一種高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，包括如下步驟：（1）鉆孔；（2）高壓水射流螺旋切槽；（3）裝藥；（4）封孔；(5)爆破。其優(yōu)點(diǎn)是：相比傳統(tǒng)松動(dòng)爆破所形成的裂隙區(qū)范圍更廣，大大提高了煤層透氣性，同時(shí)減少了控制孔，節(jié)約了成本。本方法中所使用水射流螺旋切槽方式克服了傳統(tǒng)機(jī)械刻槽方式卡刀、抱鉆等缺點(diǎn)；鑒于射流縫尺寸由射流參數(shù)決定，故不存在因縫槽尺寸而影響爆破效果的問(wèn)題。螺旋切槽方向在軸向和徑向之間變化，這種切槽方式大大增加了裂隙區(qū)范圍，為爆破提供了補(bǔ)償空間，同時(shí)可以調(diào)整切槽的密度，控制爆破塊徑，提高了能量的利用率。從而在有效防止煤與瓦斯突出的前提下提高了經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】一種高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及松動(dòng)爆破【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，深孔松動(dòng)爆破技術(shù)是煤巷掘進(jìn)過(guò)程中防治煤與瓦斯突出的技術(shù)手段之一，該技術(shù)是通過(guò)對(duì)煤層松動(dòng)爆破，迫使煤體產(chǎn)生裂隙以釋放應(yīng)力和瓦斯，達(dá)到提高煤層透氣性和防治突出的目的。爆破后雖然炮孔周圍煤體產(chǎn)生破碎，卸除了部分地應(yīng)力，但是由于沒(méi)有爆破裂隙和破碎的補(bǔ)償空間，遠(yuǎn)離炮孔的煤體被壓實(shí)，從而阻塞了瓦斯運(yùn)移通道，并且在遠(yuǎn)處形成新的應(yīng)力集中，由于工作面為爆破的自由面，爆炸時(shí)煤體產(chǎn)生向工作面方向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，或使封孔段煤體在工作面處產(chǎn)生掏槽一開(kāi)口。針對(duì)以上缺點(diǎn)，引入控制孔(不裝藥)作為自由面，在松爆孔附近打控制孔起到控制爆破方向和補(bǔ)償爆破裂隙空間作用，形成卸壓槽，即深孔松動(dòng)預(yù)裂控制爆破技術(shù)，而大量貫穿裂隙主要產(chǎn)生在爆破孔與控制孔間連線方向上，因此必須增加其它方向上控制孔數(shù)量才有可能取得較好的松爆效果，這樣就增加的工作量和成本。綜上，如何在保證防突效果的前提下，并在一段時(shí)間內(nèi)以最小的投入達(dá)到最大限度的抽出瓦斯，從而減低煤層瓦斯含量，最終達(dá)到高產(chǎn)高效的目的具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠、控制性好、效果良好的高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，利用高壓水射流形成的高壓水刀對(duì)炮孔壁進(jìn)行螺旋式切槽，在炮孔周圍形成大量軸向和徑向裂隙，相當(dāng)于“控制孔”的作用，同時(shí)減少了鉆孔量，節(jié)約了成本，從而在達(dá)到提高煤層瓦斯透氣性以及防治突出目的的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，包括如下步驟:
⑴鉆孔:，按照設(shè)計(jì)方案利用鉆機(jī)在選定的煤巖體位置處鉆孔至準(zhǔn)確位置；
⑵高壓水射流切槽:對(duì)上步鉆好的孔進(jìn)行高壓水射流螺旋切槽，使其孔壁上形成螺旋式射流縫槽；
⑶裝藥:將裝有雷管的炸藥放入PVC管，采用不耦合裝藥和正向引爆方式，將裝藥后的PVC管送入鉆孔；
⑷封孔:在保證起爆系統(tǒng)完好的基礎(chǔ)上，將裝滿黃沙的PVC管送入鉆孔后用黃泥封孔；(5)爆破:采用電力起爆系統(tǒng)起爆，起爆后爆炸應(yīng)力波和爆生氣體沿著縫槽方向傳播，使煤層產(chǎn)生足夠多的裂隙。
[0005]所述步驟I中孔的直徑為75?113mm。
[0006]所述步驟2中螺旋式射流縫槽穿過(guò)煤層，其軸向長(zhǎng)度大于煤層的厚度。
[0007]所述步驟2中螺旋式射流縫槽的槽深為l_4cm。
[0008]所述步驟4中裝滿黃沙的PVC管的長(zhǎng)度為10m，黃泥長(zhǎng)度為2?4m。[0009]所述步驟3和步驟4中的PVC管數(shù)量為一個(gè)及以上，每個(gè)PVC管長(zhǎng)不小于2米。
[0010]所述步驟4中每個(gè)裝滿黃沙的PVC管中部捆綁有聚氨酯。
[0011]
