一種促進瓦斯抽採的強化增透方法
2023-07-22 14:58:06
一種促進瓦斯抽採的強化增透方法
【專利摘要】一種促進瓦斯抽採的強化增透方法，屬於煤層瓦斯抽採【技術領域】。本發明通過在增透孔內同時引爆裹砂炮和二氧化碳炮，在裹砂炮爆炸作用下，增透孔和抽採孔之間的煤體會產生大量的裂隙，在爆炸衝擊下，內層套管與外層套管間隙內的砂粒會以射流的方式嵌入煤體裂隙中，阻止地應力作用造成的裂隙閉合；爆破雷管會炸開二氧化碳炮的端蓋，使管體內的液態二氧化碳迅速進入爆炸高溫環境，並急速氣化膨脹且快速噴出，實現對煤體的二次衝擊增透，同時在二氧化碳的驅替作用下，將煤體中難以抽採的吸附態瓦斯轉化為容易抽採的游離態瓦斯。在裹砂炮和二氧化碳炮的共同作用下，不僅顯著增加了煤體的透氣性，且增透效果可長時間維持，保證了瓦斯的高效抽採。
【專利說明】一種促進瓦斯抽採的強化増透方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於煤層瓦斯抽採【技術領域】，特別是涉及一種促進瓦斯抽採的強化增透方法。
【背景技術】
[0002]我國的煤層地質構造複雜，高瓦斯低透氣性煤層分布較為普遍，隨著煤礦開採深度的增加，地應力也會隨之增大，導致煤層的透氣性會進一步降低。
[0003]目前，在煤層瓦斯抽採過程中，在未卸壓煤層單純靠打鑽孔抽採瓦斯，不但費時費力且瓦斯抽採效果非常差，技術人員為了提高瓦斯抽採效果，必須採用一些強化增透方法來促進瓦斯抽採，現階段，慣用的強化增透方法主要有兩種，一種是利用水力化措施進行強化增透，如「水力割縫」、「水力衝孔」、「水力壓裂」及「水射流割縫」等，但是利用水力化措施進行強化增透也存在非常明顯的缺點，由於煤體被水浸泡後易泥化，從而堵塞瓦斯流通通道，同時受到水表面張力限制，強化增透的範圍有限；另一種是利用爆破措施進行強化增透，如「深孔鬆動爆破」和「深孔控制爆破」，目的是通過爆破使煤體產生裂隙，從而增大煤層透氣性，但是由於地應力作用，爆破產生的裂隙又會很快被壓實閉合，導致高效抽採瓦斯的時效性很短，很難長時間維持。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種促進瓦斯抽採的強化增透方法，能夠克服地應力作用，有效維持由爆破產生的裂隙，有效將煤體中難以抽採的吸附態瓦斯轉化為容易抽採的游離態瓦斯，有效提高瓦斯抽採效果。
[0005]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:一種促進瓦斯抽採的強化增透方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:在煤層中交替布置增透孔和抽採孔，增透孔和抽採孔的間距為實際測定的抽採半徑；
[0007]步驟二:將各抽採孔進行封孔，並將抽採管與礦井外抽採系統進行匯接，進行瓦斯抽米；
[0008]步驟三:向各增透孔內送入裹砂炮和二氧化碳炮，送入前將裹砂炮和二氧化碳炮與爆破雷管裝配在一起，送入後裹砂炮和二氧化碳炮位於增透孔的孔底，位於增透孔外的爆破母線與起爆器處於待連狀態；
[0009]步驟四:利用封孔黃泥對增透孔進行封孔；
[0010]步驟五:將爆破母線與起爆器連接好，然後啟動起爆器，同時引爆各增透孔內的裹砂炮和二氧化碳炮，通過裹砂炮製造煤體裂隙並維持裂隙，通過二氧化碳炮對煤體進行二次衝擊增透，並將煤體中的吸附態瓦斯轉化為游離態瓦斯；
[0011]步驟六:將完成爆破作業後的增透孔改作抽採孔並進行再次封孔，並將抽採管與礦井外抽採系統進行匯接，與原有抽採孔共同進行瓦斯抽採。
[0012]所述裹砂炮包括內層套管、外層套管、封蓋、礦用藥柱及砂粒，所述內層套管位於外層套管內部，內層套管與外層套管通過封蓋密封連接，在封蓋上設置有雷管安裝槽；所述礦用藥柱位於內層套管內，所述砂粒位於內層套管與外層套管的間隙內。
