低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术.pdf

第 ４２ 卷第 ５ 期煤 炭 科 学 技 术Ｖｏｌ􀆱 ４２ Ｎｏ􀆱 ５ ２０１４ 年５ 月Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｙ ２０１４ 低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术 蒲文龙ꎬ毕业武 黑龙江科技大学 安全工程学院ꎬ黑龙江 哈尔滨 １５００２２ 摘 要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ꎬ提出了深孔聚能水压 爆破增透技术ꎬ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ꎮ 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ꎬ煤层透气性系数增大了 ４ 倍ꎬ瓦斯抽采率提高了 １５％ꎬ瓦斯压力由 １􀆱 ２８ ２􀆱 １２ ＭＰａ 下降到０􀆱 ４７０􀆱 ６３ ＭＰａꎬ煤层瓦斯含量减少为４􀆱 ８５􀆱 ８ ｍ３/ ｔꎬ工作面推进度提高了４５％ꎬ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ꎮ 关键词低透气性煤层ꎻ聚能水压爆破ꎻ增透机理ꎻ瓦斯抽采 中图分类号ＴＤ７１２ 文献标志码Ａ 文章编号０２５３－２３３６２０１４０５－００３７－０４ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ Ｇａｓ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ Ｄｅｅｐ Ｂｏｒｅｈｏｌｅ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｌｏｗ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ Ｓｅａｍ ＰＵ Ｗｅｎ￣ｌｏｎｇꎬＢＩ Ｙｅ￣ｗｕ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｒｂｉｎ １５００２２ꎬＣｈｉｎａ ＡｂｓｔｒａｃｔＡｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｌｏｗ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｒａｔｅ ｉｎ ｈｉｇｈ ｇａｓｓｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｓｅａｍ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａ ｃｏｎｖｅｎ￣ ｔｉｏｎａｌ ｄｅｅｐ ｂｏｒｅｈｏｌｅꎬａ ｄｅｅｐ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａｎｄ ｆｏｕｒ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｄｅｅｐ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｗｉｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇꎬｏｖｅｒｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎꎬｄｏｕｂｌｅ ｇｒｏｕｔｓ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｓｅａｌｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｄｅｔｏｎａ￣ ｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ ｄｅｔｏｎａｔｏｒｓ ａｎｄ ｄｏｕｂｌｅ ｐｒｉｍａｃｏｒｄｓ.Ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｔｒｉａｌ ｉｎ Ｎｏ􀆱 ４１ ｓｅａｍ ｏｆ Ｄｏｎｇｂａｏｕｅｉ Ｍｉｎｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎ￣ ｔｉｏｎａｌ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｂｌａｓｔｉｎｇꎬｔｈｅ ｄｅｅｐ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｏｕｌｄ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｓｅａｍ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｆｏｕｒ ｔｉｍｅｓꎬｔｈｅ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １５％ꎬｔｈｅ ｇａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ １􀆱 ２８２􀆱 １２ ＭＰａ ｔｏ ０􀆱 ４７０􀆱 ６３ ＭＰａꎬｔｈｅ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａｍ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏ ４􀆱 ８５􀆱 ８ ｍ３/ ｔꎬｔｈｅ ａｄｖａｎｃｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ４５％ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｃｃｅｓｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｓｅａｍ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｌｏｗ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｓｅａｍꎻａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｌａｓｔｉｎｇꎻｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ 收稿日期２０１４－０１－１６ꎻ责任编辑王晓珍 ＤＯＩ１０.１３１９９/ ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｓｔ.２０１４.０５.０１０ 作者简介蒲文龙１９７７ꎬ男ꎬ黑龙江讷河人ꎬ讲师ꎬ硕士ꎮ Ｔｅｌ１３８０４５７３７３０ꎬＥ－ｍａｉｌｐｗｌ０４５１＠ １２６􀆱 ｃｏｍ 引用格式蒲文龙ꎬ毕业武.低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１４ꎬ４２５３７－４０. ＰＵ Ｗｅｎ￣ｌｏｎｇꎬＢＩ Ｙｅ￣ｗｕ.Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ Ｇａｓ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ Ｄｅｅｐ Ｂｏｒｅｈｏｌｅ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｌｏｗ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ Ｓｅａｍ[Ｊ].Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４２５３７－４０. ０ 引 言 随着开采深度的增加ꎬ我国多数煤矿已进入 深部开采区域ꎬ原来的瓦斯矿井升级为高瓦斯矿 井和煤与瓦斯突出矿井ꎮ 解决瓦斯超限、煤与瓦 斯突出和瓦斯爆炸的根本措施就是进行瓦斯抽 采ꎮ 研究表明ꎬ我国本煤层瓦斯涌出量占整个回 采工作面涌出量的 ５０％ ６０％ꎬ甚至达 ７０％以上ꎬ 在工作面风量潜力提高有限的情况下ꎬ单纯依靠 采空区瓦斯抽采方法效果不明显ꎬ因此须加强本 煤层瓦斯抽采ꎮ 我国约 ６８％的煤层透气性系数小 于 １ ｍ２/ ＭＰａ２􀅱ｄꎬ国内透气性系数最好的抚顺 煤田也仅有 ０􀆱 ５４ ３􀆱 ８０ ｍ２/ ＭＰａ２􀅱ｄ [１－３]ꎮ 因 此ꎬ我国多数矿井采前预抽瓦斯达不到“回采工作 面瓦斯抽采率应不小于 ２５％”的规定ꎬ我国矿井瓦 斯平均抽采率仅有 ２３％ [４－５]ꎮ 普通深孔爆破已成 为我国煤矿经常采用的一种增加煤层透气性的技 术方法ꎬ但存在诸多问题ꎬ下面从普通深孔爆破原 ７３ ２０１４ 年第 ５ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４２ 卷 理进行分析普通深孔爆破原理是通过爆炸产生 的应力波和爆生气体共同作用致使煤体周围形成 压碎区、破裂区和震动区ꎮ 但由于爆炸产生的压 碎区消耗很大一部分爆炸能量ꎬ造成煤体裂隙范 围较小ꎬ导致瓦斯抽采效果并不理想ꎮ 另外ꎬ由于 普通深孔爆破方向为周向的ꎬ不仅在煤体延伸方 向会产生爆炸能量ꎬ在顶底板方向也会消耗能量ꎬ 进而爆炸产生的能量在煤体中的利用率较低ꎬ并 容易造成顶底板破坏ꎮ 为解决上述问题ꎬ笔者提 出深孔聚能水压爆破技术ꎬ其能够控制爆炸能量 积聚的方向ꎬ并能提高爆炸能量的利用率ꎬ可提高 低透气性煤层的瓦斯抽采率ꎮ １ 深孔聚能水压爆破增透机理 深孔聚能水压爆破由聚能爆破和水压爆破 ２ 个 部分组成ꎮ １聚能爆破的主要原理是聚能效应ꎬ又称空 心效应或诺尔曼效应[６]ꎬ利用装药一端特殊的空 穴提高特定方向的破坏作用ꎬ当爆轰波传至空穴 表面时ꎬ爆轰产物将改变运动方向变成大致垂直 空穴表面ꎬ在装药轴线上汇集、碰撞ꎬ产生高压ꎬ 并在轴线方向上形成向前高速运动的爆炸产物聚 能流ꎬ在炮孔壁面上形成初始导向裂缝ꎮ 爆轰产 生的高温、高压、高速气体继先期爆轰产物之后仍 优先从聚能孔方向驱动孔壁径向初始裂纹ꎬ形成 强有力的“气楔”ꎬ裂纹不断失稳ꎻ同时在反射拉伸 应力波和爆生气体的准静态压力共同作用下ꎬ岩 体沿设定方向张拉开裂ꎮ 然而ꎬ在非设定方向ꎬ抑 制了围岩中裂纹的发展ꎬ减少了爆破作用对围岩 的损伤ꎮ 笔者根据实际采用切缝药包进行聚能爆 破[７－８]ꎬ由乳化药卷外敷聚能被筒组成ꎬ结构如图 １ 所示ꎮ 乳化药卷直径为 ４８ ｍｍ、长 ５００ ｍｍꎮ 聚能被 筒采用抗静电 ＰＶＣ 管ꎬ壁厚 １ ｍｍ、长度 ５１０ ｍｍ、内 径 ５０ ｍｍ、外径 ５２ ｍｍꎬ两侧轴对称开缝长度 ４９０ ｍｍ、开缝宽度 ３ ｍｍꎮ 图 １ 切缝药包结构示意 ２水压爆破基本原理是将药包放置在受约束 的有限水域内ꎬ当它爆炸时ꎬ利用水来传递爆炸能量 和压力ꎬ由于水具有缓冲和均匀传递压力的作用ꎬ能 使压力较平缓而均匀地作用在周围介质上ꎬ使介质 均匀破碎并大幅降低了爆破的有害效应ꎮ 炸药在水 中爆炸后的气体产物的膨胀速度比空气中慢得 多[９－１０]ꎮ 根据现场实际ꎬ确定炮孔直径 ７５ ｍｍꎬ切缝 药包直径 ５２ ｍｍꎬ孔内剩余空间采用手动泵注满水ꎬ 形成水介质耦合切缝药包结构图 ２ꎮ 注水后可实 现水压爆破提高爆破效率ꎬ水介质可通过爆破裂隙 进一步湿润煤体为工作面回采降尘提供条件ꎬ同时 还对冲击矿压和煤与瓦斯突出具有缓冲作用ꎮ 图 ２ 水介质耦合切缝药包结构 ２ 工程应用 ２􀆱 １ 地质条件 东保卫煤矿主采 ４１ 煤层ꎬ瓦斯含量 １４􀆱 ３２ １６􀆱 ５６ ｍ３/ ｔꎬ瓦斯压力 １􀆱 ２８２􀆱 １２ ＭＰａꎬ煤层透气性 系数为 ０􀆱 ０１４０􀆱 ０１８ ｍ２/ ＭＰａ２􀅱ｄꎬ属于极难抽 采高瓦斯工作面ꎮ 该矿在瓦斯治理方面主要采用仰 角抽采、本煤层抽采、上隅角瓦斯和高位钻场走向钻 孔抽采方式ꎮ 为保证 ４１ 煤层综采工作面安全回采ꎬ 进行采前预抽ꎬ由于煤层的透气性较差ꎬ瓦斯抽采效 果不理想ꎬ瓦斯抽采率仅为 １０％ꎬ造成工作面在回 采期间经常出现瓦斯超限报警ꎬ影响正常安全生产ꎮ 因此ꎬ采用了深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术ꎮ ２􀆱 ２ 深孔聚能水压爆破增透关键技术 １钻孔定向保直钻进至预计目标是深孔聚能 水压爆破的关键之一ꎮ 本次工业试验钻孔施工采用 稳定组合钻具定向成孔工艺ꎬＹＨＱ－Ｘ 全方位多点 测斜仪跟踪测量钻孔轨迹进行调整打钻技术参数ꎮ ２超长距离输药是保证深孔聚能水压爆破增 透效果的重要环节ꎮ 因此要保证炮孔干净、无塌孔ꎬ 还要保证大直径长药卷可连续快速输送药卷ꎬ本次 工业试验采用 ＰＶＣ 管可连接聚能被筒实现远距离 输药ꎬ为保证爆炸能量在煤体延展方向集中ꎬ切缝药 包的聚能槽方向应与煤体倾斜方向保持一致ꎮ ３传统的封孔方法是采用黄泥封孔ꎬ但由于大 药量起爆后产生的爆轰能量足以冲破封孔而导致爆 破事故ꎬ因此ꎬ采用水泥水玻璃双液浆固结封孔ꎮ ８３ 蒲文龙等低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术２０１４ 年第 ５ 期 ４由于深孔聚能水压爆破一次装药量大ꎬ传统 的起爆方式可能导致爆轰中断ꎮ 为提高爆破的安全 系数ꎬ保证炮孔炸药全部安全起爆ꎬ采用双雷管双导 爆索正向起爆方法ꎬ即采用 ４２５ 号普通硅酸盐水泥ꎬ 加适量水玻璃调整凝结速度ꎬ实现水泥浆快速凝固 封孔图 ３ꎮ 图 ３ 深孔聚能水压爆破装药示意 ２􀆱 ３ 深孔聚能水压爆破参数确定 １钻孔基本参数ꎮ 根据切缝药包技术参数ꎬ考 虑装药不耦合系数带来的管道效应的影响ꎬ爆破钻 孔直径为 ７５ ｍｍꎬ抽采钻孔直径为 ９４ ｍｍꎬ切缝药包 直径为 ５２ ｍｍꎬ爆破钻孔与抽采钻孔深度 ５０ ｍꎬ爆 破钻孔与抽采钻孔封孔长度 １０ ｍꎬ爆破钻孔装药长 度 ４０ ｍꎬ钻杆直径 ６３􀆱 ５ ｍｍꎮ ２钻孔间距ꎮ 根据现场实际ꎬ采用进回风巷正 对打孔ꎬ这样可提高钻孔的有效利用率ꎬ并保证钻孔 的有效作用范围为工作面全长ꎮ 在 ２ 个爆破钻孔中 间设置导向孔抽采钻孔ꎬ提高爆破能量沿导向孔 进行贯通增透的效率[１１－１３]ꎮ 根据现场实际地质条 件和经验确定爆破钻孔间距为 １０ ｍꎬ爆破钻孔和抽 采钻孔间距为 ５ ｍꎬ如图 ４ 所示ꎮ 图 ４ 深孔聚能水压爆破抽采瓦斯钻孔布置 ２􀆱 ４ 爆破钻孔和抽采钻孔施工工艺 ２􀆱 ４􀆱 １ 爆破钻孔施工工艺 １钻孔施工ꎮ 按设计要求施工爆破钻孔ꎬ采用 ＺＤＹ２４００ 液压钻机、７５ ｍｍ 钻头施工ꎮ 要规范钻机 操作ꎬ钻杆要上紧卡牢ꎬ要人工撤接钻杆ꎬ保持一定 的推进压力ꎬ均匀加压ꎬ压力要恒定ꎬ并控制钻进的 速度在 １􀆱 ０２􀆱 ０ ｍ/ ｍｉｎꎬ尽可能避免反复进钻退钻ꎬ 以确保钻孔成形效果ꎬ保证成孔率在 ７０％以上ꎮ ２吹孔ꎮ 炮眼打好后ꎬ钻机停水ꎬ边退钻杆边 吹孔ꎬ及时将炮眼内的煤粉清除干净ꎮ 装药前用探 杆全长验孔ꎬ确保钻孔干净并保证正常装药ꎮ ３装药ꎮ 考虑钻孔受到地应力的影响可能塌 孔ꎬ应尽早装药第 １ 个药卷插入 ２ 根导爆索ꎬ用透 明胶带缠好ꎮ 为防止可连接切缝药包脱离ꎬ所有聚 能被筒捆绑在 １ 根 １０ 号铁丝上ꎬ依次送入炮孔ꎮ 最 后用水泥塑料袋紧贴孔壁ꎬ送入孔内约 １０ ｍ 处ꎮ ４起爆方法ꎮ 长钻孔大药量的起爆方法采用 双雷管正向起爆、矿用导爆索炮孔全长敷设起爆方 式ꎮ 如果导爆索长度不够ꎬ需要连接时ꎬ２ 个导爆索 