本發(fā)明高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法的優(yōu)點(diǎn)是:一方面，爆破后，炮眼周圍煤體的破裂與松動(dòng)形成卸壓圈，使煤體原始集中應(yīng)力帶及高壓瓦斯帶移向煤體深部；同時(shí)有利于消除由于煤質(zhì)軟硬不均及地質(zhì)構(gòu)造而引起的應(yīng)力集中，降低煤體瓦斯壓力梯度和應(yīng)力梯度，可有效防止煤與瓦斯突出的發(fā)生和發(fā)展，為煤巷掘進(jìn)創(chuàng)造較長(zhǎng)的安全區(qū)和防護(hù)區(qū)；另一方面，由于松動(dòng)控制爆破使工作面前方煤體裂隙增大，煤體透氣性大大增強(qiáng)，有利于掘進(jìn)工作面前方煤體瓦斯預(yù)排放，使煤體瓦斯壓力降低，瓦斯含量減少?gòu)亩档土嗣后w瓦斯壓縮內(nèi)能，同時(shí)提高了煤體的機(jī)械強(qiáng)度，達(dá)到減弱或消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的目的。本方法中所使用高壓水射流螺旋切槽方式克服了傳統(tǒng)機(jī)械切槽方式所存在的缺點(diǎn)，它幾乎可以對(duì)所有巖體進(jìn)行定向切縫，對(duì)于裂隙發(fā)育，夾層較多的軟弱巖體，也不存在卡刀、抱鉆等問(wèn)題，同時(shí)，由于有水的存在，它可以流暢地將炮孔內(nèi)的石渣清理干凈，便于后續(xù)裝藥的進(jìn)行，鑒于射流割縫深度可以利用切割速度及壓力隨時(shí)調(diào)整，故不存在因切縫淺而影響爆破效果的問(wèn)題。螺旋切槽將傳統(tǒng)的軸向切槽方式進(jìn)行改變，即把沿軸向平行的直槽改成繞軸線旋轉(zhuǎn)螺旋切槽，切槽方向在軸向和徑向之間變化，這種切槽方式大大增加了裂隙區(qū)范圍，并且可以調(diào)整切槽的密度，控制爆破塊徑，完全滿足松動(dòng)爆破要求，同時(shí)大范圍裂隙區(qū)為爆破提供了補(bǔ)償空間，能夠有效防止密實(shí)區(qū)的出現(xiàn)，為裂隙間的貫通創(chuàng)造了條件，且減少了控制孔，提高了經(jīng)濟(jì)效益。切槽尖端的定向應(yīng)力集中保證了裂縫從切槽頂部設(shè)計(jì)方向擴(kuò)展，又由于切槽尖端兩側(cè)抑制新裂縫生長(zhǎng)區(qū)域的存在，從而使暴孔壁的其它部分不受沖擊荷載的破損，爆炸能量?jī)H用于切槽縫的擴(kuò)展，提高了能量的利用率，增大了裂縫的擴(kuò)展長(zhǎng)度，從而擴(kuò)大了破碎面積。切槽后集中地應(yīng)力進(jìn)一步向巖體深部轉(zhuǎn)移，也具有一定的卸壓效果。因此，高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法能夠有效防止煤與瓦斯突出，且節(jié)省能耗，成本低，工期短，具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明高壓水射流螺旋切槽孔的示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破封孔段示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖中，I為黃泥，2為聚氨酯，3為PVC管，4為黃沙，5為炸藥，6為雷管，7為螺旋切槽縫，8為巖體，9為煤層，10為炮孔直徑，11為切槽深度，12為螺旋切槽。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1、圖2、圖3所示，一種高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:包括如下步驟:包括如下步驟:
⑴鉆孔:利用鉆機(jī)在選定的煤巖體位置處鉆孔，孔徑為113mm，按照設(shè)計(jì)方案施工至準(zhǔn)確位置；
⑵高壓水射流切槽:在煤層的起始端向外方向0.5m處對(duì)鉆孔進(jìn)行螺旋切槽，在煤層的結(jié)束端向外方向0.5m處結(jié)束，使其孔壁上形成螺旋式射流縫槽，槽深為2-4cm ；
⑶裝藥:將裝有雷管的炸藥放入PVC管后將PVC管送入鉆孔，采用不耦合裝藥和正向弓I爆方式；
⑷封孔:將裝滿黃沙的PVC管送入鉆孔后用黃泥封孔，并保證起爆系統(tǒng)完好；
(5)爆破:采用電力起爆系統(tǒng)起爆，起爆后爆炸應(yīng)力波和爆生氣體沿著縫槽方向傳播，使煤層產(chǎn)生足夠多的裂隙。
[0017]所述步驟4中每個(gè)裝滿黃沙的PVC管中部捆綁有聚氨酯。
[0018]所述步驟3和步驟4中的PVC管數(shù)量為一個(gè)及以上，每個(gè)PVC管長(zhǎng)不小于2米。
[0019]
某礦，巖石堅(jiān)固性系數(shù)f=3，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f=l，在選好的位置用鉆機(jī)向煤巖體打穿層鉆孔，巖體8厚度32m,煤9厚度3m,孔深36m,孔徑為113mm,在煤層的起始端向外方向
