专利名称：深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的装置及预裂方法
技术领域：
本发明涉及一种深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的装置及预裂方法。
背景技术：
随着煤矿开采深度的增加，瓦斯涌出的量也随之增大，高瓦斯矿井增多，特别是煤层的透气性差，瓦斯吸附性强的煤矿，是的瓦斯抽出难以进行，增强每层裂隙，提高透气性，进而增强煤层中瓦斯的游离性。而水压预裂是最近几年增在尝试的一种煤层预裂方式，但其缺点是，由于水在煤体中的渗透性很差，容易产生串流现象，不利于瓦斯的排出，对邻孔影响较大，根本无法达到预期效果，且只能对少数相对较大的 裂隙产生作用，且裂隙范围小、半米以内，因此，水压预裂对透气性的彻底改善作用不大，对提高煤层中瓦斯的抽放并不理想。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，易操作，可极大地增强煤层的透气性，裂隙范围较水压预裂大几倍，爆破后，钻孔内有钢管，钻孔不塌陷，有利于瓦斯的排出。提高煤层中瓦斯的游离状况的深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的装置及方法。本发明的技术方案是深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的装置，该装置由若干段长度为2-3m的钢管单元组成，在每段钢管单元的两端均设有用于连接的丝扣，在每段钢管单元的管体上对称位置分别开设长度小于钢管单元长度的矩形切缝通孔，所述矩形切缝通孔宽度为6_，在所述矩形切缝通孔周边的管壁上开设直径为6_的圆形通孔，圆形通孔与圆形通孔之间间距为1-1. 3m。本发明的另一目的是提供上述深孔裂隙控制爆破抽放瓦斯的装置预裂方法，具体包括以下步骤
a、用钻机在预开采的煤岩体的岩体打钻孔，钻孔间距为5米，钻孔的直径60—120毫米，钻孔长度30米以上；
b、将不少于2段长度为2-3m、直径小于所述钻孔直径的钢管单元，按照不偶合系数为I. 2-1. 8，线装药密度为I. 07-1. 69的用药量将炸药卷装入每段钢管内，在炸药卷上绑扎上导爆索，重复上述操作，待装好炸药、导爆索的钢管单元总长度达到工程设计的要求后，将钢管单元逐个串连在一起，连接上导爆索，在接近钻孔口的钢管单元的炸药卷里装上雷管作为引爆装置，并将雷管引线引至钻孔外，用黄泥封堵好钻孔；
C、引爆钻孔内炸药进行裂隙爆破，爆炸产生的冲击波压力使钻孔周边产生大量的裂隙爆生裂隙的长度大于15 100倍的钻孔半径。本发明的有益效果是通过采用上述技术方案，本发明对施加到钻孔壁上的爆炸压力脉冲形状实施集中控制，从而达到控制裂纹的生成数目，增加裂纹延伸的距离和不致使孔壁严重破碎、塌陷的目的.同时延长了作用时间和使爆炸生成气体容易贯入到裂纹中去，驱动裂纹传播的更远，扩大了致裂的范围，有利于瓦斯的排出。切缝管装药爆破可以在煤层中的预定方向产生裂隙，裂隙的数目和深度与切缝的数目、爆破参数和煤的物理力学性能有关。这些裂隙可以有效地提高煤层中瓦斯的抽放率。
图I为本发明的装置单体的结构示意图。图2为本发明的具体实施中的结构示意图。图中
I.钻孔，2.钢管单元，3.丝扣，4.矩形切缝通孔，5.圆形通孔，6.炸药，7.导爆索，8.雷管，9.雷管引线，10.炮泥。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。如图I所示，本发明深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的装置该装置，该装置由若干段长度为2-3m的钢管单元2组成，在每段钢管单元2的两端均设有用于连接的丝扣3，在每段钢管单元2的管体上对称位置分别开设长度小于钢管单元长度的矩形切缝通孔4，所述矩形切缝通孔4宽度为6_，在所述矩形切缝通孔4周边的管壁上开设直径为6_的圆形通孔5,圆形通孔5与圆形通孔5之间的间距为1-1. 3m。实例一，某矿，工作面走向长171米，倾斜长1253米，开采煤层为单一复合煤层，煤层平均厚度I. 5米，煤的普氏系数f=0. 5—1. O,经测定为高瓦斯突出煤层，煤
层瓦斯压力1.08 —5.86MPa,煤层瓦斯含量13.1614‘28m3■ ι 煤层透气性系数
λ = 1,469X 1(ΓΑ属低透气性难抽煤层·该矿的瓦斯抽放方式为采用超
前钻孔，在风巷沿煤层打顺层孔进行抽放的方法，采煤工作面机风巷顺层钻孔沿煤层布置，钻孔长度80 — 100米，钻孔间距5米，开孔孔径115毫米，终孔孔径85-65毫米，将一段长度为2m、直径小于所述钻孔直径的钢管单元，按照不偶合系数为I. 2，线装药密度为1.07 kg*mi的用药量将炸药卷装入每段钢管内，在炸药卷上绑扎上导爆索，重复上述操作，待装好炸药、导爆索的钢管单元总长度达到工程设计的要求后，将钢管单元逐个串连在一起，连接上导爆索，在接近钻孔口的钢管单元的炸药卷装上将雷管作为引爆装置，并将雷管引线引至钻孔外，用黄泥封堵好钻孔；
