[发明专利]一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法

说明书

本发明公开了一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法，沿煤层顶板施工若干个顶板顺层钻孔，向钻孔内装入无声破碎剂，无声破碎剂水化反应对孔壁产生径向压应力和拉应力，当拉应力超过煤层顶板岩石的抗拉强度时，煤层顶板开始产生裂缝，即在煤层顶板岩石中建立了瓦斯运移产出的通道，顶板顺层钻孔经修复、封孔和联网抽采，间接抽出煤层瓦斯。同时，在煤层中施工一组本煤层顺层钻孔，加速煤层瓦斯向顶板顺层钻孔的运移。在确定抽采达标后进行递进掩护式掘进，最终实现低透气性煤层煤巷的快速掘进。本发明通过对煤层顶板顺层钻孔进行静态爆破致裂，在煤层顶板岩石中建立了瓦斯运移产出的通道，提高低透气性煤层瓦斯的抽采量和抽采率。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯强化抽采增透技术领域，尤其涉及一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法。

背景技术

我国多数以上的高突矿井煤层具有低渗透性，高吸附性的特征。低渗透性是煤矿瓦斯抽采的瓶颈。在低透气性煤层煤巷掘进工作面，瓦斯超限、掘进速度缓慢、掘进成本高。如何提高煤层透气性是实现瓦斯高效抽采的关键一步。

松动爆破、水力强化等增透技术是增加煤层透气性，实现瓦斯高效抽采的有效措施。松动爆破增透技术是将岩体破碎成岩块，而不造成过多飞散的爆破技术，包括凿岩、装药、联接起爆电路、安全警戒和起爆等步骤。由于爆破过程需要使用雷管和火药，且爆破瞬间发生，因此存在较大安全隐患。水力强化增透技术，如水力割缝、水力冲孔、水力挤出、水力掏槽、水力压裂、钻冲一体化、钻冲扩一体化和钻冲压一体化等，是利用高压泵将水大规模注入钻孔，破环孔壁煤体形成裂缝并延伸获得增透效果，或是利用高压水射流冲刷孔壁煤体出煤卸压获得增透效果。由于水抑制瓦斯涌出，而水力强化措施又必须依赖水对煤体进行强化增透，且水力强化装备笨重，需要大型的压裂泵站、专门的封隔设备，因此利用水力强化增透技术也不能完全起到瓦斯安全、高效、经济抽采的目的。

因此必须寻求一种普适、安全、高效、经济的低透气性煤层瓦斯抽采方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法，通过对煤层顶板顺层钻孔进行静态爆破致裂，在煤层顶板岩石中建立了瓦斯运移产出的通道，提高低透气性煤层瓦斯的抽采量和抽采率。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法，包括以下步骤：

步骤一，筛选无声破碎剂：将常见的几种无声破碎剂8 h的拉应力分别与顶板的抗拉强度进行对比，初步筛选出可用于顶板顺层钻孔静态爆破的无声破碎剂；

步骤二，指定顶板顺层钻孔孔径：依据煤矿井下钻机设备型号及工况合理选择顶板顺层钻孔的孔径；

步骤三，改良无声破碎剂：步骤一筛选出的无声破碎剂在使用前需在地面模拟钻孔内进行静态爆破试验，模拟钻孔的孔径与指定的顶板顺层钻孔孔径相同，在静态爆破试验过程中若模拟钻孔内发生冲孔现象，则需在步骤一筛选出的无声破碎剂中加入减水剂进行改良，改良后的无声破碎剂方可用于顶板顺层钻孔的静态爆破；

步骤四，施工顶板顺层钻孔：沿顶板施工3～5个顶板顺层钻孔，各个顶板顺层钻孔轴线之间的间距为1～2 m，各个顶板顺层钻孔的长度均为150～200 m，各个顶板顺层钻孔的孔径均小于300 mm，各个顶板顺层钻孔的轴线均平行于煤层和顶板交界面且距煤层距离0.8～2.6 m；

步骤五，装药：顶板顺层钻孔完钻、清孔后，即可向顶板顺层钻孔中装入步骤三中改良后的无声破碎剂，顶板顺层钻孔的全孔段装药；

步骤六，顶板顺层钻孔的静态爆破：在顶板顺层钻孔装药结束后，无声破碎剂开始水化反应，对顶板顺层钻孔的孔壁产生径向压应力和拉应力，当拉应力超过顶板岩石的抗拉强度时，顶板顺层钻孔周围产生裂缝并逐渐延伸至煤层和顶板的交界面，在顶板岩石中建立了瓦斯运移产出的通道；