煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透装置及其方法与流程

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透装置及其方法。

背景技术：

随着煤矿开采深度的增加，瓦斯涌出量也随之增大，高瓦斯矿井增多，特别是煤层透气性差，瓦斯吸附性强的煤矿，使得瓦斯抽出难以进行，很难达到国家瓦斯治理“16字方针”中的“抽采达标”这一核心标准，给我国煤炭的安全生产带来巨大威胁，严重制约着煤炭工业的可持续发展。增强煤层裂隙，提高煤层的透气性，进而增强煤层中瓦斯的游离性，理论上讲不失为一种解决“抽采难”的方法。为实现低透气性高突煤层的快速消突或抽采达标，为矿井采掘接续和持续稳定发展提供条件，煤炭行业发展了一系列瓦斯抽采增透技术，提高煤层透气性，以便于快速抽采瓦斯、解放煤量。目前，煤矿瓦斯抽采增透技术有水力冲孔、水力压裂、水力割缝、co2爆破致裂、深孔预裂爆破等，但因为使用条件限制，均没有得到全面推广，特别是顺层钻孔瓦斯抽采增透方面缺少成熟可靠技术。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本发明提供一种煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透装置及其方法，结构简单、加工方便、操作灵活，可有效解决煤矿瓦斯综合防治与利用的问题，大大提高煤矿现有瓦斯抽采系统的瓦斯抽采效率。

按照本发明所提供的设计方案，一种煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透装置，包含若干起爆短节，相邻的起爆短节通过连接机构可拆卸连接，所述的连接机构包含端头a和与端头a插接固定的端头b；端头a上设有用于与相邻起爆短节端头b连接的组装腔及相对组装腔设置的起爆管；所述的起爆短节包含爆破筒、爆破室及爆破脚线组，爆破筒设有贯穿筒体的内腔，所述的爆破室设于爆破筒内腔中；组装腔、起爆管、爆破筒及爆破室均在同一轴线上，所述的爆破脚线组包含相对该同一轴线对称设置的爆破脚线一、爆破脚线二，爆破脚线一、爆破脚线二分别贯穿筒体内壁与爆破室两者之间的内腔，两者的一端均与端头a连接，另一端均与端头b连接。

上述的，所述端头a包含端头a本体、相对于同一轴线对称设置在端头a本体上的两个插接头及两个安装线孔a，所述的爆破脚线一、爆破脚线二的一端对应穿过安装线孔a与插接头相连接；所述的端头b包含端头b本体、相对于同一轴线对称设置在端头b本体上的两个安装线孔b及两个与插接头匹配的插接扣槽，所述的爆破脚线一、爆破脚线二的另一端对应穿过安装线孔b与插接扣槽连接。

优选的，所述的组装腔直径大小与端头b外径大小相等。

上述的，所述的爆破筒为pvc管。

上述的，爆破筒长度为2000mm，横截面直径大小为32mm。

一种煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透方法，包含如下内容：在施工区域工作面上、下顺槽施工钻孔，获取多组抽放钻孔，并于每组抽放钻孔处安设用于观测抽采数据的直通式导流管；通过直通式导流管定期观测每组抽放钻孔的抽采数据，若观测的抽采数据满足预定深孔预裂爆破增透条件，则在满足条件的抽放钻孔预抽区域，每间隔n个抽放钻孔施工钻孔获取一个预裂爆破钻孔，并利用权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透装置进行装药爆破作业，其中，n为大于1的整数。

上述的方法中，每组抽放钻孔中的单个抽放钻孔安设有测气嘴。

上述的方法中，所述的抽采数据至少包含单孔抽采浓度，及每组抽放钻孔的流量、负压、温度。

上述的方法中，通过直通式导流管定期观测每组抽放钻孔的抽采数据中的定期为预先设定的观测周期。

上述的方法中，预定深孔预裂爆破增透条件包含：抽放钻孔组中的抽采浓度低于预先设定浓度值，或抽放钻孔组中的多数单孔抽采浓度低于始抽浓度的40%~60%，其中，多数为大于半数的范围。

