煤矿用水-砂-火药耦合爆破增透装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术专利属于爆破增透卸压技术领域，提供一种煤矿用水

【技术实现步骤摘要】
煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置


[0001]本技术专利属于爆破增透卸压
，具体涉及煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置。

技术介绍

[0002]随着我国矿井开采深度逐年加深，低渗高应力煤层赋存分布成为常态，其应力高、透气性差、煤质松软等复杂地质因素诱发的灾害效应愈技术显，煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出、瓦斯爆炸等动力灾害潜发性和危险性大幅增强，严重制约了矿井采掘速度。受采动影响，采掘工作面前方煤体应力分布卸压带、集中带和原始带。在卸压带内，地应力和瓦斯压力均低于原始值，属于安全防护带，可阻止煤与瓦斯突出；在应力集中带内，煤层应力高于原始应力，煤体受挤压破碎严重，整体透气性较低，当采掘过程突然揭露煤层，煤体内储存能量会快速释放，极易诱导动力灾害。可见，延长工作面前方卸压带长度，提升煤体透气性，促进瓦斯排放，成为采掘扰动环境下防治瓦斯动力灾害的根本之策。
[0003]增透卸压技术是依靠外界机械力量，冲破煤体地应力、储层压力及煤岩强度的束缚，卸除地层载荷应力，在煤体内部新生裂隙，实现一定区域内的有效增透卸压。目前，煤矿井下常用的增透卸压技术有火药预裂爆破、水力压裂、高速水射流、液态CO2相变致裂等技术。其中，水力化措施在增透、除尘、抑制瓦斯解吸等方面具有显著效果，在实施煤体大面积卸压促抽瓦斯领域应用非常广泛，但因该技术工艺较为复杂，在井下采掘工作面前方有限空间内，使用过程比较笨重，操作繁琐，应用效率较低；液态CO2相变致裂技术由我国率先引入低渗煤层增透领域，安全系数高、操作工艺简单，但与水力化技术和火药爆破技术相比，增透效果存在一定差距，另外公安部明文指出该技术引爆管含有危险成分，不允许下井应用，现已逐渐退出井工矿井；水力火药爆破技术起源最早、应用最广，早期一直在采煤、掘进中发挥重要作用，随后应用到深孔预裂爆破增透领域，对煤层卸压增透效果有一定提高，但应用依然存在三个技术缺陷：1)能量波向外喷射时遇到孔壁反射挤压，造成相向运动冲抵能量，减弱火药增透卸压效果；2)火药瞬时爆发后，能量在钻孔内部空间分布不均，导致钻孔内壁裂隙分布不均匀，影响增透卸压范围；3)火药爆破会产生爆轰振动影响煤体结构，若煤体硬度松软，爆轰振动会造成新生裂隙损伤，发生裂隙堵塞和二次闭合现象，卸压煤体丧失增透效果。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术的目的是提供一种煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置，用于克服低渗高应力煤层在采掘过程中因前方煤体应力大、瓦斯压力高、煤质松软等复杂地质因素造成煤层瓦斯灾害严重的生产安全技术难题，提供一种能够增加增透卸压能力、改善裂隙扩展效果、防止裂隙二次堵塞的煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置，用于解决低渗高应力煤层应力大、透气差等地质特征。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0006]在第一个技术方案中，煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置，用于使煤层增透卸压，所述煤层开设钻孔，所述煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置包括耦合爆破增透组件、脚线和起爆器，其中
[0007]耦合爆破增透组件包括水砂袋、雷管、导线和火药卷，其中水砂袋的袋体由弹性材料制成，水砂袋为长条状，水砂袋位于钻孔内侧端面封闭且水砂袋位于钻孔外侧开口，使水砂袋中心处形成沿长度方形延伸的水砂袋内环空间，所述雷管和火药卷构成爆破管，爆破管插装在水砂袋内环空间中，雷管有多个，且多个雷管间通过导线相互连接，位于爆破管最外侧的雷管通过脚线与起爆器电连接；
[0008]水砂袋的袋内填充固体砂砾和水的混合物，水砂袋外侧端面内置注水管，注水管外端安装注水阀。
[0009]在第一个技术方案中，作为优选的，所述爆破管外径小于水砂袋内环空间内径1cm
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3cm，水砂袋外侧直径小于致裂孔直径1cm
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3cm。
[0010]在第一个技术方案中，作为优选的，所述水砂袋整体长度小于钻孔长度 4m
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6m。
[0011]在第一个技术方案中，作为优选的，所述水砂袋外侧和内侧均可膨胀3
‑ꢀ
5cm，耐压0.2
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0.5MPa。
[0012]在第一个技术方案中，作为优选的，所述爆破管长度与水砂袋内环空间长度相等。
[0013]在第一个技术方案中，作为优选的，所述水砂袋内充水和固体砂砾的体积比在5:1～3:1之间。
[0014]在第一个技术方案中，作为优选的，所述固体砂砾为石英砂或陶粒，固体砂砾直径0.4mm
