一種利用脈沖爆震波致裂增透掩護煤巷掘進方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用脈沖爆震波致裂增透掩護煤巷掘進方法，尤其適用于煤礦井下高瓦斯低滲透性煤層底抽巷穿層鉆孔掩護煤巷掘進。
【背景技術(shù)】
[0002]我國大部分煤層普遍具有高瓦斯、低透氣性的特點，瓦斯抽采難度高、抽采效率低。因此，對煤層進行人工增透，提高煤層的滲透率，進而提高煤層瓦斯的抽采濃度和抽采效率，是解決煤巷掘進過程中的瓦斯涌出和瓦斯超限問題的主要措施。目前，常用的煤層致裂增透措施有水力割縫、水力壓裂、深孔松動爆破等，雖然取得了一定成效，但仍存在部分局限性，如水力割縫影響范圍較小、水力壓裂方向難以控制、深孔松動爆破送藥困難等。這些缺點限制了現(xiàn)有煤層致裂增透措施的現(xiàn)場應(yīng)用，影響了所在煤層煤巷的掘進效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的存在的問題，提供一種利用脈沖爆震波致裂增透掩護煤巷掘進方法，以物理放電為基礎(chǔ)的脈沖爆震波具有瞬時能量高、破壞力強的特點，工藝簡單、瓦斯抽采效率大幅提高，從而實現(xiàn)煤巷的安全快速掘進。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的利用脈沖爆震波致裂增透掩護煤巷掘進方法，包括:在底抽巷內(nèi)利用鉆機向煤層施工爆震抽采鉆孔，直至穿過煤層頂板0.5m處時退鉆；還包括如下步驟:
[0005]a、將頂部裝有高壓電脈沖發(fā)生器的PVC套管送入爆震抽采鉆孔的底部，所述高壓電脈沖發(fā)生器通過電纜與放置在底抽巷內(nèi)的防爆開關(guān)和防爆控制臺相連，電纜內(nèi)置于PVC套管內(nèi)部；
[0006]b、開啟防爆開關(guān)，通過防爆控制臺向高壓電脈沖發(fā)生器充電，待高壓電脈沖發(fā)生器的電壓升至設(shè)定放電電壓后進行放電，重復(fù)放電操作30?50次，通過高壓電脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高能脈沖爆震波作用于煤體，使煤體產(chǎn)生大量煤層裂隙；
[0007]C、斷開防爆開關(guān)，將PVC套管從爆震抽采鉆孔內(nèi)向外后退35?45cm ；
[0008]d、重復(fù)步驟b和C，直至向外后退的高壓電脈沖發(fā)生器到達煤層底板時，斷開防爆開關(guān)，并將高壓電脈沖發(fā)生器和PVC套管退出爆震抽采鉆孔；
[0009]e、對爆震抽采鉆孔進行瓦斯抽采，定期對瓦斯抽采效果進行檢驗，若瓦斯指標(biāo)達到消突要求后，按照規(guī)程要求進行煤巷的掘進工作。
[0010]所述高壓電脈沖發(fā)生器的工作電壓為10-550KV、工作頻率為50-100HZ，通過防爆控制臺調(diào)節(jié)和控制。
[0011]有益效果:本發(fā)明利用高壓電脈沖發(fā)生器所形成的脈沖爆震波重復(fù)作用于煤層，利用脈沖爆震波瞬時能量高、破壞力強的特點，使煤層產(chǎn)生裂隙，并使已有裂隙貫通從而形成空間裂隙網(wǎng)格，為瓦斯的運移提供通道，促進瓦斯的解吸，提高穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯的抽放效果，減少煤層中的瓦斯賦存。研宄表明，實施脈沖爆震波致裂掩護煤巷掘進方法后，可使單個鉆孔瓦斯抽采有效影響范圍提高2-5倍，鉆孔周圍煤體透氣性系數(shù)提高200-400倍，瓦斯抽采量增加2-9倍，煤層巷道掘進速度提高2-3倍。本發(fā)明操作簡單，作業(yè)效率高，能源消耗少，投入成本低，既提高了穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯的效率，又縮短瓦斯預(yù)抽時間，從而實現(xiàn)煤巷的快速掘進，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實用性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的具體實施方法示意圖；
[0013]圖2是圖1的A-A剖面示意圖。
[0014]圖中:1 一煤巷，2 —煤層，3 —底抽巷，4 一爆震抽采鉆孔，5 — PVC套管，6 —高壓電脈沖發(fā)生器，7 —電纜，8 —防爆控制臺，9 一防爆開關(guān)，10 —煤層裂隙。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
[0016]如圖1所示，本發(fā)明的利用脈沖爆震波致裂掩護煤巷掘進方法，具休步驟如下:
[0017]a.在底抽巷3內(nèi)，利用鉆機向煤層I施工爆震抽采鉆孔4，直至爆震抽采鉆孔4穿過煤層2的頂板0.5m處時退鉆；
