煤层深孔聚能爆破增透技术

阐述了煤层深孔双向拉伸聚能爆破致裂增透机理,及在新丰煤矿进行双向拉伸聚能爆破后抽采钻孔的抽采效果对比试验;实践表明聚能双向拉伸爆破能更好地破裂煤体,增大渗透率,增加煤体的透气性为矿井安全生产提供有力保障,周边抽采孔的浓度、流量、纯量基本上均有大幅提升,2 d后达到最大值后出现衰减但仍比爆破前高,而瓦斯纯量作为衡量抽采效果的最佳指标,提升幅度最大,说明采用聚能爆破后确实提高了煤层透气性。     

低透气性煤层深孔聚能爆破增透技术及实践

针对松树镇煤矿低透气性煤层瓦斯抽采率低的问题,在矿井瓦斯地质研究基础上,分析了聚能爆破煤体致裂机理,将爆破裂隙划分为粉碎区、裂隙发育区和裂隙扩展区,同时对爆破钻孔、装药及封孔工艺进行了设计,并现场应用了深孔聚能爆破增透技术。结果表明,聚能爆破后抽采钻孔平均瓦斯浓度是爆破前的1.70～3.21倍,爆破影响区平均瓦斯体积分数均值为11.26%,是非影响区的2.21倍,而且装药长度越大,爆破增透效果越显著。     

煤层深孔聚能爆破致裂增透工艺研究

针对低透气性煤层瓦斯抽放率低问题,将聚能爆破技术应用于煤层增透中,制定了聚能爆破增透工艺,并将增透工艺分为选址、打钻、装药、封孔、引爆5个步骤.在深孔聚能爆破致裂机理研究的基础上,进一步分析了煤层深孔爆破影响半径及其与装药不耦合系数的关系.以郑州大平煤矿13091工作面为例,对煤层深孔聚能爆破增透瓦斯抽放工艺技术可行性进行了验证.     

低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术

针对高瓦斯低透气性煤层抽采率低、普通深孔爆破效果差的技术难题,提出了深孔聚能水压爆破增透技术,分析了深孔聚能水压爆破增透的4个关键技术:钻孔定向保直钻进、超长距离输药、双液浆固结封孔和双雷管双导爆索正向起爆。在东保卫煤矿41煤层的现场试验表明:深孔聚能水压爆破与普通深孔爆破相比,煤层透气性系数增大了4倍,瓦斯抽采率提高了15%,瓦斯压力由1.28~2.12 MPa下降到0.47~0.63 MPa,煤层瓦斯含量减少为4.8~5.8 m3/t,工作面推进度提高了45%,为提高低透气性煤层的瓦斯抽采率提供了有效的技术途径。     

深孔二次爆破增透效果的试验研究

为了研究深孔二次爆破对煤层的增透效果,采用相同爆破参数在矿井现场进行了3次爆破试验,通过对爆破后钻孔瓦斯抽放浓度的变化情况进行分析,揭示了二次爆破对煤层增透效果的影响规律。试验结果表明:二次爆破能进一步提高煤层的增透效果,但是相较第1次爆破的增透效果有所降低;在同等情况的爆破作用下,爆破后煤层的平均瓦斯抽放浓度增量随煤层初始瓦斯抽放浓度增加而呈衰减趋势。     

柱状聚能药管聚能罩角度对煤层爆破增透效果试验研究

为解决传统预裂爆破煤体裂隙无序扩展导致增透效果不佳的问题,开展了聚能爆破药管不同聚能罩张开角度对煤层增透效果影响研究。通过建立聚能罩微元闭合理论模型,分析了随着聚能罩角度减少时形成聚能射流的速度和质量变化;以此为基础对聚能爆破增透机制进行了分析。在实验室搭建了可从煤体宏观裂纹和应变数据多角度对试验模型进行分析的双向加载气固耦合爆破相似模拟试验系统,对含瓦斯煤体试块进行普通爆破和不同聚能张开角爆破模拟对比试验。结果表明,使用聚能药包相较于普通爆破能够有效引导裂纹在聚能罩开口方向上定向发育;随着聚能罩角度减少,聚能爆破后形成的裂纹在聚能方向上更加平滑,裂纹宽度也随之增加,试块剖面更加平整;根据超动态应变仪反演结果,1号测点60°、80°和100°聚能爆破的压应力峰值分别为普通爆破的1.52倍,1.26倍和1.08倍,且60°聚能爆破到达应力峰值的时间最短,表明随着聚能罩开口的减小,聚能方向上能量集中现象越明显。通过ANSYS/LS-DYNA软件对4种不同角度的聚能爆破进行对比分析。模拟结果中60°聚能爆破初始形成的聚能射流有效应力最大,聚能方向产生的裂纹最长。试验和模拟结果表明通过使用60...     

