[發(fā)明專利]采用定向水壓集中爆破提高煤層透氣性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710962224.4
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107503728B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李廣利;劉愛群;廖可兵;董子文;皮子坤;張建;滕廣平;耿偉樂
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南工學(xué)院
• 主分類號: E21B43/263
• 分類號: E21B43/263
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 龍騰;黃麗

采用定向水壓集中爆破提高煤層透氣性的方法，涉及煤層增透技術(shù)領(lǐng)域，其包括以下步驟：步驟一、先往煤層鉆炮孔，然后利用所鉆炮孔對煤層進(jìn)行水壓預(yù)裂增透，水壓預(yù)裂增透后殘存在炮孔內(nèi)的水不抽出，并保證炮孔內(nèi)水面至少高于煤層上部2m；步驟二、將定向水壓集中爆破裝置放入炮孔中并使其沉入水面之下；步驟三、引爆定向水壓集中爆破裝置，使其水下爆炸，完成煤層增透作業(yè)。本發(fā)明先對煤層進(jìn)行水壓預(yù)裂增透，然后將特定結(jié)構(gòu)的定向水壓集中爆破裝置在炮孔內(nèi)殘存的水中引爆，通過爆生氣體與水力壓裂操作后殘存在炮孔及煤層中的水耦合，能夠大幅提高煤層中的裂隙發(fā)育程度，并且該方法在爆破之前無需往炮孔內(nèi)填塞黃泥卷，操作非常方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤層增透技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用定向水壓集中爆破提高煤層透氣性的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有煤礦中有一半以上都是高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井。瓦斯一般以兩種形式賦存于煤層中，即吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)。在煤層賦存的瓦斯量中，通常吸附瓦斯量占到90％以上，而游離瓦斯量僅有 10％左右。當(dāng)煤層開采時，滯留在煤層中的瓦斯隨煤層開采的擾動而不斷地釋放出來，其危害主要表現(xiàn)在三個方面 ：瓦斯窒息、瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出。據(jù)統(tǒng)計，在我國煤礦事故中，40% 以上為瓦斯爆炸事故，其中在特大事故中，瓦斯爆炸事故占 82%以上。

現(xiàn)有技術(shù)中，國內(nèi)外學(xué)者在瓦斯治理方面進(jìn)行了大量的研究工作，取得了一定的成果，并形成了一些防治瓦斯災(zāi)害的有效措施。其中，瓦斯抽采技術(shù)被認(rèn)為是預(yù)防瓦斯災(zāi)害最有效的方法之一。然而，隨著煤層開采深度的增加，煤層瓦斯含量增高、壓力增大，煤層透氣性低，從而嚴(yán)重影響了煤層瓦斯的抽采率和抽采效果。

增透是解決我國低滲煤層瓦斯抽采效率和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為了提高煤層增透效果，我國煤炭科技工作者近幾十年來提出了深孔預(yù)裂爆破、開采保護(hù)層、水力壓裂（水壓預(yù)裂增透）、水力掏槽、水力沖孔、水力割縫等多種卸壓增透方法，但是由于部分措施的技術(shù)條件和工藝不完善，增透效果并不理想。

中國專利文獻(xiàn)“CN103321669A”公開了一種深孔定向預(yù)裂爆破低透氣煤層增透的方法，其采用四向垂直切縫管與藥卷和四向垂直切縫管與水袋間隔裝藥的方法，通過爆生氣體與水形成耦合作用，共同對煤體裂隙形成“尖劈作用”，楔入煤體裂隙，使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，延長了爆生氣體對煤體裂隙的作用時間，繼而在鉆孔周圍形成徑向波浪形裂隙帶，取得了較好的增透效果。但是，在實際應(yīng)用時，該方法還存在以下缺陷：1、為避免大量的爆炸碎片沿炮孔往上噴出，需在距孔口 10m 的范圍內(nèi)用黃泥卷堵塞，往炮孔填塞黃泥卷的工作量較大。2、爆破裝置只能放置到炮孔底部作業(yè)，對于煤層較厚的情況（例如10m厚），底部爆破對煤層頂部的增透作用非常有限。3、水袋中的水量較少，水與爆生氣體耦合形成的“尖劈作用”有限，效果仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種采用定向水壓集中爆破提高煤層透氣性的方法，該方法先對煤層進(jìn)行水壓預(yù)裂增透，然后將特定結(jié)構(gòu)的定向水壓集中爆破裝置在炮孔內(nèi)殘存的水中引爆，通過爆生氣體與水力壓裂操作后殘存在炮孔及煤層中的水耦合，能夠大幅提高煤層中的裂隙發(fā)育程度，并且該方法在爆破之前無需往炮孔內(nèi)填塞黃泥卷，操作非常方便。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種采用定向水壓集中爆破提高煤層透氣性的方法，包括以下步驟：

步驟一、先往煤層鉆炮孔，然后利用所鉆炮孔對煤層進(jìn)行水壓預(yù)裂增透，水壓預(yù)裂增透后殘存在炮孔內(nèi)的水不抽出，并保證炮孔內(nèi)水面至少高于煤層上部2m；

步驟二、將定向水壓集中爆破裝置放入炮孔中并使其沉入水面之下；