鉆孔內(nèi)水力沖孔與預(yù)裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鉆孔內(nèi)水力沖孔與預(yù)裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)能源資源具有“富煤、貧油、少氣”的賦存特征。在能源工業(yè)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)BP英國(guó)石油公司報(bào)告，2013年我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)改進(jìn)，煤炭消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)總量的67.5%，創(chuàng)歷史新低，但高出世界目前平均水平近40個(gè)百分點(diǎn)。因此，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，煤炭依舊我國(guó)的主要能源，保證煤礦安全生產(chǎn)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展重要保障。由于國(guó)內(nèi)95%的煤礦開采是井下作業(yè)，煤層賦存條件復(fù)雜，大部分礦井進(jìn)入了深部開采時(shí)期。煤層埋深的增加使煤層中的地應(yīng)力增大、瓦斯含量與瓦斯壓力也在不斷增大以及煤層及圍巖的透氣性減小，從而增加了煤層的煤與瓦斯突出的隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)95%以上的高瓦斯和突出礦井開采的煤層屬于低透氣性煤層，導(dǎo)致瓦斯抽采影響范圍小、衰減速度快、抽采難度大，而且大多數(shù)礦井區(qū)域內(nèi)不具備保護(hù)層開采條件，常規(guī)瓦斯抽采技術(shù)無(wú)法有效解決增大煤儲(chǔ)層滲透性的難題，直接造成礦井瓦斯抽采率低下，“鉆、抽、采、掘”比例失衡。因此需要采取一定的卸壓增透措施，增加煤層透氣性，提高瓦斯抽放效果，能夠有效地減少采掘工作面突出事故的發(fā)生。
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外煤炭科研人員進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)與研究，目前主要采取煤層內(nèi)卸壓增透方法。層內(nèi)卸壓增透方法有超前排放鉆孔、深淺孔控制爆破、煤層注水、水力壓裂、水力擠出、水力割縫、水力沖孔等。但這些單一的方法多數(shù)存在鉆孔施工工程量大、施工工序復(fù)雜和工程投入高、有效影響范圍小、抽采時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，因此需要采取其他更為有效地卸壓增透方法，擴(kuò)大鉆孔有效影響范圍，提高本煤層瓦斯抽采效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種施工工程量小、施工程序簡(jiǎn)單、有效影響范圍大并且抽采效率高的鉆孔內(nèi)水力沖孔與預(yù)裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)的施工方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:鉆孔內(nèi)水力沖孔與預(yù)裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)的施工方法，鉆孔內(nèi)水力沖孔與預(yù)裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)包括水力沖孔裝置、預(yù)裂爆破裝置和瓦斯抽采裝置；
水力沖孔裝置包括鉆探機(jī)、鉆桿、鉆頭、高壓注水栗、瓦斯粉塵斂集器和水煤氣分離器，鉆桿上端為出水口，鉆桿下端為進(jìn)水口，高壓注水栗的出水口與鉆桿進(jìn)水口連接，鉆桿下端與鉆探機(jī)的動(dòng)力輸出端連接，鉆桿上端與鉆頭固定連接，瓦斯粉塵斂集器通過(guò)管道與水煤氣分離器入口連接；
預(yù)裂爆破裝置包括起爆器、鋼管、引線和PVC管，PVC管上端插入到鋼管中，PVC管上端填充有乳化炸藥，在乳化炸藥中沿軸向方向每隔Im設(shè)置有起爆雷管，PVC管在位于最后一個(gè)起爆雷管下方密封填充有炮泥，引線將起爆雷管串聯(lián)后從PVC管下端伸出；
瓦斯抽采裝置包括分支抽采管、總抽采管和瓦斯抽采設(shè)備，總抽采管將所有分支抽采管并聯(lián)后與瓦斯抽采設(shè)備連接，分支抽采管上均設(shè)有閥門；
所述的使用方法包括以下步驟:
(1)布置鉆孔位置;在抽采巷向煤層方向交錯(cuò)布置若干爆破鉆孔和沖孔鉆孔，爆破鉆孔與相鄰沖孔鉆孔之間的距離為3-6m;
(2)爆破;在爆破鉆孔口處安裝鋼管，并用水泥砂漿密封填充鋼管與爆破鉆孔之間的空隙，待水泥砂漿凝固接著將乳化炸藥填裝在PVC管一端，緊鄰乳化炸藥安裝起爆雷管，然后緊鄰起爆雷管填裝乳化炸藥，依次循環(huán)填充，相鄰起爆雷管之間的距離為Im，緊鄰最后一個(gè)起爆雷管處密封填充炮泥，在填裝乳化炸藥及安裝起爆雷管的過(guò)程中，采用引線將所有的起爆雷管串聯(lián)并且引線從PVC管下端伸出，PVC管從裝填乳化炸藥一端到密封填充炮泥處的長(zhǎng)度小于爆破鉆孔的軸向長(zhǎng)度，至此完成炸藥裝填作業(yè)，然后將裝填后的PVC管沿鋼管送入爆破鉆孔，接著將引線與起爆器連接，啟動(dòng)起爆器進(jìn)行爆破；
