一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法
【專利摘要】一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法，適用于煤礦井下瓦斯的高效抽采。強化抽采方法首先利用水力割縫技術(shù)形成縫槽，卸壓增透，瓦斯解吸涌出。接著利用氣泵向密封的鉆孔內(nèi)壓入空氣，空氣與鉆孔內(nèi)涌出的瓦斯預(yù)混形成濃度在9％～10％的瓦斯混合氣體，通過點火裝置引爆混合氣體，形成爆炸沖擊波，在縫槽的導(dǎo)向作用下，進一步致裂煤體?？p槽提供了更大的爆炸空間，加強了爆炸的威力，能夠更加充分地構(gòu)建裂隙網(wǎng)絡(luò)；同時爆炸產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠顯著降低瓦斯吸附勢，促進瓦斯解吸和流動，從而達到強化高瓦斯低透氣性煤層瓦斯抽采的目的。該方法安全可靠，成本低廉，簡單易行，省時省力?？梢燥@著擴大單孔有效卸壓影響范圍，使煤層瓦斯抽采效率提高80％以上。
【專利說明】一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法，尤其適用于煤礦井下高瓦斯低透氣性煤層的瓦斯高效抽采。

【背景技術(shù)】
[0002]我國煤礦井下瓦斯治理的根本手段是以鉆孔瓦斯抽采方式為主的瓦斯抽采措施。隨著我國煤礦進入深部開采，煤層透氣性低逐漸成為制約瓦斯高效抽采的主控因素。因此，強化增透成為改善瓦斯抽采效果，實現(xiàn)深部煤與瓦斯共采的關(guān)鍵技術(shù)。爆破沖擊波損傷煤體強化抽采法是近年來實踐證明的有效措施之一。它主要是靠在煤層內(nèi)部安裝爆炸物，利用爆炸產(chǎn)生的沖擊波對煤體進行損傷破壞，產(chǎn)生裂隙，從而增大煤層透氣性，提高瓦斯抽采效果。然而，這種方法存在裝藥困難或裝藥盲區(qū)，制約現(xiàn)場應(yīng)用或出現(xiàn)卸壓不均勻的現(xiàn)象。裝藥費事費力。裂紋擴展方向性不夠，不能形成“聚能效應(yīng)”。另外，炸藥本身就是危險源，對于井下安全生產(chǎn)也存在一定的威脅。因此，尋找一種安全可靠、省時省力、簡單易行和成本低廉的強化增透措施是十分必要的，這對提高礦井瓦斯抽采效率及預(yù)防煤與瓦斯突出具有重要意義。
[0003]本質(zhì)上說，瓦斯爆炸是一定濃度的甲烷和空氣發(fā)生的劇烈氧化反應(yīng)。當瓦斯?jié)舛鹊陀?%時，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，當瓦斯?jié)舛葹?.5%時，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反應(yīng))；瓦斯?jié)舛仍?6%以上時，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會燃燒。瓦斯爆炸產(chǎn)生的高溫高壓，促使爆源附近的氣體以極大的速度向外沖擊，造成人員傷亡，破壞巷道和器材設(shè)施，揚起大量煤塵并使之參與爆炸，產(chǎn)生更大的破壞力。另外，爆炸后生成大量的有害氣體，造成人員中毒死亡。長期以來，瓦斯爆炸給煤礦的安全生產(chǎn)帶來了巨大的威脅。但是，當瓦斯爆炸實現(xiàn)可控，并借助瓦斯爆炸的沖擊力致裂煤體，構(gòu)建裂隙網(wǎng)絡(luò)；同時，爆炸產(chǎn)生的熱效應(yīng)可降低瓦斯吸附勢能，促進瓦斯解吸流動，對提高鉆孔瓦斯抽采效果具有十分重要的作用。
[0004]目前，水力割縫在煤礦井下煤層強化增透中得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是單個割縫鉆孔的有效影響范圍仍然有限。而縫槽具有很好的導(dǎo)向聚能作用，因此，將鉆孔內(nèi)瓦斯爆炸致裂煤體和水力割縫的優(yōu)點結(jié)合起來，形成技術(shù)的集成可進一步提高單孔瓦斯抽采效果，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供安全可靠、省時省力、簡單易行和成本低廉的強化增透技術(shù)措施。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法，包括:1)在煤層中交錯布置抽采孔和爆炸孔的孔位；2)施工抽采孔、封孔、聯(lián)入瓦斯抽采管網(wǎng)進行瓦斯抽采；3)用鉆機在爆炸孔的孔位處鉆進到穿過煤層頂板Im處，退鉆，用高壓射流切割爆炸孔周圍煤體，形成若干縫槽；還包括如下步驟:
[0007]a.將點火裝置的導(dǎo)線綁扎在檢測管上，然后將檢測管送入爆炸孔底，使綁扎在檢測管上的導(dǎo)線前端位于煤層中部；
[0008]b.將注漿管、回漿管和注氣管送入爆炸孔內(nèi)，堵住孔口 ；
[0009]c.開啟注漿泵，向爆炸孔內(nèi)注漿，當回漿管回漿時，停止注漿；
[0010]d.待漿液凝固后，開啟氣泵，通過注氣管向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0011]e.打開檢測管上的閥門，通過便攜式瓦檢儀檢測爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋斖咚節(jié)舛冗_到9?10%時，關(guān)閉氣泵和閥門；
[0012]f.啟動點火裝置，引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，致裂爆炸孔周圍的煤體，使煤體內(nèi)產(chǎn)生沿縫槽方向擴展的主裂縫；
[0013]g.打開閥門，將檢測管并入瓦斯抽采管網(wǎng)進行瓦斯抽采；
[0014]h.當便攜式瓦檢儀檢測到爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档椭?0%時，開啟氣泵，再次向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0015]1.待瓦斯?jié)舛冉抵??10%時，關(guān)閉氣泵和閥門；
[0016]j.啟動點火裝置，再次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，進一步擴展主裂縫；
[0017]k.重復(fù)步驟h?j，多次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，最終貫穿爆炸孔周圍的抽采孔。
[0018]所述的抽采孔與爆炸孔中心連線距離為15?20m ;所述的檢測管位于煤層段的管段上均勻布有若干小孔；所述的注氣管比回漿管長0.5m。
[0019]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明首先利用水力割縫技術(shù)形成縫槽，卸壓增透，瓦斯解吸涌出。接著利用氣泵向密封的鉆孔內(nèi)壓入空氣，空氣與涌出的瓦斯預(yù)混形成濃度在9%?10%的瓦斯混合氣體，通過點火裝置引爆混合氣體，形成爆炸沖擊波，在縫槽的導(dǎo)向作用下，進一步致裂煤體?？p槽提供了更大的爆炸空間，加強了爆炸的威力，能夠更加充分地構(gòu)建裂隙網(wǎng)絡(luò)；同時爆炸產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠顯著降低瓦斯吸附勢，促進瓦斯解吸和流動，從而達到高瓦斯低透氣性煤層強化瓦斯抽采的目的。該方法安全可靠，成本低廉，簡單易行，省時省力?？梢燥@著擴大單孔有效卸壓影響范圍，使煤層瓦斯抽采效率提高80%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法示意圖。
[0021]圖中:1_注漿泵，2-氣泵，3-點火裝置，4-注漿管，5-回漿管，6-檢測管，7-閥門，8-注氣管。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
[0023]如圖1所示，對上行鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采，其方法的具體步驟如下:
[0024](I)在煤層中交錯布置抽采孔和爆炸孔的孔位；其中，抽采孔與爆炸孔中心連線距離為15?20m ；
[0025](2)施工抽采孔、封孔、聯(lián)入瓦斯抽采管網(wǎng)進行瓦斯抽采；
[0026](3)用鉆機在爆炸孔的孔位處鉆進到穿過煤層頂板Im處，退鉆；用高壓射流切割爆炸孔周圍煤體，形成若干縫槽；
[0027](4)將點火裝置3的導(dǎo)線綁扎在檢測管6上，然后將檢測管6送入爆炸孔底，使綁扎在檢測管6上的導(dǎo)線前端位于煤層中部；其中點火裝置采用EH)系列便攜式高能電點火裝置；
[0028](5)將注漿管4、回漿管5和注氣管8送入爆炸孔內(nèi)，對孔口進行封堵；
[0029](5)開啟注漿泵1，向爆炸孔內(nèi)注漿，當回漿管5回漿時，停止注漿；
[0030](6)待漿液凝固后，開啟氣泵2，通過注氣管8向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0031](7)打開檢測管6上的閥門7，通過便攜式瓦檢儀檢測爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，當瓦斯?jié)舛冗_到9?10%時，關(guān)閉氣泵2和閥門7 ；
