一种利用脉冲爆震波致裂增透掩护煤巷掘进方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用脉冲爆震波致裂增透掩护煤巷掘进方法，尤其适用于煤矿井下高瓦斯低渗透性煤层底抽巷穿层钻孔掩护煤巷掘进。
【背景技术】
[0002]我国大部分煤层普遍具有高瓦斯、低透气性的特点，瓦斯抽采难度高、抽采效率低。因此，对煤层进行人工增透，提高煤层的渗透率，进而提高煤层瓦斯的抽采浓度和抽采效率，是解决煤巷掘进过程中的瓦斯涌出和瓦斯超限问题的主要措施。目前，常用的煤层致裂增透措施有水力割缝、水力压裂、深孔松动爆破等，虽然取得了一定成效，但仍存在部分局限性，如水力割缝影响范围较小、水力压裂方向难以控制、深孔松动爆破送药困难等。这些缺点限制了现有煤层致裂增透措施的现场应用，影响了所在煤层煤巷的掘进效率。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明目的是针对现有技术中的存在的问题，提供一种利用脉冲爆震波致裂增透掩护煤巷掘进方法，以物理放电为基础的脉冲爆震波具有瞬时能量高、破坏力强的特点，工艺简单、瓦斯抽采效率大幅提高，从而实现煤巷的安全快速掘进。
[0004]技术方案:本发明的利用脉冲爆震波致裂增透掩护煤巷掘进方法，包括:在底抽巷内利用钻机向煤层施工爆震抽采钻孔，直至穿过煤层顶板0.5m处时退钻；还包括如下步骤:
[0005]a、将顶部装有高压电脉冲发生器的PVC套管送入爆震抽采钻孔的底部，所述高压电脉冲发生器通过电缆与放置在底抽巷内的防爆开关和防爆控制台相连，电缆内置于PVC套管内部；
[0006]b、开启防爆开关，通过防爆控制台向高压电脉冲发生器充电，待高压电脉冲发生器的电压升至设定放电电压后进行放电，重复放电操作30?50次，通过高压电脉冲发生器产生的高能脉冲爆震波作用于煤体，使煤体产生大量煤层裂隙；
[0007]C、断开防爆开关，将PVC套管从爆震抽采钻孔内向外后退35?45cm ；
[0008]d、重复步骤b和C，直至向外后退的高压电脉冲发生器到达煤层底板时，断开防爆开关，并将高压电脉冲发生器和PVC套管退出爆震抽采钻孔；
[0009]e、对爆震抽采钻孔进行瓦斯抽采，定期对瓦斯抽采效果进行检验，若瓦斯指标达到消突要求后，按照规程要求进行煤巷的掘进工作。
[0010]所述高压电脉冲发生器的工作电压为10-550KV、工作频率为50-100HZ，通过防爆控制台调节和控制。
[0011]有益效果:本发明利用高压电脉冲发生器所形成的脉冲爆震波重复作用于煤层，利用脉冲爆震波瞬时能量高、破坏力强的特点，使煤层产生裂隙，并使已有裂隙贯通从而形成空间裂隙网格，为瓦斯的运移提供通道，促进瓦斯的解吸，提高穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的抽放效果，减少煤层中的瓦斯赋存。研宄表明，实施脉冲爆震波致裂掩护煤巷掘进方法后，可使单个钻孔瓦斯抽采有效影响范围提高2-5倍，钻孔周围煤体透气性系数提高200-400倍，瓦斯抽采量增加2-9倍，煤层巷道掘进速度提高2-3倍。本发明操作简单，作业效率高，能源消耗少，投入成本低，既提高了穿层钻孔预抽煤层瓦斯的效率，又缩短瓦斯预抽时间，从而实现煤巷的快速掘进，在本技术领域内具有广泛的实用性。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的具体实施方法示意图；
[0013]图2是图1的A-A剖面示意图。
[0014]图中:1 一煤巷，2 —煤层，3 —底抽巷，4 一爆震抽采钻孔，5 — PVC套管，6 —高压电脉冲发生器，7 —电缆，8 —防爆控制台，9 一防爆开关，10 —煤层裂隙。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0016]如图1所示，本发明的利用脉冲爆震波致裂掩护煤巷掘进方法，具休步骤如下:
