一种低透气高瓦斯煤层被掩护巷高效爆破卸压抽采的方法与流程

本发明涉及煤层的瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种低透气高瓦斯煤层被掩护巷高效卸压抽采的方法。

背景技术：

我国多数矿区已进入深部开采，深部煤层的地应力增大、煤层的透气性更低、瓦斯抽采的难度更大。深孔松动爆破技术具有适用范围广、增透效果明显的优点，成为了深部低透气煤层增透的一种有效技术途径。

目前，国内采用的深孔松动爆破技术多采用煤层内装药起爆的方式。这种方法虽然可以短时间内极大地提高煤层透气性，强化瓦斯抽采效率，但是抽采的持续性较差。特别是对于松软低透气性煤层，在煤层内装药起爆后，瓦斯抽采效率仅仅能持续2h左右，这显然是无法满足煤层瓦斯抽采的需要的。而且，常规的深孔松动爆破技术一次起爆的爆破孔数量少，且爆破孔主要在煤层中装药，装药量少，爆破对煤层的扰动小。如果爆破孔做到注水、爆破和抽采相结合则能很好地解决这个问题。

国内目前已公开的文献中，多侧重于爆破的起爆方式、爆破钻孔的布置等方面，还未有将爆破孔与注水、抽采相结合的技术方法。因此有必要发明一种既能实现煤层区域性大面积增透卸压，又能实现高效抽采技术。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供了一种低透气高瓦斯煤层被掩护巷高效爆破卸压抽采的方法，以克服煤层装药爆破扰动小、裂隙网络影响范围小、增透卸压效果差等问题。通过采用跨煤岩界面注水爆破的方式使煤层和底板岩层均形成裂隙网络，并相互连通形成立体网络，有效提高增透卸压范围。但目前国内还未有跨煤岩界面注水爆破的区域性卸压增透方法相关研究的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明提供的技术方案为：

一种低透气高瓦斯煤层被掩护巷高效卸压瓦斯的方法，包括以下步骤：

1、在被掩护巷煤层的底板施工一条底板岩巷，底板岩巷位于被掩护巷的正下方15～30m；在底板岩巷中每隔7～9m施工1组垂直于被掩护巷的瓦斯抽采孔，瓦斯抽采孔的终孔位置均在被掩护巷的两侧20m范围内；

2、在相邻两组瓦斯抽采孔的中间位置施工2-3个爆破钻孔，每个爆破钻孔的终孔位置均在被掩护巷两侧3～6m的范围内，每个爆破钻孔终孔位置与煤层顶板的法距h不小于煤层总厚度的1/3。

3、爆破钻孔的煤层段全部装药，煤层底板岩孔段装药的长度l按下式计算：

式中，α为爆破钻孔与煤层底板相交的角度。

4、爆破钻孔装药、封孔与起爆的步骤如下：

(1)将2～3根防滑钢丝穿透爆破药柱，并将爆破药柱与外径为6～9mm的返水管一同送至爆破孔的孔底；

(2)将注水管伸入爆破孔内10～12m处，并将注浆管伸入爆破孔内3～4m处；

(3)利用注浆管向爆破钻孔内注入水泥砂浆，利用注水管进行返浆作业；当爆破钻孔内的水泥砂浆凝固后，利用注水管向爆破钻孔内注入水，利用返水管进行返水作业；

(4)同时将6～8个爆破钻孔起爆。

(三)有益效果

本发明所提供了一种低透气高瓦斯煤层被掩护巷高效爆破卸压抽采的方法，操作简便、易实现。该方法利用多个爆破孔同时起爆的共震作用，以及水耦合装药爆破产生的高压冲击波在煤岩中形成应力波使煤岩形成裂隙网络，并相互连通形成立体网络，同时，炸药爆炸产生大量的co2和n2直换煤层中的瓦斯气体，有效增大了裂隙的长度和范围。本发明能实现低透气煤层的区域性增透，卸压和降尘。

附图说明

图1为本发明的钻孔布置图；

图2为本发明的钻孔布置剖面图；

图3为本发明的爆破孔封孔示意图。

图中：

1、被掩护巷；2、底板岩巷；3、瓦斯抽采孔；4、爆破孔；5、煤矿许用爆破药柱；6、返水管；7、防滑钢丝；8、注水管；9、注浆管；10、抽采管路。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明：

一种低透气高瓦斯煤层被掩护巷高效卸压瓦斯的方法，包括以下步骤：

1、在被掩护巷煤层的底板施工一条底板岩巷，底板岩巷与被掩护巷相互平行，在底板岩巷中每7～9m施工一组垂直于被掩护巷的瓦斯抽采孔5～7个，每组抽采孔的终孔位置在被掩护巷两侧各20m的范围内，每个瓦斯抽采孔穿透煤层顶板时停钻，终孔间距为6～9m。每组抽采孔施工完毕后，下抽采管注浆封孔后合茬抽采。

2、在每组瓦斯抽采孔中间施工2个爆破孔，每个爆破孔的终孔位置在被掩护巷两帮外侧3～6m的范围内，每个爆破钻孔终孔位置与煤层顶板的法距h不小于煤层总厚度的1/3～1/2。

3、采用直径不小于63mm的煤矿许用爆破药柱对爆破钻孔的煤层段全部装药，煤层底板岩孔段装药的长度l按下式计算：

式中，α为爆破钻孔与煤层底板相交的角度。

4、在爆破孔装药、封孔、注水起爆后，爆破孔抽采瓦斯的方法如下：

(1)将外径为6～9mm的返水管与一节煤矿许用爆破药柱用胶带捆在一起，在爆破药柱侧面插入防滑钢丝后，用探孔管把爆破药柱连同返水管一起送入到爆破孔的孔底，再依次送入所需的爆破药柱，最后装入炮头，炮头内装两发同段别的电雷管；

(2)将注水管送入孔中10～12m处；

(3)将注浆管送入孔内3～4m，采用常规封孔方法将爆破钻孔孔口封堵后，利用注浆管向爆破钻孔内注入水泥砂浆，直至注水管返浆停止注浆；

(4)待所有爆破孔的水泥砂浆凝固48h后，利用注水管向爆破孔内注水，直到返水管返水后，关闭注水管阀门；

(5)一次起爆的爆破孔数量为6～8个，所有爆破孔均采用同段别电雷管正向起爆方式，爆破网路采用串联方式，检测网路电阻合格后按煤矿安全规程规定起爆；

(6)起爆0.5h后，将注水管与抽采管路连接进行瓦斯抽采。

对于低透气煤层，一般煤层内较为干燥，瓦斯含量较高。当采用单一钻孔爆破时，爆破威力小，仅能在钻孔周围较小范围内产生裂隙。对于较松软的煤层，当爆破药柱放置在煤层中进行爆破时，增透效果往往仅能持续极短的时间，一般少于2小时。而采用底板爆破则能较好地避免这类问题，首先，底板爆破后会在底板岩层中产生爆破裂隙，这些裂隙会连通煤层，提供瓦斯运移到钻孔的通道；其次，岩孔和煤孔内的药柱爆破会对上方的煤层产生极大地震动作用，迫使煤体产生位移，实现了区域性的疏松。在爆破之前注入钻孔内大量水，使药柱爆破的能量集中传递给周围岩体，大大提高了能量利用率，避免了能量损失在对岩体过多的粉碎上。而且，孔内爆破前注的水分被爆破作用压入煤层中，有效起到了降尘的作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。