b、引爆钻孔内炸药进行裂隙爆破，爆炸产生的冲击波压力使钻孔周边产生大量的裂隙，爆生裂隙的长度大于15 100倍的钻孔半径。经测试，破孔的瓦斯自排量平均是0.22 m3.h〃，是对比孔的5 — 12倍，在抽放
初期，爆破孔较邻近孔的瓦斯排放明显高于远离爆破区域的对比孔，经过一段时间的抽放后，爆破孔与对比孔百米钻孔流量差距进一步增大，但最终会逐步衰减并接近。瓦斯孔爆破时，相邻孔的瓦斯排放量效果也十分显著，在裂隙发育区段甚至超过爆破孔的瓦斯排放量，采用控制爆破技术可以提高瓦斯抽放效果，控制爆破方法减少抽放时间二分之一至三分之一。实例二，邢台某矿务局一个煤矿的开采煤层属高瓦斯煤层，其日产每吨煤的瓦斯涌出量大于10m3，传统的钻孔瓦斯抽放法不能有效地保证抽放率。为此进行裂隙爆破，提高瓦斯抽放率某矿，炮孔及其它参数与实例一相近，从爆破后的爆区开挖结果看，在孔壁周围的预定方向有明显的裂隙产生，裂隙长度为800 1200_，炮孔孔径略有胀大，由于地应力的影响，有部分裂隙发生闭合，但仍明显地提高了瓦斯抽放率。根据现场检测，爆破致裂后瓦斯抽放流量提高了I倍以上，且持续时间较长。另外，爆破时在煤层中引起振动，使吸附态的瓦斯分离而变为游离态，也有利于瓦斯抽放。对于高瓦斯煤矿，常用的方法是进行瓦斯预抽放，减少煤层开采时的瓦斯涌出量。一般采用钻孔抽放法，即在煤层中直接钻孔，使孔壁上及其附近的瓦斯沿钻孔逸出。这种方法的效果并不理想，主要是因为孔与孔之间煤层瓦斯无法抽放。普通的爆破抽放瓦斯技术是在炮孔中直接装入煤矿安全炸药进行爆破。由于煤的可压缩性，这种方法爆破后在煤层内往往形成扩大的爆破空腔，孔壁上难以形成较深的裂隙，并且，爆破后煤 体松软，煤的强度本身很低，炮孔往往会被爆破后的煤粉压实，瓦斯气体出不来，采用本专利一一切缝钢管药包裂隙爆破方法，在钻孔周围产生较多且足够长的裂隙，就可以大幅度提高瓦斯抽放率。
权利要求
1.深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的装置，其特征在于，该装置由若干段长度为2-3m的钢管单元(2)组成，在每段钢管単元(2)的两端均设有用于连接的丝扣(3)，在每段钢管单元(2)的管体上对称位置分别开设长度小于钢管单元长度的矩形切缝通孔(4)，所述矩形切缝通孔(4)宽度为6_，在所述矩形切缝通孔(4)周边的管壁上开设直径为6_的圆形通孔(5)，圆形通孔(5)与圆形通孔(5)之间的间距为1-1. 3m。
2.根据权利要求I所述深孔裂隙控制爆破抽放瓦斯的装置的预裂方法，其特征在干，具体包括以下步骤 a、用钻机在预开采的煤岩体的岩体打钻孔，钻孔间距为5米，钻孔的直径60—120毫米，钻孔长度30米以上； b、将不少于2段长度为2-3m、直径小于所述钻孔直径的钢管单元，按照不偶合系数为I.2-1. 8，线装药密度为I. 07-1. 69 kg-m—1的用药量将炸药卷装入每段钢管内，在炸药卷上绑扎上导爆索，重复上述操作，待装好炸药、导爆索的钢管单元总长度达到工程设计的要求后，将钢管单元逐个串连在一起，连接上导爆索，在接近钻孔ロ的钢管单元的炸药卷里装上雷管作为引爆装置，并将雷管引线引至钻孔外，用黄泥封堵好钻孔； C、引爆钻孔内炸药进行裂隙爆破，爆炸产生的冲击波压カ使钻孔周边产生大量的裂隙爆生裂隙的长度大于15 100倍的钻孔半径。
全文摘要
本发明一种深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的装置及预裂方法。该装置由若干段长度为2-3m的钢管单元组成，在每段钢管单元的两端均设有用于连接的丝扣，在每段钢管单元的管体上对称位置分别开设长度小于钢管单元长度的矩形切缝通孔，宽度为6mm，在矩形切缝通孔周边的管壁上开设直径为6mm的圆形通孔，圆形通孔之间间距为1-1.3m。本发明对施加到钻孔壁上的爆炸压力脉冲形状实施集中控制,从而达到控制裂纹的生成数目,增加裂纹延伸的距离和不致使孔壁严重破碎、塌陷的目的.同时延长了作用时间和使爆炸生成气体容易贯入到裂纹中去,驱动裂纹传播的更远,扩大了致裂的范围，有利于瓦斯的排出，这些裂隙可以有效地提高煤层中瓦斯的抽放率。
文档编号E21F7/00GK102817633SQ20121033907
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者成旭, 汪旭光, 郑炳旭, 宋锦泉, 李战军, 龚敏, 李文树, 龙海岑, 侯公羽, 张光存, 蔡建德, 张光权 申请人:广东宏大爆破股份有限公司, 成旭