煤层深孔聚能爆破致裂增透机理研究

针对高瓦斯低透气性煤层钻孔瓦斯抽放效率低的问题,以郑州煤炭工业（集团）有限责任公司大平煤矿为例,提出了煤层深孔聚能爆破致裂增透方法.利用爆破特殊装药结构积聚爆炸能量,驱使聚能罩侵彻煤体形成初始裂隙,并在爆生气体的二次驱动下扩大煤体断裂带范围.现场爆破试验及瓦斯抽放效果证明,煤层深孔聚能爆破裂隙有效影响半径为5~6 m,钻孔瓦斯抽放浓度平均提高200%~300%.     

松软低透煤层深孔微差聚能爆破致裂机理

针对松软低透煤层微差聚能爆破致裂增透问题,在分析微差聚能爆破作用过程及影响因素的基础上,利用流固耦合算法建立了微差聚能爆破数值模型,研究了煤体单元应力及裂隙发育特征,并通过煤层深孔微差聚能爆破现场试验探讨了微差聚能爆破致裂机理及对煤层增透的影响。结果表明:深孔微差聚能爆破的新自由面和应力波叠加效应是促进爆生裂隙扩展、衍生裂隙形成的关键因素,炮孔间煤体在短时间内经两次爆破作用使裂隙进一步发育和扩展。先爆炮孔为后爆炮孔提供了新的裂隙面,爆炸应力波经裂隙面绕射、反射并与入射波叠加,使裂隙面附近煤岩体处于拉伸应力状态并促进衍生裂隙的形成;后爆炮孔利用先爆炮孔形成的残余应力场使爆生裂隙密度增加,扩大了煤体致裂范围。微差时间与炮孔间距是影响爆生裂隙扩展特征的重要因素,在其他条件不变的情况下,两者共同作用决定了爆生裂隙的发育形态。当先爆炮孔产生的应力波在微差时间内传播距离小于炮孔间距时,爆炸应力波在两炮孔间煤体中相互叠加增强,随后在裂隙面之间发生反射形成拉伸应力波对煤岩体产生复杂的破坏作用,在原有爆生裂隙间形成新的裂隙。煤层实施深孔微差聚能爆破后增透效果显著,先爆炮孔附近煤体裂隙在后爆炮孔作用下进一...     

低透气煤层深孔预裂聚能爆破增透试验研究

为了提高深孔预裂爆破增透的效果,基于相似模拟理论,建立低透气煤层深孔预裂爆破的试验模型,利用相似材料配比加工制备试样,试样包含4个控制孔和1个爆破孔,并采用聚能药包进行爆破模拟试验。通过监测煤层的应变信号,分析爆破载荷作用下试样的裂纹扩展特性。结果表明:爆破试样在爆炸压缩荷载作用会产生反向拉伸卸载波,造成爆破试样的裂纹扩展,沿聚能药包方向有明显侵彻效果。现场试验表明在经过深孔预裂聚能爆破增透后的煤层瓦斯抽采浓度为原来的1.18～3.05倍,瓦斯抽采流量是爆破前的1.2～3.3倍,抽采半径达到了4.5 m。     

松软煤层顶板定向聚能预裂爆破卸压增透技术

松软不稳定煤层煤厚变化大,瓦斯含量高,透气性差,而煤质又松软易碎,难以打钻,造成瓦斯抽采困难。针对上述问题,提出在煤层近距离顶板中施工钻孔进行定向聚能预裂爆破,通过控制装药结构,使爆破裂隙锲入到煤层中,从而实现对煤岩的卸压增透,强化预抽煤岩裂隙中的卸压瓦斯。现场试验表明,该技术增强了煤层透气性,提高了钻孔施工效率和瓦斯抽放效果。     

低透气性煤层深孔预裂爆破增透技术应用

高吸附低透气性煤层掘进过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限,为了解决掘进速度缓慢等问题,以贵州五轮山煤矿1805运顺掘进工作面为研究对象,引用深孔预裂爆破技术。并在爆破前、后,通过对抽采孔和1805运顺工作面瓦斯抽采浓度及纯流量等数据的考察,为解决贵州地区高吸附低透气性煤层的瓦斯治理提出了有效的方案。     

穿层钻孔深孔聚能爆破增透试验效果分析

为了增加二1煤层透气性,提高抽放效果,对不具备保护层开采的地点,采用底板穿层钻孔深孔聚能爆破增透试验方法,对增加二1煤层透气性、提高抽放效率进行了应用研究.试验结果表明:采用底板穿层钻孔深孔聚能爆破增透技术可行,抽放效果明显.对不具备保护层开采的地点进行二1煤层消突工作具有重要的指导意义.     