[0018]b.將頂部裝有高壓電脈沖發(fā)生器6的PVC套管5送入爆震抽采鉆孔4的底部；所述高壓電脈沖發(fā)生器6通過電纜7與放置在底抽巷3內(nèi)的防爆開關(guān)9和防爆控制臺8相連，電纜7內(nèi)置于PVC套管5內(nèi)部；
[0019]c.開啟防爆開關(guān)9，通過防爆控制臺8向高壓電脈沖發(fā)生器6充電，高壓電脈沖發(fā)生器6的工作電壓和工作頻率由防爆控制臺8調(diào)節(jié)和控制，待高壓電脈沖發(fā)生器6的電壓升至設(shè)定放電電壓后進行放電，重復(fù)放電操作30?50次，通過高壓電脈沖發(fā)生器6產(chǎn)生的高能脈沖爆震波作用于煤體，使煤體產(chǎn)生大量煤層裂隙10 ;所述防爆控制臺8的輸出頻率為50-100Hz，輸出電壓范圍為10-550KV ；
[0020]d.斷開防爆開關(guān)9，將PVC套管5沿著爆震抽采鉆孔4向外退35?45cm ；
[0021]e.重復(fù)步驟c和d多次，使對煤體產(chǎn)生大量的煤層裂隙10貫通，從而形成空間裂隙網(wǎng)格，為瓦斯的運移提供通道，促進瓦斯的解吸，提高穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯的抽放效果，減少煤層中的瓦斯賦存，直至向外后退的高壓電脈沖發(fā)生器6退至煤層2底板時，斷開防爆開關(guān)9，并將高壓電脈沖發(fā)生器6和PVC套管5退出爆震抽采鉆孔4 ;
[0022]f.對爆震抽采鉆孔4進行瓦斯抽采，定期對瓦斯抽采效果進行檢驗，若瓦斯指標(biāo)達到消突要求后，即可按照規(guī)程要求進行煤巷I的掘進工作。
【主權(quán)項】
1.一種利用脈沖爆震波致裂增透掩護煤巷掘進方法，包括:在底抽巷(3)內(nèi)利用鉆機向煤層施工爆震抽采鉆孔(4)，直至穿過煤層(2)頂板0.5m處時退鉆；其特征在于，還包括如下步驟: a、將頂部裝有高壓電脈沖發(fā)生器(6)的PVC套管(5)送入爆震抽采鉆孔(4)的底部，所述高壓電脈沖發(fā)生器(6 )通過電纜(7 )與放置在底抽巷(3 )內(nèi)的防爆開關(guān)(9 )和防爆控制臺(8)相連，電纜(7)內(nèi)置于PVC套管(5)內(nèi)部； b、開啟防爆開關(guān)(9)，通過防爆控制臺(8)向高壓電脈沖發(fā)生器(6)充電，待高壓電脈沖發(fā)生器(6)的電壓升至設(shè)定放電電壓后進行放電，重復(fù)放電操作30?50次，通過高壓電脈沖發(fā)生器(6)產(chǎn)生的高能脈沖爆震波作用于煤體，使煤體產(chǎn)生大量煤層裂隙(10); c、斷開防爆開關(guān)(9)，將PVC套管(5)從爆震抽采鉆孔(4)內(nèi)向外后退35?45cm； d、重復(fù)步驟b和c，直至向外后退的高壓電脈沖發(fā)生器(6)到達煤層(2)底板時，斷開防爆開關(guān)(9 )，并將高壓電脈沖發(fā)生器(6 )和PVC套管(5 )退出爆震抽采鉆孔(4 ); e、對爆震抽采鉆孔(4)進行瓦斯抽采，定期對瓦斯抽采效果進行檢驗，若瓦斯指標(biāo)達到消突要求后，按照規(guī)程要求進行煤巷(I)的掘進工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用脈沖爆震波致裂增透掩護煤巷掘進方法，其特征在于:所述高壓電脈沖發(fā)生器(6)的工作電壓為10-550KV、工作頻率為50-100HZ，通過防爆控制臺(8)調(diào)節(jié)和控制。
【專利摘要】一種利用脈沖爆震波致裂增透掩護煤巷掘進的方法，適用于高瓦斯低透氣性煤層煤巷的快速掘進。首先利用鉆機從底抽巷向煤層施工爆震抽采鉆孔，然后將高壓電脈沖發(fā)生器送入爆震抽采鉆孔內(nèi)，再通過防爆控制臺控制高壓電脈沖發(fā)生器向爆震抽采鉆孔孔壁重復(fù)多次釋放高能脈沖爆震波，在爆震抽采鉆孔周圍煤體內(nèi)形成大量裂隙后，將爆震抽采鉆孔連入瓦斯抽采管路，瓦斯抽采達標(biāo)后便可進行煤巷的掘進。本發(fā)明利用脈沖爆震波的高能量致裂煤體，在煤層內(nèi)形成裂隙網(wǎng)絡(luò)，為瓦斯流動提供通道，提高穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯的效率，縮短瓦斯預(yù)抽時間，實現(xiàn)煤巷的快速掘進。
【IPC分類】E21D9-00, E21F7-00, E21B43-26
【公開號】CN104863628
【申請?zhí)枴緾N201510179635
【發(fā)明人】林柏泉, 郭暢, 朱傳杰, 閆發(fā)志, 鄒全樂, 劉廳, 洪溢都, 姚昊
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月15日