一种促进瓦斯抽采的强化增透方法技术

一种促进瓦斯抽采的强化增透方法，属于煤层瓦斯抽采技术领域。本发明专利技术通过在增透孔内同时引爆裹砂炮和二氧化碳炮，在裹砂炮爆炸作用下，增透孔和抽采孔之间的煤体会产生大量的裂隙，在爆炸冲击下，内层套管与外层套管间隙内的砂粒会以射流的方式嵌入煤体裂隙中，阻止地应力作用造成的裂隙闭合；爆破雷管会炸开二氧化碳炮的端盖，使管体内的液态二氧化碳迅速进入爆炸高温环境，并急速气化膨胀且快速喷出，实现对煤体的二次冲击增透，同时在二氧化碳的驱替作用下，将煤体中难以抽采的吸附态瓦斯转化为容易抽采的游离态瓦斯。在裹砂炮和二氧化碳炮的共同作用下，不仅显著增加了煤体的透气性，且增透效果可长时间维持，保证了瓦斯的高效抽采。

【技术实现步骤摘要】
一种促进瓦斯抽采的强化增透方法
本专利技术属于煤层瓦斯抽采
，特别是涉及一种促进瓦斯抽采的强化增透方法。
技术介绍
我国的煤层地质构造复杂，高瓦斯低透气性煤层分布较为普遍，随着煤矿开采深度的增加，地应力也会随之增大，导致煤层的透气性会进一步降低。目前，在煤层瓦斯抽采过程中，在未卸压煤层单纯靠打钻孔抽采瓦斯，不但费时费力且瓦斯抽采效果非常差，技术人员为了提高瓦斯抽采效果，必须采用一些强化增透方法来促进瓦斯抽采，现阶段，惯用的强化增透方法主要有两种，一种是利用水力化措施进行强化增透，如“水力割缝”、“水力冲孔”、“水力压裂”及“水射流割缝”等，但是利用水力化措施进行强化增透也存在非常明显的缺点，由于煤体被水浸泡后易泥化，从而堵塞瓦斯流通通道，同时受到水表面张力限制，强化增透的范围有限；另一种是利用爆破措施进行强化增透，如“深孔松动爆破”和“深孔控制爆破”，目的是通过爆破使煤体产生裂隙，从而增大煤层透气性，但是由于地应力作用，爆破产生的裂隙又会很快被压实闭合，导致高效抽采瓦斯的时效性很短，很难长时间维持。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种促进瓦斯抽采的强化增透方法，能够克服地应力作用，有效维持由爆破产生的裂隙，有效将煤体中难以抽采的吸附态瓦斯转化为容易抽采的游离态瓦斯，有效提高瓦斯抽采效果。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种促进瓦斯抽采的强化增透方法，包括如下步骤：步骤一：在煤层中交替布置增透孔和抽采孔，增透孔和抽采孔的间距为实际测定的抽采半径；步骤二：将各抽采孔进行封孔，并将抽采管与矿井外抽采系统进行汇接，进行瓦斯抽采；步骤三：向各增透孔内送入裹砂炮和二氧化碳炮，送入前将裹砂炮和二氧化碳炮与爆破雷管装配在一起，送入后裹砂炮和二氧化碳炮位于增透孔的孔底，位于增透孔外的爆破母线与起爆器处于待连状态；步骤四：利用封孔黄泥对增透孔进行封孔；步骤五：将爆破母线与起爆器连接好，然后启动起爆器，同时引爆各增透孔内的裹砂炮和二氧化碳炮，通过裹砂炮制造煤体裂隙并维持裂隙，通过二氧化碳炮对煤体进行二次冲击增透，并将煤体中的吸附态瓦斯转化为游离态瓦斯；步骤六：将完成爆破作业后的增透孔改作抽采孔并进行再次封孔，并将抽采管与矿井外抽采系统进行汇接，与原有抽采孔共同进行瓦斯抽采。所述裹砂炮包括内层套管、外层套管、封盖、矿用药柱及砂粒，所述内层套管位于外层套管内部，内层套管与外层套管通过封盖密封连接，在封盖上设置有雷管安装槽；所述矿用药柱位于内层套管内，所述砂粒位于内层套管与外层套管的间隙内。