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0.9mm；当地应力小于15MPa或埋深小于600m时，固体砂砾选择石英砂；当地应力大于15MPa时或埋深大于600m时，固体砂砾选择石陶粒。
[0015]使用本技术的有益效果是：
[0016](1)水
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砂
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火药耦合爆破增透装置采用液态水代替空气作为能量波传递介质，利用了液态水不可压缩特性，避免能量波在水中发生压缩以及接触反射造成能量相向冲抵，减弱冲击强度，同时能量波在水中叠加可进一步提升冲击强度，综合提高能量利用率。
[0017](2)致裂孔内的爆破管被液态水充填，在有限空间内发挥液体流动特性，科实现能量波全方位传递，确保钻孔内壁各向同时受到能量冲击，促进孔壁四周新生裂隙均匀分布，提升煤体增透卸压效果。
[0018](3)固体砂砾强度坚硬，随能量波一起向钻孔内壁冲击时，形成了高能的“散射效果”，极大提升了冲击波锤击力度，可大幅增强卸压增透效果；同时，固体砂砾与能量波一起冲击孔壁时，部分砂砾也会随之进入新生裂隙内，发挥支撑作用，防止爆轰振动破坏，致使新生裂隙二次闭合和堵塞，持续保障裂隙稳定通畅。
附图说明
[0019]图1为本技术煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置的示意图。
[0020]图2是本技术提供的水
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砂
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火药耦合爆破增透装置使用方法的现场工艺图。
[0021]附图标记包括：
[0022]图中：1
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水砂袋；2
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爆破管；3
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雷管；4
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导线；5
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火药卷；6
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水砂袋内环空间；7
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水；8
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固体砂砾；9
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注水阀；10
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注水管；11
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脚线；12
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钻孔；13
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炮泥；14
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煤壁；15
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井下供水管；
16
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起爆器；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置，用于使煤层增透卸压，所述煤层开设钻孔，其特征在于：所述煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置包括耦合爆破增透组件、脚线和起爆器，其中耦合爆破增透组件包括水砂袋、雷管、导线和火药卷，其中水砂袋的袋体由弹性材料制成，水砂袋为长条状，水砂袋位于钻孔内侧端面封闭且水砂袋位于钻孔外侧开口，使水砂袋中心处形成沿长度方形延伸的水砂袋内环空间，所述雷管和火药卷构成爆破管，爆破管插装在水砂袋内环空间中，雷管有多个，且多个雷管间通过导线相互连接，位于爆破管最外侧的雷管通过脚线与起爆器电连接；水砂袋外侧端面内置注水管，注水管外端安装注水阀。2.根据权利要求1所述的煤矿用水
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砂
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火药耦合爆破增透装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟伟，窦晨，张格强，陈洪涛，马金魁，沈润生，程子华，卢虎，李杰，
申请(专利权)人：煤科集团沈阳研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：