一種弱瓦斯爆炸誘導下煤巖增透試驗方法與流程

2023-12-12 23:37:37 2

本發明涉及煤礦安全高效開採研究領域，尤其是涉及一種弱瓦斯爆炸誘導下煤巖增透試驗方法。

背景技術：

我國煤礦開採條件複雜，煤層瓦斯賦存具有低滲透率、高吸附特徵，且現有開採煤礦中高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井佔比達到50％。隨著煤礦開採深度的不斷增加，一方面，礦井瓦斯含量也呈現增高的趨勢，另一方面，地應力和瓦斯壓力也相應增加，如瓦斯壓力有的高達6MPa，而煤層滲透率有的卻低至0.001毫達西，結合這種高瓦斯低透氣性煤層，勢必導致瓦斯抽採效率，制約著我國煤礦安全高效開採。

為了增加煤巖透氣性，從而提高瓦斯抽採效果，目前採用的增透技術主要有有水力壓裂、水力疏鬆、水力擠出、水力割縫、高壓水射流等水力化措施，以及鬆動爆破、深孔預裂爆破等傳統爆破措施，取得了一定的成果，但又存在一定的不足，如：水力化措施容易使煤巖泥化從而在增透作用下又封堵了部分瓦斯滲流孔隙，傳動爆破措施又存在施工工藝複雜、工程量大、成本高等特點。

技術實現要素：

針對以上技術問題，本發明提供了一種弱瓦斯爆炸誘導下煤巖增透試驗方法，為煤巖增透提供了一種新的研究方法，通過量化研究，找到弱瓦斯爆炸誘導下達到煤巖增透效果的作用當量和增透機制，為煤巖瓦斯增透提供一條新途徑。

本發明採用的技術方案為：

一種弱瓦斯爆炸誘導下煤巖增透試驗方法，其包括：

1)製作相似試件，在製作過程中，在相似試件尺寸中心處設置孔洞，在孔洞的上部放置鋼管的預留洞口，且孔洞和預留洞口是連通的；同時將應變片預埋於相似試件內，用導線引出相似試件；

2)將鋼管放置於預留洞口，用密封膠和細沙對相似試件和鋼管之間的縫隙進行堵實、密封；其中，鋼管下端開口、上端封閉，且在鋼管上端設有真空壓力表，在真空壓力表下面設有安全閘閥，在安全閘閥下面設有點火探針；

3)將真空泵、瓦斯氣瓶通過管路與鋼管連接，在真空泵處設置出氣閥，在瓦斯氣瓶處設置進氣閥，在管路進入真空泵和瓦斯氣瓶前設置阻火器；

4)將點火探針與點火器連接；將應變片與數據採集器連接，數據採集器與計算機連接；架設高速攝像儀，並與計算機連接；

5)檢查所有連接是否完好，打開安全閘閥和出氣閥、保持進氣閥關閉狀態，開啟真空泵對鋼管和孔洞形成的空間進行抽真空，通過真空壓力表查看真空度；達到要求後，關閉出氣閥、打開進氣閥，通過瓦斯氣瓶對鋼管和孔洞形成的空間注入瓦斯氣；達到試驗壓力後，關閉進氣閥、保持出氣閥關閉狀態，關閉安全閘閥；

6)打開數據採集器、高速攝像儀和計算機，進入工作狀態；

7)操作點火器，點火器對點火探針進行點火，爆炸衝擊波對相似試件進行作用；

8)通過對計算機存儲的數據採集器和高速攝像儀記錄的信息進行分析和處理，找到瓦斯爆炸誘導下達到煤巖增透效果的作用當量和增透機制。

進一步，所述鋼管伸出相似試件的長度至少為80mm。

進一步，所述真空泵和瓦斯氣瓶的管路通過同徑三通連接。

進一步，所述高速攝像儀在1280×1024解析度下最高幀速至少為600fps。

本發明的有益效果是，本發明提供了一種新的煤巖增透研究方法，且可操作性強，通過本發明可以將瓦斯爆炸從災害的角色變為增透手段；通過本發明進行的量化研究，可找到弱瓦斯爆炸誘導下達到煤巖增透效果的瓦斯爆炸作用當量和增透機制，為煤礦安全高效開採提供新支持。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖。

圖2為本發明實施例二的結構示意圖。

1-相似試件，2-孔洞，3-鋼管，4-安全閘閥，5-真空壓力表，6-阻火器，7-真空泵，8-瓦斯氣瓶，9-出氣閥，10-進氣閥，11-點火探針，12-點火器，13-應變片，14-數據採集器，15-高速攝像儀，16-計算機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步闡述。

如圖1所示為本發明實施例一的結構示意圖，一種弱瓦斯爆炸誘導下煤巖增透試驗方法，其具體步驟包括：

1)製作相似試件1，在製作過程中，在相似試件1尺寸中心處設置孔洞2，在孔洞2的上部放置鋼管3的預留洞口，且孔洞2和預留洞口是連通的；同時將應變片13預埋於相似試件1內，用導線引出相似試件1；

2)將鋼管3放置於預留洞口，且鋼管3伸出相似試件1的長度至少為80mm，用密封膠和細沙對相似試件1和鋼管3之間的縫隙進行堵實、密封；其中，鋼管3下端開口、上端封閉，且在鋼管3上端設有真空壓力表5，在真空壓力表5下面設有安全閘閥4，在安全閘閥4下面設有點火探針11；

3)將真空泵7、瓦斯氣瓶8通過管路與鋼管3連接，在真空泵7處設置出氣閥9，在瓦斯氣瓶8處設置進氣閥10，在管路進入真空泵7和瓦斯氣瓶8前設置阻火器6，其中，真空泵7和瓦斯氣瓶8的管路通過同徑三通連接；

4)將點火探針11與點火器12連接；將應變片13與數據採集器14連接，數據採集器14與計算機16連接；架設高速攝像儀15，並與計算機16連接，其中，高速攝像儀15在1280×1024解析度下最高幀速至少為600fps；

5)檢查所有連接是否完好，打開安全閘閥4和出氣閥9、保持進氣閥10關閉狀態，開啟真空泵7對鋼管3和孔洞2形成的空間進行抽真空，通過真空壓力表5查看真空度；達到要求後，關閉出氣閥9、打開進氣閥10，通過瓦斯氣瓶8對鋼管3和孔洞2形成的空間注入瓦斯氣；達到試驗壓力後，關閉進氣閥10、保持出氣閥9關閉狀態，關閉安全閘閥4；

6)打開數據採集器14、高速攝像儀15和計算機16，進入工作狀態；

7)操作點火器12，點火器12對點火探針11進行點火，爆炸衝擊波對相似試件1進行作用；

8)通過對計算機16存儲的數據採集器14和高速攝像儀15記錄的信息進行分析和處理，找到瓦斯爆炸誘導下達到煤巖增透效果的作用當量和增透機制。

為考察不同形態的相似試件1和不同形態的孔洞2對試驗結果的影響，相似試件1可由方形變為了圓柱形、孔洞2可由十字花形變為球形或橢球形，如圖2所示。

最後應當說明的是，以上內容僅用於說明本發明的技術方案，而非對其保護範圍進行限制，本領域技術人員對本發明進行的相關修改或等同替換，均不脫離本發明技術方案的有效範圍。