[0032](8)啟動點火裝置3，引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，致裂爆炸孔周圍的煤體，使煤體內(nèi)產(chǎn)生沿縫槽方向擴展的主裂縫；
[0033](9)打開閥門7，將檢測管6并入瓦斯抽采管網(wǎng)進行瓦斯抽采；
[0034](10)當便攜式瓦檢儀檢測到爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档椭?0%時，開啟氣泵2，再次向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0035](11)待瓦斯?jié)舛冉抵??10%時，關(guān)閉氣泵2和閥門7 ；
[0036](12)啟動點火裝置3，再次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，進一步擴展主裂縫；
[0037](13)重復(fù)步驟(10)?(12)，多次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，最終貫穿爆炸孔周圍的抽米孔。
[0038]本發(fā)明亦可對水平孔和下行鉆孔內(nèi)進行水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化的抽采。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法，包括:1)在煤層中交錯布置抽采孔和爆炸孔的孔位；2)施工抽采孔、封孔、聯(lián)入瓦斯抽采管網(wǎng)進行瓦斯抽采；3)用鉆機在爆炸孔的孔位處鉆進到穿過煤層頂板lm處，退鉆，用高壓射流切割爆炸孔周圍煤體，形成若干縫槽；其特征在于，還包括如下步驟: a.將點火裝置(3)的導(dǎo)線綁扎在檢測管(6)上，然后將檢測管(6)送入爆炸孔底，使綁扎在檢測管(6)上的導(dǎo)線前端位于煤層中部； b.將注漿管(4)、回漿管(5)和注氣管(8)送入爆炸孔內(nèi)，堵住孔口； c.開啟注漿泵(1)，向爆炸孔內(nèi)注漿，當回漿管(5)回漿時，停止注漿； d.待漿液凝固后，開啟氣泵(2)，通過注氣管(8)向爆炸孔內(nèi)壓入空氣； e.打開檢測管(6)上的閥門(7)，通過便攜式瓦檢儀檢測爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，當瓦斯?jié)舛冗_到9?10%時，關(guān)閉氣泵⑵和閥門(7)； f.啟動點火裝置(3)，引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，致裂爆炸孔周圍的煤體，使煤體內(nèi)產(chǎn)生沿縫槽方向擴展的主裂縫； g.打開閥門(7)，將檢測管(6)并入瓦斯抽采管網(wǎng)進行瓦斯抽采； h.當便攜式瓦檢儀檢測到爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档椭?0%時，開啟氣泵(2)，再次向爆炸孔內(nèi)壓入空氣； 1.待瓦斯?jié)舛冉抵??10%時，關(guān)閉氣泵⑵和閥門(7)； j.啟動點火裝置(3)，再次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，進一步擴展主裂縫； k.重復(fù)步驟h?j，多次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，最終貫穿爆炸孔周圍的抽采孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法，其特征在于:所述的抽采孔與爆炸孔中心連線距離為15?20m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法，其特征在于:所述的檢測管(6)位于煤層段的管段上均勻布有若干小孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔內(nèi)水力割縫與瓦斯爆炸致裂煤體聯(lián)合強化抽采方法，其特征在于:所述的注氣管(8)比回漿管(5)長0.5m。
【文檔編號】E21F7/00GK104314606SQ201410405133
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】林柏泉, 鄒全樂, 劉廳, 閆發(fā)志, 洪溢都, 朱傳杰, 陳健, 任宏偉, 孔佳 申請人:中國礦業(yè)大學