[0013]所述二氧化碳炮包括管體、端蓋及液態二氧化碳，所述管體的底部設置有注液口，管體的管口通過端蓋密封，在端蓋上設置有雷管安裝槽；所述液態二氧化碳通過注液口注入管體內；在所述端蓋外側還安裝有攔阻端蓋。
[0014]本發明的有益效果:
[0015]本發明與現有技術相比，通過在增透孔內引爆兩種全新設計的裹砂炮和二氧化碳炮，在裹砂炮礦用藥柱的爆炸作用下，增透孔和抽採孔之間的煤體會產生大量的裂隙，同時在爆炸衝擊下，內層套管與外層套管間隙內的砂粒會以射流的方式嵌入煤體裂隙中，從而阻止地應力作用造成的裂隙閉合；在二氧化碳炮的雷管安裝槽內，由於爆破雷管的爆炸會炸開端蓋，使管體內的液態二氧化碳迅速進入爆炸高溫環境，於是液態的二氧化碳急速氣化膨脹，並通過攔阻端蓋的中心孔快速噴出，實現對煤體的二次衝擊增透，同時在二氧化碳的驅替作用下，將煤體中難以抽採的吸附態瓦斯轉化為容易抽採的游離態瓦斯。在裹砂炮和二氧化碳炮的共同作用下，不僅顯著增加了煤體的透氣性，且增透效果可長時間維持，保證了瓦斯的高效抽採。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為增透孔和抽採孔的布置示意圖；
[0017]圖2為裹砂炮結構示意圖；
[0018]圖3為二氧化碳炮結構示意圖；
[0019]圖4為增透孔內裹砂炮和二氧化碳炮聯合布置圖；
[0020]圖中，I一巖層，2—煤層，3—增透孔，4一抽採孔，5—內層套管，6—外層套管，7—礦用藥柱，8—砂粒，9一封蓋，10—雷管安裝槽，11一管體，12—液態二氧化碳，13—注液口，14 一端蓋，15 一攔阻端蓋，16 一爆破雷管，17—爆破母線，18 一封孔黃泥，19 一煤體。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0022]本發明中所使用的裹砂炮和二氧化碳炮均為全新設計，是本發明能夠有效實施的必要部件。
[0023]所述裹砂炮包括內層套管5、外層套管6、封蓋9、礦用藥柱7及砂粒8，所述內層套管5位於外層套管6內部，內層套管5與外層套管6通過封蓋9密封連接，在封蓋9上設置有雷管安裝槽10 ;所述礦用藥柱7位於內層套管5內，所述砂粒8位於內層套管5與外層套管6的間隙內。
[0024]其中，內層套管5、外層套管6採用塑料套管，封蓋9採用塑料封蓋，內層套管5的外徑為50mm，壁厚為2mm，外層套管6的外徑為75mm，壁厚為1.5mm ;封蓋9與內層套管5、外層套管6通過過盈卡裝方式連接，充填於內層套管5與外層套管6間隙內的砂粒8粒徑在3_以下，礦用藥柱7由三級煤礦許用水膠炸藥藥卷製成。
[0025]所述二氧化碳炮包括管體11、端蓋14及液態二氧化碳12，所述管體11的底部設置有注液口 13，管體11的管口通過端蓋14密封，在端蓋14上設置有雷管安裝槽10 ;所述液態二氧化碳12通過注液口 13注入管體11內；在所述端蓋14外側還安裝有攔阻端蓋15。
[0026]其中，管體11採用鐵質管體，端蓋14採用塑料端蓋，攔阻端蓋15採用鐵質端蓋，管體11的外徑為75_，壁厚為5_，端蓋14與管體11過盈卡裝方式密封連接，攔阻端蓋15與管體11通過螺紋連接，對端蓋14起到阻擋固定作用；當液態二氧化碳12通過注液口 13注滿管體11後，封閉注液口 13即可。
[0027]所述的促進瓦斯抽採的強化增透方法，包括如下步驟:
[0028]步驟一:如圖1所示，在巖層I限制的煤層2中交替布置增透孔3和抽採孔4，增透孔3和抽採孔4的孔徑均為91mm，孔深為70m，增透孔3和抽採孔4的間距為實際測定的抽米半徑；
[0029]步驟二:將各抽採孔4採用聚氨酯封孔材料進行封孔，封孔深度為6m，並利用鋼絲膠管將抽出管與礦井外抽採系統進行匯接，進行瓦斯抽採，抽採孔口的負壓不得低於13kPa ；