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术研究

介绍了高瓦斯低透气性深孔爆破增透技术的基本原理、钻孔布置、爆破及工艺设备等具体参数。深孔爆破后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层通透性,成倍地提高了瓦斯抽放率;而且降低了煤与瓦斯突出的威胁性,从而有效地解决了高瓦斯突出煤层采掘工作面瓦斯超限与煤与瓦斯突出的问题。     

高瓦斯低透气性煤层深孔松动增透爆破研究

介绍了煤层深孔松动增透爆破技术的技术参数和工艺,以及采用该技术应注意的事项,比较了采取该技术前后掘进进尺、最大钻屑量和最大瓦斯涌出初速度,以及瓦斯抽放流量的变化,并提出了一些有针对性的改进意见。实践证明,该技术在高瓦斯低透性煤层中应用后,减少了突出危险性,提高了边掘边抽瓦斯的抽放效果。     

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术

通过理论分析和芦岭煤矿Ⅱ1048工作面现场工程试验,给出了高瓦斯低透气性深孔爆破增透技术的基本原理、钻孔布置、爆破及工艺设备等具体参数。深孔爆破后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层渗透性,成倍地提高了瓦斯抽放率,而且降低了煤与瓦斯突出的危险性,从而有效地解决了高瓦斯突出煤层采掘工作面瓦斯超限和煤与瓦斯突出问题。     

松软低透煤层CO_2爆破增透技术应用研究

为了有效提高松软低透煤层瓦斯抽采效果,采用理论分析和现场试验的方法,研究了CO2爆破增透技术的增透效果。以韩城象山矿5号煤层为例进行了试验研究,试验结果表明:CO2爆破不仅能有效提高煤层透气性,而且高压CO2气体对煤层瓦斯具有一定的驱替置换作用。经CO2爆破后,其有效影响半径为8m,钻孔瓦斯抽采浓度提高了1.98~2.18倍,该技术能够有效提高松软低透煤层瓦斯抽采效果。     

煤层液态CO_2深孔爆破增透技术

为提高低透气性高瓦斯突出煤层瓦斯抽放率,将液态CO2深孔爆破增透技术运用于煤矿低透性高瓦斯突出煤层,考察CO2爆破对煤层透气性、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽放量、抽放浓度以及突出预测敏感指标的影响。采用液态CO2爆破增透技术后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层透气性,显著地提高了瓦斯抽放放率。     

深孔水力压裂技术在突出煤层中的应用

为解决掘进过程中瓦斯多次超限的问题,2009年9月14日在16021工作面回风巷掘进过程中进行了深孔水力压裂试验,试验结果表明深孔水力压裂技术用于突出防治也是切实可行的。深孔水力压裂卸压后,大大提高两帮钻场月抽出纯量和百米流量,降低了掘进工作面的瓦斯绝对涌出量,减轻了工人的劳动强度,提高了掘进速度,达到了突出煤层工作面快速消突的目的,保证了综采面的安全高效生产。     

石门揭煤深孔预裂爆破增透效果试验研究

针对低透气性突出煤层钻孔抽采瓦斯难、石门揭煤速度缓慢等问题,研究了低透气性煤层深孔预裂爆破卸压增透的防突机理,通过理论分析、深孔预裂爆破药柱研发及现场试验相结合的方法,测试了淮南矿区某矿东四采区B组5-2煤层深孔预裂爆破煤层松动半径;依据此参数,优化设计了5-2煤层抽采钻孔和爆破孔。结果表明:在低透气性突出煤层实施深孔预裂爆破增透技术措施后,煤体的弹性潜能得到有效释放,煤层瓦斯压力梯度降低,有效消除了激发突出的应力,煤层的透气性系数提高了123倍,煤层瓦斯抽采纯量比爆破前提高了6~9倍,石门揭煤时间大幅缩短,仅为47 d,比传统的揭煤方法揭煤时间缩短近2个月,为采掘正常接替提供了保证。     

高压水射流增透技术在突出煤层掘进面的应用

针对平顶山矿区突出煤层透气性差、措施钻孔控制范围小,掘进施工必须依靠密集区域措施孔来消除突出危险性,再加上突出煤层钻孔钻进困难,且打钻过程中易出现喷孔造成瓦斯超限的难题开展研究,提出了采用高压脉冲水射流定向卸压增透技术,来增加煤层透气性,扩大单个措施孔的控制范围,从而在消除突出危险、实现安全作业的前提下,减少措施孔施工数量,实现安全高效作业的目的。