0.5m處對(duì)鉆孔進(jìn)行螺旋切槽，在煤層的結(jié)束端向外方向0.5m處結(jié)束，使其孔壁上形成螺旋式射流縫槽，槽深為I?4cm ;然后通孔，將鉆孔中的巖粉煤渣清理干凈，而后將裝好雷管的炸藥5放入PVC管3，管長(zhǎng)2m，送入11段PVC管，然后將同樣長(zhǎng)度的裝滿黃沙4的PVC管送入炮孔，并在每段中部捆綁0.5m的聚氨酯，保證PVC管在炮孔中央，共送入4段，最后用黃泥封孔，長(zhǎng)度4m，用棍子搗實(shí)，最后連接好起爆系統(tǒng)，確認(rèn)無(wú)誤后起爆。從而達(dá)到松爆的目的。
[0020]
實(shí)施例2
一種高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:包括如下步驟:包括如下步驟:⑴鉆孔:利用鉆機(jī)在選定的煤巖體位置處鉆孔，孔徑為94mm，按照設(shè)計(jì)方案施工至準(zhǔn)確位置；
⑵高壓水射流切槽:在煤層的起始端向外方向0.5m處對(duì)鉆孔進(jìn)行螺旋切槽，在煤層的結(jié)束端向外方向0.5m處結(jié)束，使其孔壁上形成螺旋式射流縫槽，槽深為I?4cm ;
⑶裝藥:將裝有雷管的炸藥放入PVC管后將PVC管送入鉆孔，采用不耦合裝藥和正向弓I爆方式；
⑷封孔:將裝滿黃沙的PVC管送入鉆孔后用黃泥封孔，并保證起爆系統(tǒng)完好；
(5)爆破:采用電力起爆系統(tǒng)起爆，起爆后爆炸應(yīng)力波和爆生氣體沿著縫槽方向傳播，使煤層產(chǎn)生足夠多的裂隙。
[0021]所述步驟4中每個(gè)裝滿黃沙的PVC管中部捆綁有聚氨酯。
[0022]所述步驟3和步驟4中的PVC管數(shù)量為一個(gè)及以上，每個(gè)PVC管長(zhǎng)不小于2米。
[0023]
某礦，巖石堅(jiān)固性系數(shù)f=5，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f=2，在選好的位置用鉆機(jī)向煤巖體打穿層鉆孔，巖體8厚度37m，煤9厚度4m，孔深42，孔徑為75mm，在煤層的起始端向外方向0.5m處對(duì)鉆孔進(jìn)行螺旋切槽，在煤層的結(jié)束端向外方向0.5m處結(jié)束，使其孔壁上形成螺旋式射流縫槽，槽深為I?4cm ;然后通孔，將鉆孔中的巖粉煤渣清理干凈，而后將裝好雷管的炸藥5放入PVC管3，管長(zhǎng)4m，送入7段PVC管，然后將同樣長(zhǎng)度的裝滿黃沙4的PVC管送入炮孔，并在每段中部捆綁0.5m的聚氨酯，保證PVC管在炮孔中央，共送入6段，最后用黃泥封孔，長(zhǎng)度2m，用棍子搗實(shí)，最后連接好起爆系統(tǒng)，確認(rèn)無(wú)誤后起爆，從而達(dá)到松爆的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:包括如下步驟: ⑴鉆孔:按照設(shè)計(jì)方案利用鉆機(jī)在選定的煤巖體位置處鉆孔至準(zhǔn)確位置； ⑵高壓水射流切槽:對(duì)上步鉆好的孔進(jìn)行高壓水射流螺旋切槽，使其孔壁上形成螺旋式射流縫槽； ⑶裝藥:將裝有雷管的炸藥放入PVC管，采用不耦合裝藥和正向引爆方式，將裝藥后的PVC管送入鉆孔； ⑷封孔:在保證起爆系統(tǒng)完好的基礎(chǔ)上，將裝滿黃沙的PVC管送入鉆孔后用黃泥封孔； (5)爆破:采用電力起爆系統(tǒng)起爆。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:所述步驟I中孔的直徑為75?113_。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:所述步驟2中螺旋式射流縫槽穿過(guò)煤層，其軸向長(zhǎng)度大于煤層的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:所述步驟2中螺旋式射流縫槽的槽深為I?4cm。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:所述步驟4中裝滿黃沙的PVC管的長(zhǎng)度為8?12m，黃泥長(zhǎng)度為2?4m。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:所述步驟3和步驟4中的PVC管數(shù)量為一個(gè)及以上，每個(gè)PVC管長(zhǎng)不小于2米。
7.如權(quán)利要求6所述的高壓水射流螺旋切槽松動(dòng)爆破方法，其特征在于:所述步驟4中每個(gè)裝滿黃沙的PVC管的中部捆綁有聚氨酯。
【文檔編號(hào)】B26F3/00GK103697775SQ201310734776
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】康勇, 鄭丹丹, 粟登峰, 王曉川, 顏秉源, 李東洋 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)