專利名稱：深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的裝置及預裂方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的裝置及預裂方法。
背景技術：
隨著煤礦開采深度的增加，瓦斯涌出的量也隨之增大，高瓦斯礦井增多，特別是煤層的透氣性差，瓦斯吸附性強的煤礦，是的瓦斯抽出難以進行，增強每層裂隙，提高透氣性，進而增強煤層中瓦斯的游離性。而水壓預裂是最近幾年增在嘗試的一種煤層預裂方式，但其缺點是，由于水在煤體中的滲透性很差，容易產生串流現(xiàn)象，不利于瓦斯的排出，對鄰孔影響較大，根本無法達到預期效果，且只能對少數相對較大的 裂隙產生作用，且裂隙范圍小、半米以內，因此，水壓預裂對透氣性的徹底改善作用不大，對提高煤層中瓦斯的抽放并不理想。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單，易操作，可極大地增強煤層的透氣性，裂隙范圍較水壓預裂大幾倍，爆破后，鉆孔內有鋼管，鉆孔不塌陷，有利于瓦斯的排出。提高煤層中瓦斯的游離狀況的深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的裝置及方法。本發(fā)明的技術方案是深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的裝置，該裝置由若干段長度為2-3m的鋼管單元組成，在每段鋼管單元的兩端均設有用于連接的絲扣，在每段鋼管單元的管體上對稱位置分別開設長度小于鋼管單元長度的矩形切縫通孔，所述矩形切縫通孔寬度為6_，在所述矩形切縫通孔周邊的管壁上開設直徑為6_的圓形通孔，圓形通孔與圓形通孔之間間距為1-1. 3m。本發(fā)明的另一目的是提供上述深孔裂隙控制爆破抽放瓦斯的裝置預裂方法，具體包括以下步驟
a、用鉆機在預開采的煤巖體的巖體打鉆孔，鉆孔間距為5米，鉆孔的直徑60—120毫米，鉆孔長度30米以上；
b、將不少于2段長度為2-3m、直徑小于所述鉆孔直徑的鋼管單元，按照不偶合系數為I. 2-1. 8，線裝藥密度為I. 07-1. 69的用藥量將炸藥卷裝入每段鋼管內，在炸藥卷上綁扎上導爆索，重復上述操作，待裝好炸藥、導爆索的鋼管單元總長度達到工程設計的要求后，將鋼管單元逐個串連在一起，連接上導爆索，在接近鉆孔口的鋼管單元的炸藥卷里裝上雷管作為引爆裝置，并將雷管引線引至鉆孔外，用黃泥封堵好鉆孔；
C、引爆鉆孔內炸藥進行裂隙爆破，爆炸產生的沖擊波壓力使鉆孔周邊產生大量的裂隙爆生裂隙的長度大于15 100倍的鉆孔半徑。本發(fā)明的有益效果是通過采用上述技術方案，本發(fā)明對施加到鉆孔壁上的爆炸壓力脈沖形狀實施集中控制，從而達到控制裂紋的生成數目，增加裂紋延伸的距離和不致使孔壁嚴重破碎、塌陷的目的.同時延長了作用時間和使爆炸生成氣體容易貫入到裂紋中去，驅動裂紋傳播的更遠，擴大了致裂的范圍，有利于瓦斯的排出。切縫管裝藥爆破可以在煤層中的預定方向產生裂隙，裂隙的數目和深度與切縫的數目、爆破參數和煤的物理力學性能有關。這些裂隙可以有效地提高煤層中瓦斯的抽放率。