本发明的有益效果：

本发明克服现有煤矿许用爆破结构的不足，通过爆破短节相互插接，可在现场快速进行组装，保证预裂爆破孔均能实现爆破，避免哑炮等现象；通过插接端头相互连接来固定相邻爆破筒，保证施工效果，成本低廉；具有分段快速插接，任意调节长度功能，短节具有快速插接功能，优化装药工艺，极大缩短装药时间，并实现爆破长度的任意调节；具有预设孔段爆破、均匀增透功能，短节内均匀装入水胶炸药和电雷管，引爆电雷管后预设孔段爆破，保证抽采钻孔均匀预裂增透；具有短节整体移动，及时消除瞎炮功能，电雷管集成在短节内部，取出短节不会扰动电雷管脚线，造成电雷管误爆，在发生瞎炮后，通过缓慢抽出短节，取出拒爆的电雷管，消除瞎炮；具有自由组合，快捷实现水炮泥、殉爆药卷、起爆药卷功能。短节仅装入炮泥后作为水炮泥，仅装入水胶炸药作为殉爆药卷，同时装入水胶炸药、电雷管后作为起爆药卷，极大优化装药爆破程序；结构简单，设计新颖、合理，操作方便、快捷，大大降低煤矿瓦斯突出危险性，减少和杜绝煤矿瓦斯突出事故，为煤矿安全生产创造调节，提高煤矿作业安全生产系数，对保障企业财产安全具有重大意义。

附图说明：

图1为本发明的爆破短节结构示意图；

图2为本发明的插头a结构示意图；

图3为本发明的插头b结构示意图；

图4为本发明的装置示意图；

图5为实施例作业示意图。

具体实施方式：

图中标号，标号1a代表插头a，标号1b代表插头b，标号2代表起爆管，标号3代表爆破室，标号4代表爆破脚线组，标号5代表爆破筒，标号6代表水炮泥，标号7代表起爆药卷，标号8打表殉爆药卷，标号9代表顺层抽放钻孔，标号10代表深孔预裂钻孔。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明。

煤矿瓦斯抽采增透技术有水力冲孔、水力压裂、水力割缝、co2爆破致裂、深孔预裂爆破等，但因为使用条件限制，均没有得到全面推广，特别是顺层钻孔瓦斯抽采增透方面缺少成熟可靠技术。

实施例，参见图4所示，提供一种煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透装置，包含若干起爆短节，相邻的起爆短节通过连接机构可拆卸连接，所述的连接机构包含端头a和与端头a插接固定的端头b；端头a上设有用于与相邻起爆短节端头b连接的组装腔及相对组装腔设置的起爆管；参见图1所示，所述的起爆短节包含爆破筒、爆破室及爆破脚线组，爆破筒设有贯穿筒体的内腔，所述的爆破室设于爆破筒内腔中；组装腔、起爆管、爆破筒及爆破室均在同一轴线上，所述的爆破脚线组包含相对该同一轴线对称设置的爆破脚线一、爆破脚线二，爆破脚线一、爆破脚线二分别贯穿筒体内壁与爆破室两者之间的内腔，两者的一端均与端头a连接，另一端均与端头b连接。

上述的，参见图2和图3所示，所述端头a包含端头a本体、相对于同一轴线对称设置在端头a本体上的两个插接头及两个安装线孔a，所述的爆破脚线一、爆破脚线二的一端对应穿过安装线孔a与插接头相连接；所述的端头b包含端头b本体、相对于同一轴线对称设置在端头b本体上的两个安装线孔b及两个与插接头匹配的插接扣槽，所述的爆破脚线一、爆破脚线二的另一端对应穿过安装线孔b与插接扣槽连接。

