[发明专利]一种毫秒多级定向爆破干冰致裂方法及爆破管

说明书

本发明公开了一种毫秒多级定向爆破干冰致裂方法及爆破管，包括以下步骤，一、在煤层工作面上钻凿炮孔和抽放孔；二、制作爆破管；三、将爆破管装入炮孔内，爆破管的内侧端部与炮孔的孔底相连，采用封堵炮泥将炮孔的外端口部密封；每个爆破单元的毫秒延期电雷管的脚线均引出炮孔；四、按炮孔由内到外的顺序通过毫秒延期电雷管每隔40毫秒逐级引爆各个爆破单元；本发明可有效的达到控制裂缝的生成数目，增加裂缝延伸的距离且不会使孔壁严重破碎，随着裂缝扩展，干冰升华产生的COsubgt;2/subgt;可更有效地驱替煤矿瓦斯，提高瓦斯抽放效率；同时，干冰升华过程，吸收大量爆炸热量，降低了爆温，使得爆破过程更加安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种毫秒多级定向爆破干冰致裂方法及爆破管，用于煤层瓦斯预抽放，防治煤与瓦斯突出。

背景技术

我国国民经济建设的主要动力能源是煤炭，其占我国能源全部结构的70%以上。目前，我国记录在册的煤矿共有2.6万个，所有煤矿都是瓦斯矿井，其中一半以上属于高瓦斯矿井。煤矿的开采都会受到一定条件的限制，包括自然地质条件、井下开釆条件、矿工技能条件和装备等，因此煤矿开采存在安全可靠性差、安全事故发生率高等问题，其中最为严重的是瓦斯事故。因此，大力发展煤矿瓦斯治理的科学研究，保障瓦斯煤矿安全生产具有非常重要的意义。

矿井煤层构成中有害气体的总称就是煤矿瓦斯，煤矿瓦斯以甲烷（CH₄）为主。瓦斯爆炸事故的发生多数都是由于瓦斯浓度监测不准确造成的，瓦斯的爆炸界限为5%~16%，在一定条件下当瓦斯浓度达到爆炸界限值就会与空气中的氧气发生剧烈的化学反应从而引起瓦斯爆炸。

煤与瓦斯突出是煤矿生产中最严重的灾害之一，防治煤与瓦斯突出的技术很多，其中煤层瓦斯预抽放已成为防治煤与瓦斯突出的一项重要技术措施。但在我国瓦斯矿井中有相当多的煤层是低透气坚硬难抽煤层，瓦斯抽放率很低。

在我国煤层瓦斯预抽放通常采用三种方法：⑴水力压裂法；⑵一般爆破法；⑶干冰膨胀法。水力压裂法仅能产生两条孔边裂纹，而且裂纹方向被地应力场所控制，垂直于最小主应力方向。因此裂纹方向往往平行于煤层中原生断裂面，此外裂纹容易沿着煤层中原生软弱面扩展，而不易产生垂直于原生断裂面的新鲜裂纹。一般爆破法虽然能产生很多随机分布的孔边裂纹，但都较短，而且造成钻孔壁严重破碎，或产生残余压应力区—“应力笼”。由于钻孔周围被煤粉堵塞或压实已形成的裂纹也不能与钻孔联通，故钻孔附近的渗透性非但不能增加反而降低。而且一般爆破产生高温高压具有潜在的危险弊端。干冰膨胀法是利用粉状CaCl₂遇水发热，提供热源使干冰受热升华产生气体作为膨胀能源，但该方法操作麻烦，产生裂缝可控性差，裂缝产生数目较少。因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种毫秒多级定向爆破干冰致裂方法及爆破管，可有效解决提高瓦斯抽放效率的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种毫秒多级定向爆破干冰致裂方法，包括以下步骤，

一、在煤层工作面上钻凿炮孔和抽放孔；

二、制作爆破管

所述的爆破管包括多个爆破单元，两爆破单元之间由炮泥隔断，每个爆破单元包括均由PVC材料制成的外管和内管，外管和内管均为一端开口、一端密封的中空管状结构，内管套装在外管内，内管外壁、外管内壁和外管密封端端壁共同围成用于填充干冰的外填充腔，内管的内腔构成用于填充炸药的内填充腔，外填充腔内填充有干冰，内填充腔内填充有炸药，炸药内设置有毫秒延期电雷管；

三、将爆破管装入炮孔内，爆破管的内侧端部与炮孔的孔底相连，采用封堵炮泥将炮孔的外端口部密封；每个爆破单元的毫秒延期电雷管的脚线均引出炮孔；