[发明专利]一种煤层中石块的预裂方法

说明书

本发明涉及一种煤层中石块的预裂方法，以解决目前使用炸药对采煤工作面的煤层中石块进行预裂存在危险性高、环保性差的问题。该煤层中石块的预裂方法，包括以下步骤；S1，设定煤层石块上的钻孔位置及数量，在石块上打出钻孔，所述钻孔孔口均布在巷道中石块裸露部分的中心线上，且钻孔底部延伸至石块末端；所述钻孔均在采煤工作面两侧的巷道向石块开设；S2，在每一个钻孔安装密封装置，然后在钻孔内注满水；S3，将能量转换器与脉冲功率驱动源连接；然后将能量转换器放置在所述钻孔中；S4，启动脉冲功率驱动源向能量转换器放电，能量转换器产生的冲击波将煤层中石块致裂；冲击波的强度为240‑254Mpa；多个钻孔产生的裂缝形成缝网，从而完成整个石块的预裂。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种煤层中石块的预裂方法。

背景技术

我国一次消费能源主要依靠煤炭供给，且长期占比达到60％以上，是我国工业化发展的主要支柱。然而，煤层中的夹矸、侵入岩严重影响了煤炭生产效率。目前在煤炭开采过程中，采煤机在采煤工作面遇到夹矸或者侵入岩时，首先需暂停采煤工作，用炸药等火工品将夹矸或者侵入岩致裂，然后才能继续采煤。当炸药无法将夹矸或者侵入岩致裂时，只能抛弃含夹矸、侵入岩的煤层，进而造成了煤炭资源的浪费，同时影响了生产进度。炸药等火工品在预裂煤层中石块(夹矸、侵入岩)中有较大的技术优势，但炸药爆破所产生的冲击波可控性差，且存在危险性高、环保性差的问题，因此，炸药的使用受到的管制越来越严格，导致煤炭资源开采的效率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤层中石块的预裂方法，以解决目前使用炸药对采煤工作面的煤层中石块进行预裂存在危险性高、环保性差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种煤层中石块的预裂方法，包括以下步骤；

S1，设定煤层石块上的钻孔位置及数量，在石块上打出钻孔，所述钻孔孔口均布在巷道中石块裸露部分的中心线上，且钻孔底部延伸至石块末端；所述钻孔均在采煤工作面两侧的巷道向石块开设；

S2，在每一个钻孔安装密封装置，然后在钻孔内注满水；

S3，将能量转换器与脉冲功率驱动源连接；然后将能量转换器放置在所述钻孔中；

S4，启动脉冲功率驱动源向能量转换器放电，能量转换器产生的冲击波将煤层中石块致裂；所述冲击波的强度为240-254Mpa；多个钻孔产生的裂缝形成缝网，从而完成整个石块的预裂。

优选的，所述能量转换器包括地电极、高压电极、绝缘支撑、外壳和电缆接口，所述外壳为圆筒状结构，其内部中空，高压电极通过绝缘支撑固定在外壳端部，电缆接口端部的电缆线穿过所述外壳本体、绝缘支撑与高压电极后端连接，地电极沿外壳的长度方向设置并与外壳连接，且地电极与高压电极前端相对设置。

优选的，所述地电极与高压电极通过金属丝连接，所述能量转换器放电后，在地电极一侧重新补充一根金属丝。

优选的，所述脉冲功率驱动源电储能大于100kJ。

优选的，步骤S4还包括以下操作，采用内窥镜观察该次致裂后石块中钻孔内壁产生的裂缝大小，其宽度若没有达到设定的裂缝宽度时，向所述钻孔注满水，并启动脉冲功率驱动源再次放电，直至石块裂缝达到设定的宽度，所述设定的裂缝宽度大于10nm。

优选的，所述钻孔内设有一个或一个以上的作业段，相邻两个作业段的距离为5-10m，所述能量转换器对所述作业段从钻孔底部向外依次实施冲击波作业，脉能量转换器的冲击波输出窗口对准所述作业段的中点。

本发明的有益效果为：