圖I為本發(fā)明的裝置單體的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的具體實施中的結構示意圖。圖中
I.鉆孔，2.鋼管單元，3.絲扣，4.矩形切縫通孔，5.圓形通孔，6.炸藥，7.導爆索，8.雷管，9.雷管引線，10.炮泥。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明。如圖I所示，本發(fā)明深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的裝置該裝置，該裝置由若干段長度為2-3m的鋼管單元2組成，在每段鋼管單元2的兩端均設有用于連接的絲扣3，在每段鋼管單元2的管體上對稱位置分別開設長度小于鋼管單元長度的矩形切縫通孔4，所述矩形切縫通孔4寬度為6_，在所述矩形切縫通孔4周邊的管壁上開設直徑為6_的圓形通孔5,圓形通孔5與圓形通孔5之間的間距為1-1. 3m。實例一，某礦，工作面走向長171米，傾斜長1253米，開采煤層為單一復合煤層，煤層平均厚度I. 5米，煤的普氏系數f=0. 5—1. O,經測定為高瓦斯突出煤層，煤
層瓦斯壓力1.08 —5.86MPa,煤層瓦斯含量13.1614‘28m3■ ι 煤層透氣性系數
λ = 1,469X 1(ΓΑ屬低透氣性難抽煤層·該礦的瓦斯抽放方式為采用超
前鉆孔，在風巷沿煤層打順層孔進行抽放的方法，采煤工作面機風巷順層鉆孔沿煤層布置，鉆孔長度80 — 100米，鉆孔間距5米，開孔孔徑115毫米，終孔孔徑85-65毫米，將一段長度為2m、直徑小于所述鉆孔直徑的鋼管單元，按照不偶合系數為I. 2，線裝藥密度為1.07 kg*mi的用藥量將炸藥卷裝入每段鋼管內，在炸藥卷上綁扎上導爆索，重復上述操作，待裝好炸藥、導爆索的鋼管單元總長度達到工程設計的要求后，將鋼管單元逐個串連在一起，連接上導爆索，在接近鉆孔口的鋼管單元的炸藥卷裝上將雷管作為引爆裝置，并將雷管引線引至鉆孔外，用黃泥封堵好鉆孔；
b、引爆鉆孔內炸藥進行裂隙爆破，爆炸產生的沖擊波壓力使鉆孔周邊產生大量的裂隙，爆生裂隙的長度大于15 100倍的鉆孔半徑。經測試，破孔的瓦斯自排量平均是0.22 m3.h〃，是對比孔的5 — 12倍，在抽放
初期，爆破孔較鄰近孔的瓦斯排放明顯高于遠離爆破區(qū)域的對比孔，經過一段時間的抽放后，爆破孔與對比孔百米鉆孔流量差距進一步增大，但最終會逐步衰減并接近。瓦斯孔爆破時，相鄰孔的瓦斯排放量效果也十分顯著，在裂隙發(fā)育區(qū)段甚至超過爆破孔的瓦斯排放量，采用控制爆破技術可以提高瓦斯抽放效果，控制爆破方法減少抽放時間二分之一至三分之一。實例二，邢臺某礦務局一個煤礦的開采煤層屬高瓦斯煤層，其日產每噸煤的瓦斯涌出量大于10m3，傳統(tǒng)的鉆孔瓦斯抽放法不能有效地保證抽放率。為此進行裂隙爆破，提高瓦斯抽放率某礦，炮孔及其它參數與實例一相近，從爆破后的爆區(qū)開挖結果看，在孔壁周圍的預定方向有明顯的裂隙產生，裂隙長度為800 1200_，炮孔孔徑略有脹大，由于地應力的影響，有部分裂隙發(fā)生閉合，但仍明顯地提高了瓦斯抽放率。根據現(xiàn)場檢測，爆破致裂后瓦斯抽放流量提高了I倍以上，且持續(xù)時間較長。另外，爆破時在煤層中引起振動，使吸附態(tài)的瓦斯分離而變?yōu)橛坞x態(tài)，也有利于瓦斯抽放。