所述二氧化碳炮包括管体、端盖及液态二氧化碳，所述管体的底部设置有注液口，管体的管口通过端盖密封，在端盖上设置有雷管安装槽；所述液态二氧化碳通过注液口注入管体内；在所述端盖外侧还安装有拦阻端盖。本专利技术的有益效果：本专利技术与现有技术相比，通过在增透孔内引爆两种全新设计的裹砂炮和二氧化碳炮，在裹砂炮矿用药柱的爆炸作用下，增透孔和抽采孔之间的煤体会产生大量的裂隙，同时在爆炸冲击下，内层套管与外层套管间隙内的砂粒会以射流的方式嵌入煤体裂隙中，从而阻止地应力作用造成的裂隙闭合；在二氧化碳炮的雷管安装槽内，由于爆破雷管的爆炸会炸开端盖，使管体内的液态二氧化碳迅速进入爆炸高温环境，于是液态的二氧化碳急速气化膨胀，并通过拦阻端盖的中心孔快速喷出，实现对煤体的二次冲击增透，同时在二氧化碳的驱替作用下，将煤体中难以抽采的吸附态瓦斯转化为容易抽采的游离态瓦斯。在裹砂炮和二氧化碳炮的共同作用下，不仅显著增加了煤体的透气性，且增透效果可长时间维持，保证了瓦斯的高效抽采。附图说明图1为增透孔和抽采孔的布置示意图；图2为裹砂炮结构示意图；图3为二氧化碳炮结构示意图；图4为增透孔内裹砂炮和二氧化碳炮联合布置图；图中，1—岩层，2—煤层，3—增透孔，4—抽采孔，5—内层套管，6—外层套管，7—矿用药柱，8—砂粒，9—封盖，10—雷管安装槽，11—管体，12—液态二氧化碳，13—注液口，14—端盖，15—拦阻端盖，16—爆破雷管，17—爆破母线，18—封孔黄泥，19—煤体。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术中所使用的裹砂炮和二氧化碳炮均为全新设计，是本专利技术能够有效实施的必要部件。所述裹砂炮包括内层套管5、外层套管6、封盖9、矿用药柱7及砂粒8，所述内层套管5位于外层套管6内部，内层套管5与外层套管6通过封盖9密封连接，在封盖9上设置有雷管安装槽10；所述矿用药柱7位于内层套管5内，所述砂粒8位于内层套管5与外层套管6的间隙内。其中，内层套管5、外层套管6采用塑料套管，封盖9采用塑料封盖，内层套管5的外径为50mm，壁厚为2mm，外层套管6的外径为75mm，壁厚为1.5mm；封盖9与内层套管5、外层套管6通过过盈卡装方式连接，充填于内层套管5与外层套管6间隙内的砂粒8粒径在3mm以下，矿用药柱7由三级煤矿许用水胶炸药药卷制成。所述二氧化碳炮包括管体11、端盖14及液态二氧化碳12，所述管体11的底部设置有注液口13，管体11的管口通过端盖14密封，在端盖14上设置有雷管安装槽10；所述液态二氧化碳12通过注液口13注入管体11内；在所述端盖14外侧还安装有拦阻端盖15。其中，管体11采用铁质管体，端盖14采用塑料端盖，拦阻端盖15采用铁质端盖，管体11的外径为75mm，壁厚为5mm，端盖14与管体11过盈卡装方式密封连接，拦阻端盖15与管体11通过螺纹连接，对端盖14起到阻挡固定作用；当液态二氧化碳12通过注液口13注满管体11后，封闭注液口13即可。