搭接长度要大于 １０ ｃｍꎬ接头必须用绝缘胶布包扎ꎮ ５封孔方法ꎮ 用蛇皮管捆绑铁丝后ꎬ作为注浆 管用手动注浆泵进行封孔ꎮ 封孔材料采用水泥浆和 水玻璃ꎮ 水和水泥质量比为 ０􀆱 ６ ∶ １􀆱 ０ꎬ水泥浆与水 玻璃的体积比为 １􀆱 ０ ∶ ０􀆱 ５０􀆱 ８ꎮ 注浆时ꎬ蛇皮 管要下到 １０ ｍ 处ꎬ边注边缓慢退蛇皮管ꎬ直至封孔 完成ꎮ 封孔长度为 １０ ｍꎬ注浆凝固时间不低于 ８ ｈꎮ ６利用敷设在炮孔内的注水管ꎬ采用手动注浆 泵进行注水ꎬ为防止孔内真空状态注水受阻ꎬ在孔内 插入排气管ꎮ ７起爆方式ꎮ 按煤矿爆破有关安全规程放炮ꎬ 采用水泥浆和水玻璃封孔ꎬ要在装药后 ８ ｈ 后起爆ꎬ 爆破前回风流及附近断电ꎬ采用双雷管双导爆索正 向单孔起爆ꎮ ２􀆱 ４􀆱 ２ 瓦斯抽采钻孔施工工艺 １打钻ꎮ 用 ＺＤＹ２４００ 液压钻机、９４ ｍｍ 钻头 施工ꎮ 抽采钻孔与爆破钻孔保持 ５ ｍ 间距ꎬ平行煤 层倾向施工抽采钻孔垂直煤层底板等高线方向ꎮ ２ 退钻扫孔ꎮ 在退钻前ꎬ要利用风水进行扫 孔ꎬ尽量保证煤孔干净ꎬ避免反复进钻退钻破坏孔 壁ꎬ以确保钻孔成形较好ꎮ ３封孔ꎮ 为保证抽采效果ꎬ每个瓦斯抽采钻孔 都要使用手动注浆泵封孔ꎬ封孔长度为 １０ ｍꎬ封孔 材料为聚氨酯ꎮ 套管长度为 １０ ｍꎬ下套管前先缠丝 线浇筑聚氨酯 Ａ、Ｂ 料ꎬ套管入孔后再用手动注浆泵 注液枪与蛇皮管连接进行封孔ꎮ ４抽采ꎮ 爆破钻孔起爆后 ０􀆱 ５ ｈꎬ采用抽采钻 孔抽采煤层瓦斯ꎬ并随时记录瓦斯抽采参数ꎬ包括瓦 斯抽采浓度、流量和负压等参数ꎮ ３ 深孔聚能水压爆破效果分析 为对深孔聚能水压爆破效果进行评价ꎬ在现场 进行了煤层透气性系数和瓦斯抽采率测试ꎬ如图 ５ 所示ꎮ 由图 ５ 可知ꎬ深孔聚能水压爆破要比普通深 ９３ ２０１４ 年第 ５ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４２ 卷 孔爆破的煤层透气性系数平均增大 ６ 倍ꎮ 深孔聚能 水压爆破平均瓦斯抽采率为 ２５％ꎬ而普通深孔爆破 瓦斯抽采率仅为 １０％ꎮ 图 ５ 不同爆破方式煤层透气性系数及瓦斯抽采率对比 通过深孔聚能水压爆破ꎬ４１ 煤层瓦斯压力由 １􀆱 ２８２􀆱 １２ ＭＰａ 下降到 ０􀆱 ４７０􀆱 ６３ ＭＰａꎬ煤层瓦斯 含量减少为 ４􀆱 ８ ５􀆱 ８ ｍ３/ ｔꎬ风排瓦斯量由 １０􀆱 ４ ｍ３/ ｍｉｎ下降到 ６􀆱 ９ ｍ３/ ｍｉｎꎬ工作面推进度提高了 ４５％ꎮ ４ 结 论 １深孔聚能水压爆破可以通过切缝药包聚能 爆破ꎬ控制炸药爆破聚能方向ꎬ实现沿煤体延展方向 的能量集中ꎬ减少顶底板破坏ꎮ 通过钻孔和切缝药 包间隙注水实现水压爆破ꎬ解决爆炸压碎区消耗过 多能量的弊端ꎬ提高爆炸能量在煤体的利用率ꎮ ２实现深孔聚能水压爆破的 ４ 个关键技术分 别为钻孔定向保直钻进、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成套技术ꎮ ３工业试验表明ꎬ深孔聚能水压爆破与普通深 孔爆破相比ꎬ煤层透气性平均增大 ４ 倍ꎬ瓦斯抽采率 提高了 １５％ꎬ瓦斯压力由 １􀆱 ２８ ２􀆱 １２ ＭＰａ 下降到 ０􀆱 ４７０􀆱 ６３ ＭＰａꎬ煤层瓦斯含量减少为 ４􀆱 ８ ５􀆱 ８ ｍ３/ ｔꎬ工作面推进度提高了 ４５％ꎮ ４低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯 抽采技术ꎬ改变了普通深孔爆破增加煤层透气性的 传统模式ꎬ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ꎮ 参考文献 [１] 于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[Ｍ].北京煤炭工 业出版社ꎬ２００５１８６－１９６. 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