對于高瓦斯煤礦，常用的方法是進行瓦斯預抽放，減少煤層開采時的瓦斯涌出量。一般采用鉆孔抽放法，即在煤層中直接鉆孔，使孔壁上及其附近的瓦斯沿鉆孔逸出。這種方法的效果并不理想，主要是因為孔與孔之間煤層瓦斯無法抽放。普通的爆破抽放瓦斯技術是在炮孔中直接裝入煤礦安全炸藥進行爆破。由于煤的可壓縮性，這種方法爆破后在煤層內往往形成擴大的爆破空腔，孔壁上難以形成較深的裂隙，并且，爆破后煤 體松軟，煤的強度本身很低，炮孔往往會被爆破后的煤粉壓實，瓦斯氣體出不來，采用本專利一一切縫鋼管藥包裂隙爆破方法，在鉆孔周圍產生較多且足夠長的裂隙，就可以大幅度提高瓦斯抽放率。
權利要求
1.深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的裝置，其特征在于，該裝置由若干段長度為2-3m的鋼管單元(2)組成，在每段鋼管単元(2)的兩端均設有用于連接的絲扣(3)，在每段鋼管單元(2)的管體上對稱位置分別開設長度小于鋼管單元長度的矩形切縫通孔(4)，所述矩形切縫通孔(4)寬度為6_，在所述矩形切縫通孔(4)周邊的管壁上開設直徑為6_的圓形通孔(5)，圓形通孔(5)與圓形通孔(5)之間的間距為1-1. 3m。
2.根據權利要求I所述深孔裂隙控制爆破抽放瓦斯的裝置的預裂方法，其特征在干，具體包括以下步驟 a、用鉆機在預開采的煤巖體的巖體打鉆孔，鉆孔間距為5米，鉆孔的直徑60—120毫米，鉆孔長度30米以上； b、將不少于2段長度為2-3m、直徑小于所述鉆孔直徑的鋼管單元，按照不偶合系數為I.2-1. 8，線裝藥密度為I. 07-1. 69 kg-m—1的用藥量將炸藥卷裝入每段鋼管內，在炸藥卷上綁扎上導爆索，重復上述操作，待裝好炸藥、導爆索的鋼管單元總長度達到工程設計的要求后，將鋼管單元逐個串連在一起，連接上導爆索，在接近鉆孔ロ的鋼管單元的炸藥卷里裝上雷管作為引爆裝置，并將雷管引線引至鉆孔外，用黃泥封堵好鉆孔； C、引爆鉆孔內炸藥進行裂隙爆破，爆炸產生的沖擊波壓カ使鉆孔周邊產生大量的裂隙爆生裂隙的長度大于15 100倍的鉆孔半徑。
全文摘要
本發(fā)明一種深孔裂隙控制爆破的抽放瓦斯的裝置及預裂方法。該裝置由若干段長度為2-3m的鋼管單元組成，在每段鋼管單元的兩端均設有用于連接的絲扣，在每段鋼管單元的管體上對稱位置分別開設長度小于鋼管單元長度的矩形切縫通孔，寬度為6mm，在矩形切縫通孔周邊的管壁上開設直徑為6mm的圓形通孔，圓形通孔之間間距為1-1.3m。本發(fā)明對施加到鉆孔壁上的爆炸壓力脈沖形狀實施集中控制,從而達到控制裂紋的生成數目,增加裂紋延伸的距離和不致使孔壁嚴重破碎、塌陷的目的.同時延長了作用時間和使爆炸生成氣體容易貫入到裂紋中去,驅動裂紋傳播的更遠,擴大了致裂的范圍，有利于瓦斯的排出，這些裂隙可以有效地提高煤層中瓦斯的抽放率。
文檔編號E21F7/00GK102817633SQ20121033907
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權日2012年9月13日
發(fā)明者成旭, 汪旭光, 鄭炳旭, 宋錦泉, 李戰(zhàn)軍, 龔敏, 李文樹, 龍海岑, 侯公羽, 張光存, 蔡建德, 張光權 申請人:廣東宏大爆破股份有限公司, 成旭