[0030]步驟三:利用探孔鑽對增透孔3進行探孔，確保增透孔3無垮孔，在探孔同時將爆破雷管16與裹砂炮和二氧化碳炮組裝在一起，其中爆破雷管16採用毫秒電雷管，具體的將爆破雷管16依次安裝到裹砂炮和二氧化碳炮的雷管安裝槽10內，然後連接好爆破母線17，為了防止爆破母線17與增透孔3的孔壁摩擦破損，需要用膠帶將爆破母線17纏縛在裹砂炮及二氧化碳炮的炮體上；最後將安裝好爆破雷管16的裹砂炮和二氧化碳炮一起送入增透孔3的孔底，再將增透孔3外的爆破母線17引到起爆器處等待連接；
[0031]步驟四:立即用壓風噴泥封孔方式將微潮的封孔黃泥18對增透孔3進行封孔，其中封孔黃泥18的粒度在5mm以下，為了防止爆破時發生穿孔，封孔的長度在12m以上；
[0032]步驟五:將爆破母線17與起爆器連接好，然後啟動起爆器，同時引爆各增透孔3內的裹砂炮和二氧化碳炮；
[0033]在裹砂炮礦用藥柱7的爆炸作用下，增透孔3和抽採孔4之間的煤體會產生大量的裂隙，同時在爆炸衝擊下，內層套管5與外層套管6間隙內的砂粒8會以射流的方式嵌入煤體裂隙中，從而阻止地應力作用造成的裂隙閉合；
[0034]在二氧化碳炮的雷管安裝槽10內，由於爆破雷管16的爆炸會炸開端蓋14，使管體11內的液態二氧化碳12迅速進入爆炸高溫環境，於是液態的二氧化碳急速氣化膨脹，其體積可膨脹約640倍，並通過攔阻端蓋15的中心孔快速噴出，實現了對煤體的二次衝擊增透，受到二氧化碳的驅替作用，將煤體中難以抽採的吸附態瓦斯轉化為容易抽採的游離態瓦斯；
[0035]當起爆約30分鐘後，由救護隊進入爆破區域，確定安全後，由專業人員對瓦斯抽採系統管路中的瓦斯流量和瓦斯濃度進行測定、記錄和統計，測得煤層透氣性增加5000?10000倍以上，瓦斯抽採流量增加30?50倍以上，抽採瓦斯濃度達70%?80%以上，且該高效的瓦斯抽採狀態可維持30天以上，使瓦斯預抽時間縮短了近三分之二，煤層瓦斯抽採率在60%?80%以上；
[0036]步驟六:將完成爆破作業後的增透孔3改作抽採孔並進行再次封孔，並將抽採管與礦井外抽採系統進行匯接，與原有抽採孔共同進行瓦斯抽採。
[0037]實施例中的方案並非用以限制本發明的專利保護範圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均包含於本案的專利範圍中。
【權利要求】
1.一種促進瓦斯抽採的強化增透方法，其特徵在於:包括如下步驟: 步驟一:在煤層中交替布置增透孔和抽採孔，增透孔和抽採孔的間距為實際測定的抽米半徑； 步驟二:將各抽採孔進行封孔，並將抽採管與礦井外抽採系統進行匯接，進行瓦斯抽米; 步驟三:向各增透孔內送入裹砂炮和二氧化碳炮，送入前將裹砂炮和二氧化碳炮與爆破雷管裝配在一起，送入後裹砂炮和二氧化碳炮位於增透孔的孔底，位於增透孔外的爆破母線與起爆器處於待連狀態； 步驟四:利用封孔黃泥對增透孔進行封孔； 步驟五:將爆破母線與起爆器連接好，然後啟動起爆器，同時引爆各增透孔內的裹砂炮和二氧化碳炮，通過裹砂炮製造煤體裂隙並維持裂隙，通過二氧化碳炮對煤體進行二次衝擊增透，並將煤體中的吸附態瓦斯轉化為游離態瓦斯； 步驟六:將完成爆破作業後的增透孔改作抽採孔並進行再次封孔，並將抽採管與礦井外抽採系統進行匯接，與原有抽採孔共同進行瓦斯抽採。
2.根據權利要求1所述的一種促進瓦斯抽採的強化增透方法，其特徵在於:所述裹砂炮包括內層套管、外層套管、封蓋、礦用藥柱及砂粒，所述內層套管位於外層套管內部，內層套管與外層套管通過封蓋密封連接，在封蓋上設置有雷管安裝槽；所述礦用藥柱位於內層套管內，所述砂粒位於內層套管與外層套管的間隙內。
3.根據權利要求1所述的一種促進瓦斯抽採的強化增透方法，其特徵在於:所述二氧化碳炮包括管體、端蓋及液態二氧化碳，所述管體的底部設置有注液口，管體的管口通過端蓋密封，在端蓋上設置有雷管安裝槽；所述液態二氧化碳通過注液口注入管體內；在所述端蓋外側還安裝有攔阻端蓋。
【文檔編號】E21F7/00GK104500019SQ201410658657
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】張春華 申請人:遼寧工程技術大學