[0017]a.在底抽巷3内，利用钻机向煤层I施工爆震抽采钻孔4，直至爆震抽采钻孔4穿过煤层2的顶板0.5m处时退钻；
[0018]b.将顶部装有高压电脉冲发生器6的PVC套管5送入爆震抽采钻孔4的底部；所述高压电脉冲发生器6通过电缆7与放置在底抽巷3内的防爆开关9和防爆控制台8相连，电缆7内置于PVC套管5内部；
[0019]c.开启防爆开关9，通过防爆控制台8向高压电脉冲发生器6充电，高压电脉冲发生器6的工作电压和工作频率由防爆控制台8调节和控制，待高压电脉冲发生器6的电压升至设定放电电压后进行放电，重复放电操作30?50次，通过高压电脉冲发生器6产生的高能脉冲爆震波作用于煤体，使煤体产生大量煤层裂隙10 ;所述防爆控制台8的输出频率为50-100Hz，输出电压范围为10-550KV ；
[0020]d.断开防爆开关9，将PVC套管5沿着爆震抽采钻孔4向外退35?45cm ；
[0021]e.重复步骤c和d多次，使对煤体产生大量的煤层裂隙10贯通，从而形成空间裂隙网格，为瓦斯的运移提供通道，促进瓦斯的解吸，提高穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的抽放效果，减少煤层中的瓦斯赋存，直至向外后退的高压电脉冲发生器6退至煤层2底板时，断开防爆开关9，并将高压电脉冲发生器6和PVC套管5退出爆震抽采钻孔4 ;
[0022]f.对爆震抽采钻孔4进行瓦斯抽采，定期对瓦斯抽采效果进行检验，若瓦斯指标达到消突要求后，即可按照规程要求进行煤巷I的掘进工作。
【主权项】
1.一种利用脉冲爆震波致裂增透掩护煤巷掘进方法，包括:在底抽巷(3)内利用钻机向煤层施工爆震抽采钻孔(4)，直至穿过煤层(2)顶板0.5m处时退钻；其特征在于，还包括如下步骤: a、将顶部装有高压电脉冲发生器(6)的PVC套管(5)送入爆震抽采钻孔(4)的底部，所述高压电脉冲发生器(6 )通过电缆(7 )与放置在底抽巷(3 )内的防爆开关(9 )和防爆控制台(8)相连，电缆(7)内置于PVC套管(5)内部； b、开启防爆开关(9)，通过防爆控制台(8)向高压电脉冲发生器(6)充电，待高压电脉冲发生器(6)的电压升至设定放电电压后进行放电，重复放电操作30?50次，通过高压电脉冲发生器(6)产生的高能脉冲爆震波作用于煤体，使煤体产生大量煤层裂隙(10); c、断开防爆开关(9)，将PVC套管(5)从爆震抽采钻孔(4)内向外后退35?45cm； d、重复步骤b和c，直至向外后退的高压电脉冲发生器(6)到达煤层(2)底板时，断开防爆开关(9 )，并将高压电脉冲发生器(6 )和PVC套管(5 )退出爆震抽采钻孔(4 ); e、对爆震抽采钻孔(4)进行瓦斯抽采，定期对瓦斯抽采效果进行检验，若瓦斯指标达到消突要求后，按照规程要求进行煤巷(I)的掘进工作。
2.根据权利要求1所述的利用脉冲爆震波致裂增透掩护煤巷掘进方法，其特征在于:所述高压电脉冲发生器(6)的工作电压为10-550KV、工作频率为50-100HZ，通过防爆控制台(8)调节和控制。
【专利摘要】一种利用脉冲爆震波致裂增透掩护煤巷掘进的方法，适用于高瓦斯低透气性煤层煤巷的快速掘进。首先利用钻机从底抽巷向煤层施工爆震抽采钻孔，然后将高压电脉冲发生器送入爆震抽采钻孔内，再通过防爆控制台控制高压电脉冲发生器向爆震抽采钻孔孔壁重复多次释放高能脉冲爆震波，在爆震抽采钻孔周围煤体内形成大量裂隙后，将爆震抽采钻孔连入瓦斯抽采管路，瓦斯抽采达标后便可进行煤巷的掘进。本发明利用脉冲爆震波的高能量致裂煤体，在煤层内形成裂隙网络，为瓦斯流动提供通道，提高穿层钻孔预抽煤层瓦斯的效率，缩短瓦斯预抽时间，实现煤巷的快速掘进。
【IPC分类】E21D9-00, E21F7-00, E21B43-26
【公开号】CN104863628
【申请号】CN201510179635
【发明人】林柏泉, 郭畅, 朱传杰, 闫发志, 邹全乐, 刘厅, 洪溢都, 姚昊
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月15日