(3 )初步瓦斯抽采;爆破后抽出PVC管，并插入分支抽采管，密封填充分支抽采管與鋼管之間的空隙，然后將總抽采管與所有分支抽采管并聯(lián)，連接瓦斯抽采設(shè)備與總抽采管，開啟瓦斯抽采設(shè)備對(duì)爆破鉆孔內(nèi)進(jìn)行初步瓦斯抽采；
(4)初步水力沖孔;采用水力沖孔裝置逐一對(duì)沖孔鉆孔進(jìn)行水力沖孔作業(yè)，沖孔鉆孔抽采巷頂部穿過(guò)煤層底板，從煤層底板每隔2m—個(gè)點(diǎn)進(jìn)行水力沖孔，直至煤層頂板；
(5)水力切割；啟動(dòng)高壓注水栗，操作鉆探機(jī)，使鉆桿往復(fù)移動(dòng)并帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，再次進(jìn)行水力沖孔切割煤體，在鉆孔周圍形成裂隙卸壓區(qū)域，全煤段沖完后，一邊退鉆頭一邊沖孔，然后再鉆進(jìn)鉆頭、再退鉆頭，如此循環(huán)直至沖不出煤，回水變清為止，在水力切割時(shí)，啟動(dòng)水煤氣分離器將鉆孔內(nèi)流出的水煤渣進(jìn)行分離;水力沖孔水壓為8_15MPa;適用煤層堅(jiān)固性系數(shù)在0.5-1.5范圍之內(nèi)；
(6)永久瓦斯抽采;水力切割作業(yè)完畢后，關(guān)閉高壓注水栗，退出鉆桿，立即使用水泥砂漿封孔，抽采鉆孔采用鋼絲軟管與總抽采管連接，進(jìn)行瓦斯抽采。
[0006]水煤氣分離器包括收集器箱體、一級(jí)過(guò)濾裝置、二級(jí)過(guò)濾裝置和兩個(gè)阻煤擋板;一級(jí)過(guò)濾裝置、二級(jí)過(guò)濾裝置和兩個(gè)阻煤擋板均設(shè)置在收集器箱體內(nèi)部，收集器箱體為一相對(duì)密閉空間，收集器箱體頂部右側(cè)設(shè)有氣水渣混合物入口，收集器箱體頂部左側(cè)設(shè)有抽氣口，收集器箱體右下底部從上到下依次設(shè)有出水口、煤渣出口和煤泥出口；
一級(jí)過(guò)濾裝置包括第一振動(dòng)篩網(wǎng)機(jī)構(gòu)和第一動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);第一振動(dòng)篩網(wǎng)機(jī)構(gòu)位于收集器箱體內(nèi)上部，第一振動(dòng)篩網(wǎng)機(jī)構(gòu)包括第一不銹鋼板和外型呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的第一金屬鋼骨架;第一金屬鋼骨架左側(cè)和右側(cè)均通過(guò)第一剛性彈簧連接有第一三角骨架緩沖板，第一剛性彈簧沿前后方向設(shè)有一排，兩個(gè)第一三角骨架緩沖板分別固定在收集器箱體上部?jī)?nèi)壁的左側(cè)和右側(cè)且左側(cè)的第一三角骨架緩沖板位于右側(cè)的第一三角骨架緩沖板下方;第一金屬鋼骨架底部設(shè)有外型呈長(zhǎng)方形的第一金屬濾網(wǎng)，第一金屬濾網(wǎng)右側(cè)邊沿緊鄰第一金屬鋼骨架底面右側(cè)邊沿，第一金屬濾網(wǎng)前側(cè)邊沿長(zhǎng)度小于第一金屬鋼骨架底面前側(cè)邊沿，第一金屬濾網(wǎng)上設(shè)有位于氣水渣混合物入口正下方的第一橡膠緩沖板;第一不銹鋼板位于第一金屬濾網(wǎng)下方且第一不銹鋼板與第一金屬濾網(wǎng)平行設(shè)置，第一不銹鋼板的前側(cè)邊沿和后側(cè)邊沿均固定在收集器箱體內(nèi)壁上，第一不銹鋼板的左側(cè)與收集器箱體內(nèi)壁之間具有間隙；第一金屬鋼骨架底部左側(cè)和右側(cè)均轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一滾輪，兩個(gè)第一滾輪均壓接在第一不銹鋼板上表面;第一不銹鋼板左側(cè)邊沿設(shè)有第一阻水擋板和緊鄰第一阻水擋板的第一通孔，第一通孔處連接有出水管一端，出水管的另一端從出水口伸出到收集器箱體外部;第一動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一振動(dòng)拉桿，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在收集器箱體內(nèi)部，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸鍵連接有第一驅(qū)動(dòng)盤，第一金屬鋼骨架上設(shè)有第一固定座，第一振動(dòng)拉桿一端鉸接在第一固定座上，第一振動(dòng)拉桿另一端鉸接在第一驅(qū)動(dòng)盤的偏心處；
二級(jí)過(guò)濾裝置包括第二振動(dòng)篩網(wǎng)機(jī)構(gòu)和第二動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);第二振動(dòng)篩網(wǎng)機(jī)構(gòu)位于第一不銹鋼板下方，第二振動(dòng)篩網(wǎng)機(jī)構(gòu)包括第二不銹鋼板和外型呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的第二金屬鋼骨架;第二金屬鋼骨架左側(cè)和右側(cè)均通過(guò)第二剛性彈簧連接有第二三角骨架緩沖板，第二剛性彈簧沿前后方向設(shè)有一排，兩個(gè)第二三角骨架緩沖板分別固定在收集器箱體內(nèi)壁的