[发明专利]采用定向水压集中爆破提高煤层透气性的方法

说明书

采用定向水压集中爆破提高煤层透气性的方法，涉及煤层增透技术领域，其包括以下步骤：步骤一、先往煤层钻炮孔，然后利用所钻炮孔对煤层进行水压预裂增透，水压预裂增透后残存在炮孔内的水不抽出，并保证炮孔内水面至少高于煤层上部2m；步骤二、将定向水压集中爆破装置放入炮孔中并使其沉入水面之下；步骤三、引爆定向水压集中爆破装置，使其水下爆炸，完成煤层增透作业。本发明先对煤层进行水压预裂增透，然后将特定结构的定向水压集中爆破装置在炮孔内残存的水中引爆，通过爆生气体与水力压裂操作后残存在炮孔及煤层中的水耦合，能够大幅提高煤层中的裂隙发育程度，并且该方法在爆破之前无需往炮孔内填塞黄泥卷，操作非常方便。

技术领域

本发明涉及煤层增透技术领域，特别涉及一种采用定向水压集中爆破提高煤层透气性的方法。

背景技术

现有煤矿中有一半以上都是高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井。瓦斯一般以两种形式赋存于煤层中，即吸附状态和游离状态。在煤层赋存的瓦斯量中，通常吸附瓦斯量占到90％以上，而游离瓦斯量仅有 10％左右。当煤层开采时，滞留在煤层中的瓦斯随煤层开采的扰动而不断地释放出来，其危害主要表现在三个方面 ：瓦斯窒息、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出。据统计，在我国煤矿事故中，40% 以上为瓦斯爆炸事故，其中在特大事故中，瓦斯爆炸事故占 82%以上。

现有技术中，国内外学者在瓦斯治理方面进行了大量的研究工作，取得了一定的成果，并形成了一些防治瓦斯灾害的有效措施。其中，瓦斯抽采技术被认为是预防瓦斯灾害最有效的方法之一。然而，随着煤层开采深度的增加，煤层瓦斯含量增高、压力增大，煤层透气性低，从而严重影响了煤层瓦斯的抽采率和抽采效果。

增透是解决我国低渗煤层瓦斯抽采效率和安全生产的关键技术，为了提高煤层增透效果，我国煤炭科技工作者近几十年来提出了深孔预裂爆破、开采保护层、水力压裂（水压预裂增透）、水力掏槽、水力冲孔、水力割缝等多种卸压增透方法，但是由于部分措施的技术条件和工艺不完善，增透效果并不理想。

中国专利文献“CN103321669A”公开了一种深孔定向预裂爆破低透气煤层增透的方法，其采用四向垂直切缝管与药卷和四向垂直切缝管与水袋间隔装药的方法，通过爆生气体与水形成耦合作用，共同对煤体裂隙形成“尖劈作用”，楔入煤体裂隙，使裂隙进一步扩展，延长了爆生气体对煤体裂隙的作用时间，继而在钻孔周围形成径向波浪形裂隙带，取得了较好的增透效果。但是，在实际应用时，该方法还存在以下缺陷：1、为避免大量的爆炸碎片沿炮孔往上喷出，需在距孔口 10m 的范围内用黄泥卷堵塞，往炮孔填塞黄泥卷的工作量较大。2、爆破装置只能放置到炮孔底部作业，对于煤层较厚的情况（例如10m厚），底部爆破对煤层顶部的增透作用非常有限。3、水袋中的水量较少，水与爆生气体耦合形成的“尖劈作用”有限，效果仍有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用定向水压集中爆破提高煤层透气性的方法，该方法先对煤层进行水压预裂增透，然后将特定结构的定向水压集中爆破装置在炮孔内残存的水中引爆，通过爆生气体与水力压裂操作后残存在炮孔及煤层中的水耦合，能够大幅提高煤层中的裂隙发育程度，并且该方法在爆破之前无需往炮孔内填塞黄泥卷，操作非常方便。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种采用定向水压集中爆破提高煤层透气性的方法，包括以下步骤：

步骤一、先往煤层钻炮孔，然后利用所钻炮孔对煤层进行水压预裂增透，水压预裂增透后残存在炮孔内的水不抽出，并保证炮孔内水面至少高于煤层上部2m；

步骤二、将定向水压集中爆破装置放入炮孔中并使其沉入水面之下；