优选的，所述的组装腔直径大小与端头b外径大小相等，连接牢固，保证装置的稳定性和作业的安全性。

上述的，所述的爆破筒为pvc管，设计更为合理，保证起爆作业稳定性，成本低廉，便于推广应用。

上述的，根据实际使用需求，爆破筒长度可设计为2000mm，横截面直径大小为32mm。

基于上述装置，本实施例提供一种煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透方法，参见图5所示，包含如下内容：在施工区域工作面上、下顺槽施工钻孔，获取多组抽放钻孔，并于每组抽放钻孔处安设用于观测抽采数据的直通式导流管；通过直通式导流管定期观测每组抽放钻孔的抽采数据，若观测的抽采数据满足预定深孔预裂爆破增透条件，则在满足条件的抽放钻孔预抽区域，每间隔n个抽放钻孔施工钻孔获取一个预裂爆破钻孔，并利用权利要求1所述的煤矿瓦斯抽采深孔预裂爆破增透装置进行装药爆破作业，其中，n为大于1的整数。

上述的方法中，每组抽放钻孔中的单个抽放钻孔安设有测气嘴。

上述的方法中，所述的抽采数据至少包含单孔抽采浓度，及每组抽放钻孔的流量、负压、温度。

上述的方法中，通过直通式导流管定期观测每组抽放钻孔的抽采数据中的定期为预先设定的观测周期。

上述的方法中，预定深孔预裂爆破增透条件包含：抽放钻孔组中的抽采浓度低于预先设定浓度值，或抽放钻孔组中的多数单孔抽采浓度低于始抽浓度的40%~60%，其中，多数为大于半数的范围。

下面通过具体实例，对本发明做进一步解释说明：

以某矿工作面回采区域顺层钻孔预抽为例，阐述该深孔预裂爆破增透方法/装置。工作面及煤层基本参数：工作面长度150m，煤层平均厚度3m，顺层钻孔有效抽采半径2.5m（6个月），上下顺槽施工平行顺层钻孔，钻孔长度80m，孔间距5m，交叉长度10m。

1、抽放钻孔施工及连抽。按照设计，工作面上、下顺槽施工长度80m的顺层抽放钻孔，施工结束及时封孔连抽，每个钻孔安设一个测气嘴，每十个钻孔为一组安设直通式导流管，便于观测单孔抽采浓度和组参数（流量、负压、温度等），每七天观测一次组参数和单孔抽采浓度。当每组抽放浓度低于30%或多数单孔钻孔浓度低于始抽浓度50%时，考虑采用深孔预裂爆破工艺增透，提高抽采浓度。

2、预裂钻孔施工及增透。对需要增透的抽放钻孔预抽区域，按照设计施工预裂钻孔，通过装药爆破提高煤层透气性。预裂钻孔设计深度70m,每隔3～5个抽采钻孔施工一个预裂爆破钻孔，参见图5所示：

钻孔施工结束，利用钻机压风吹出钻粉后，将起爆短节插接后送入钻孔内，其中孔口向里10～15m起爆短节仅装入炮泥、水炮袋，保证煤体处于原始状态；孔内起爆药卷与任一侧爆破接线连通，孔底短节雷管脚线短接，保证所有电雷管可以串联爆破；同时钻孔孔口2～3m段应采用黄泥封孔，固定短节。短节根据不同位置，实现三种不同功能，一是仅装入炮泥、水炮袋，用作封堵水炮泥，二是仅装入水胶炸药，用作殉爆药卷，三是同时装入水胶炸药、电雷管，用作起爆药卷。

电雷管集成在起爆短节内部，取出短节不会扰动电雷管脚线，造成电雷管误爆，在发生瞎炮后，通过缓慢抽出插接的爆破短节，进而取出拒爆的电雷管，消除瞎炮。

本发明充分利用抽采作业区域工作面，做到全面、高效的瓦斯抽采，通过设置抽采钻孔、预裂爆破钻孔，并辅助爆破炸药，能够很好的提高煤层的透气性，增强瓦斯治理的完善性，提高煤矿开采的安全性，能够提高瓦斯抽采的效果与效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。