[发明专利]一种交叉钻孔约束爆破网络增透瓦斯抽放方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤岩瓦斯抽放技术领域，具体涉及一种用于低透气性厚煤层交叉钻孔约束爆破网络增透的瓦斯抽放方法。

背景技术

近年来我国煤炭产量日益增大，煤矿开采深度逐年增高，煤层瓦斯含量增大，采掘过程中煤层瓦斯涌出量增大，甚至某些煤矿突出危险显著升高，严重影响煤矿安全高效生产，必须对煤层瓦斯进行抽放，降低煤层瓦斯含量，才能降低瓦斯风险。

影响煤层瓦斯抽采效果的主要因素是渗透率，国内外常采用水力压裂、水力割缝、深孔松动爆破以及交叉钻孔等方式提高煤层渗透率，以期提高矿井瓦斯的抽采效果。然而，部分矿井煤层厚、瓦斯含量高、渗透率低、透气性差导致其瓦斯抽放效果较差，严重影响煤矿的安全生产：水力压裂、水利增透等措施工艺复杂，需要专门的设备，且在井下操作不便；交叉钻孔抽放技术由于交叉点之间钻孔应力作用有限导致抽采效果不佳；深孔松动爆破增透技术由于传统的连续装药结构会导致周围粉碎圈过大、裂隙圈分布范围较窄导致抽采效果持续时间较短。常规的瓦斯抽放方法在低透气性厚煤层矿井的抽放效果很难得到显著提高，不适用于该种地质条件，需要在抽放方法和措施上具有突破和创新，才可能达到较好的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供了一种适用于低透气性厚煤层矿井的瓦斯抽放方法，用以解决低透气性厚煤层矿井瓦斯抽放效果不佳的问题。

为了实现以上目的，有效提高低透气性厚煤层瓦斯抽采效果，实现煤矿安全高效生产、煤与瓦斯同采，本发明采用如下技术方案：一种交叉钻孔约束爆破网络增透瓦斯抽放方法，其特征在于包括以下步骤：

Ⅰ、根据施工地点煤层(1)处煤层厚度、煤层倾角、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率，设计施工交叉钻孔。其中，交叉钻孔由上下两排钻孔组成，上排钻孔均为瓦斯抽放孔(2)，下排钻孔中瓦斯抽放孔(2)与爆破孔(3)间隔布置。上下两排钻孔垂直间距为H，相同排的相邻钻孔孔距为L，上排与下排相邻钻孔水平投影孔口间距为M，瓦斯抽放孔(2)的孔径为R、孔深D，爆破孔(3)的孔径为r、孔深d，上下钻孔在水平面投影夹角为α，交叉点数I。瓦斯抽放孔(2)用于抽放瓦斯，爆破孔(3)用于安放药包(4)实施爆破增透，药包(4)定点安放于瓦斯抽放孔(2)与爆破孔(3)的交叉点(5)处。其中，90≤R≤120mm；2≤M≤5m；50≤r≤70mm；15°≤α≤20°。

Ⅱ、根据瓦斯抽放需要满足的卸压半径，计算设计松动爆破药包参数、单包药包药量q、单孔药量Q，并确定起爆方式，确保其爆破后产生立体网络裂隙效果。

Ⅲ、使用特制的传送设备，将各药包(4)约束固定在瓦斯抽放孔(2)与爆破孔(3)交叉点(5)位置，采用导爆索连接起爆药卷。两药包之间采用水袋间隔，隔爆降尘的同时能够对割裂煤岩体，形成有效抽采缝隙。

所述步骤Ⅱ中，单包药包药量根据下式确定：

q＝eq’gm_iw²n(1+n²)^-0.5

其中，q为单包药包实际装药量，e为爆力系数，q’为标准条件下爆破每单位体积所需炸药量，g为爆眼堵塞系数，m_i为第i个交叉点位置炮眼深度，w为最小抵抗线(即本发明中的卸压半径)，n为炮眼深度对炸药消耗量的影响系数。

所述步骤Ⅱ中，单孔药量Q＝Iq。

所述步骤Ⅰ、Ⅲ中交叉点(5)的位置，即炮眼深度m_i。

若上排孔为顺层钻孔，下排钻孔为斜交钻孔，则m_i＝(i-1)L/sinα+M/sinα；

若上排孔为交叉钻孔，下排钻孔为顺层钻孔，则m_i＝(i-1)L/tanα+M/tanα。

附图说明

图1为钻孔平面布置示意图，图2为钻孔剖面示意图，图3为钻孔布置立体示意图。

图中：

1-施工地点煤层；2-瓦斯抽放孔；3-爆破孔；4-药包；5-交叉点；6-瓦斯抽放孔与爆破孔交叉点垂线。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

某矿15#煤层由于煤层厚、瓦斯含量高、渗透率低、透气性差等原因，虽然常规的瓦斯抽放方法已经进行过多次实验，其抽放效果很难得到显著提高，瓦斯抽放效果较差。