所述的促进瓦斯抽采的强化增透方法，包括如下步骤：步骤一：如图1所示，在岩层1限制的煤层2中交替布置增透孔3和抽采孔4，增透孔3和抽采孔4的孔径均为91mm，孔深为70m，增透孔3和抽采孔4的间距为实际测定的抽采半径；步骤二：将各抽采孔4采用聚氨酯封孔材料进行封孔，封孔深度为6m，并利用钢丝胶管将抽出管与矿井外抽采系统进行汇接，进行瓦斯抽采，抽采孔口的负压不得低于13kPa；步骤三：利用探孔钻对增透孔3进行探孔，确保增透孔3无垮孔，在探孔同时将爆破雷管16与裹砂炮和二氧化碳炮组装在一起，其中爆破雷管16采用毫秒电雷管，具体的将爆破雷管16依次安装到裹砂炮和二氧化碳炮的雷管安装槽10内，然后连接好爆破母线17，为了防止爆破母线17与增透孔3的孔壁摩擦破损，需要用胶带将爆破母线17缠缚在裹砂炮及二氧化碳炮的炮体上；最后将安装好爆破雷管16的裹砂炮和二氧化碳炮一起送入增透孔3的孔底，再将增透孔3外的爆破母线17引到起爆器处等待连接；步骤四：立即用压风喷泥封孔方式将微潮的封孔黄泥18对增透孔3进行封孔，其中封孔黄泥18的粒度在5mm以下，为了防止爆破时发生穿孔，封孔的长度在12m以上；步骤五：将爆破母线17与起爆器连接好，然后启动起爆器，同时引爆各增透孔3内的裹砂炮和二氧化碳炮；在裹砂炮矿用药柱7的爆炸作用下，增透孔3和抽采孔4之间的煤体会产生大量的裂隙，同时在爆炸冲击下，内层套管5与外层套管6间隙内的砂粒8会以射流的方式嵌入煤体裂隙中，从而阻止地应力作用造成的裂隙闭合；在二氧化碳炮的雷管安装槽10内，由于爆破雷管16的爆炸会炸开端盖14，使管体11内的液态二氧化碳12迅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进瓦斯抽采的强化增透方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：在煤层中交替布置增透孔和抽采孔，增透孔和抽采孔的间距为实际测定的抽采半径；步骤二：将各抽采孔进行封孔，并将抽采管与矿井外抽采系统进行汇接，进行瓦斯抽采；步骤三：向各增透孔内送入裹砂炮和二氧化碳炮，送入前将裹砂炮和二氧化碳炮与爆破雷管装配在一起，送入后裹砂炮和二氧化碳炮位于增透孔的孔底，位于增透孔外的爆破母线与起爆器处于待连状态；步骤四：利用封孔黄泥对增透孔进行封孔；步骤五：将爆破母线与起爆器连接好，然后启动起爆器，同时引爆各增透孔内的裹砂炮和二氧化碳炮，通过裹砂炮制造煤体裂隙并维持裂隙，通过二氧化碳炮对煤体进行二次冲击增透，并将煤体中的吸附态瓦斯转化为游离态瓦斯；步骤六：将完成爆破作业后的增透孔改作抽采孔并进行再次封孔，并将抽采管与矿井外抽采系统进行汇接，与原有抽采孔共同进行瓦斯抽采。

【技术特征摘要】
1.一种促进瓦斯抽采的强化增透方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：在煤层中交替布置增透孔和抽采孔，增透孔和抽采孔的间距为实际测定的抽采半径；步骤二：将各抽采孔进行封孔，并将抽采管与矿井外抽采系统进行汇接，进行瓦斯抽采；步骤三：向各增透孔内送入裹砂炮和二氧化碳炮，送入前将裹砂炮和二氧化碳炮与爆破雷管装配在一起，送入后裹砂炮和二氧化碳炮位于增透孔的孔底，位于增透孔外的爆破母线与起爆器处于待连状态；步骤四：利用封孔黄泥对增透孔进行封孔；步骤五：将爆破母线与起爆器连接好，然后启动起爆器，同时引爆各增透孔内的裹砂炮和二氧化碳炮，通过裹砂炮制造煤体裂隙并维持裂隙，通过二氧化碳炮对煤体进行二次冲击增透，并将煤体中的吸附态瓦斯转化为游离态瓦斯；步骤六：将完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春华，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21