發(fā)布時間：2020-05-10 20:41

【摘要】：針對我國低透氣性煤層難以增透的現(xiàn)狀,研究了高壓空氣爆破致裂煤層的增透機(jī)理,研發(fā)了煤層高壓空氣爆破的增透裝備,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程爆破控制及其監(jiān)控,成功進(jìn)行了多次室外露天試爆,從而形成了高壓空氣爆破增透成套技術(shù),并進(jìn)行了現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)。結(jié)果表明:高壓空氣爆破致裂增透技術(shù)能夠在低透氣性煤層取得較好的增透效果,可大幅增加煤層瓦斯的涌出量與抽采量,能夠縮短工作面的預(yù)抽時間,可加快工作面的推進(jìn)速度,能有效提高煤炭及煤層氣產(chǎn)量,為改善我國煤層的低透氣性難題開辟了一條新的途徑。
【圖文】：

體骨架發(fā)生強(qiáng)烈變形破壞，然后，高壓氣體沖擊波傳到鉆孔周圍煤體內(nèi)部，并在煤體內(nèi)部以應(yīng)力波的形式向深部傳播。在高壓空氣爆破應(yīng)力波作用下，煤體介質(zhì)單元發(fā)生切向拉伸和徑向壓縮。而當(dāng)切向拉伸應(yīng)力大于煤體的動抗拉強(qiáng)度時，煤體便會產(chǎn)生徑向裂隙，并隨著爆破應(yīng)力波的傳播而擴(kuò)展。當(dāng)爆破切向拉伸應(yīng)力衰減到低于煤體介質(zhì)動抗拉強(qiáng)度時，裂隙停止擴(kuò)展。在高壓空氣爆破應(yīng)力波傳播及裂隙擴(kuò)展的同時，高壓空氣體積迅速膨脹，充填徑向裂隙空間。在高壓氣體的尖劈作用下，煤層裂隙繼續(xù)擴(kuò)展，使爆破孔周圍形成交叉裂隙網(wǎng)，如圖1所示。圖1煤層裂隙擴(kuò)展示意2高壓空氣爆破致裂增透技術(shù)與裝備高壓空氣爆破致裂增透技術(shù)經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及煤礦現(xiàn)場工業(yè)化測試，在高壓帶壓作業(yè)中已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程爆破控制，安全高效，已形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)與裝備，產(chǎn)品整機(jī)內(nèi)所有設(shè)備都采用礦用防爆等級產(chǎn)品，其核心部件主要有:700L/min、35MPa壓縮機(jī)1臺，3.5m3/min、0.8MPa螺桿壓縮機(jī)1臺，600L/min、100MPa增壓泵1臺，高壓空氣壓縮機(jī)組，其功率為22kW，整機(jī)長×寬×高為900mm×1150mm×1350mm，流量700L/min，整機(jī)質(zhì)量480kg。爆破裝置可分為單點(diǎn)爆破與多點(diǎn)爆破，單點(diǎn)爆破比多點(diǎn)爆破的威力稍大，多點(diǎn)爆破比單點(diǎn)爆破的范圍更廣，可根據(jù)礦山現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇合適的爆破方式，如圖2所示。圖2高壓空氣爆破主要設(shè)備環(huán)境空氣先經(jīng)過高壓空氣壓縮機(jī)組壓縮，高壓空氣壓縮機(jī)組送出的壓縮空氣經(jīng)過高壓氣瓶進(jìn)入到增壓泵進(jìn)行壓縮，壓縮后的空氣壓力達(dá)到70MPa。當(dāng)壓力達(dá)到爆破裝置中剪切片所能承受的極限強(qiáng)度時，剪切片發(fā)生破壞，氣體突然劇烈釋放，對煤體產(chǎn)生巨大的沖擊效應(yīng)。高壓空氣爆破工作原理及流程如圖3所示。圖3高壓空氣爆破工

壓作業(yè)中已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程爆破控制，安全高效，已形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)與裝備，產(chǎn)品整機(jī)內(nèi)所有設(shè)備都采用礦用防爆等級產(chǎn)品，其核心部件主要有:700L/min、35MPa壓縮機(jī)1臺，3.5m3/min、0.8MPa螺桿壓縮機(jī)1臺，600L/min、100MPa增壓泵1臺，高壓空氣壓縮機(jī)組，其功率為22kW，整機(jī)長×寬×高為900mm×1150mm×1350mm，流量700L/min，整機(jī)質(zhì)量480kg。爆破裝置可分為單點(diǎn)爆破與多點(diǎn)爆破，單點(diǎn)爆破比多點(diǎn)爆破的威力稍大，多點(diǎn)爆破比單點(diǎn)爆破的范圍更廣，可根據(jù)礦山現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇合適的爆破方式，如圖2所示。圖2高壓空氣爆破主要設(shè)備環(huán)境空氣先經(jīng)過高壓空氣壓縮機(jī)組壓縮，高壓空氣壓縮機(jī)組送出的壓縮空氣經(jīng)過高壓氣瓶進(jìn)入到增壓泵進(jìn)行壓縮，壓縮后的空氣壓力達(dá)到70MPa。當(dāng)壓力達(dá)到爆破裝置中剪切片所能承受的極限強(qiáng)度時，，剪切片發(fā)生破壞，氣體突然劇烈釋放，對煤體產(chǎn)生巨大的沖擊效應(yīng)。高壓空氣爆破工作原理及流程如圖3所示。圖3高壓空氣爆破工作原理3高壓空氣爆破室外試驗(yàn)在爆破試驗(yàn)基地進(jìn)行高壓空氣爆破試驗(yàn)，所用的水泥試件中水泥與沙子比例為1∶3，試件長×寬為500mm×500mm×500mm、800mm×800mm×800mm兩種，鉆孔孔徑為65、70mm，鉆孔深度為400、500、550mm，在試驗(yàn)過程中高壓空氣加壓泵站最高壓力68MPa，不同規(guī)格建切片對應(yīng)試件爆破時壓力為35～56MPa，爆破裝備增壓情況如下:高壓系統(tǒng)末端壓力為10、15、25、30、35、40、45、50、55、60、65MPa時，時間分別為22.0、22.5、24.0、27.0、30.0、31.0、32.0、33.0、34.0、35.0、36.0min，測試時高壓系統(tǒng)容積約為70L。高壓空氣壓力在60MPa左右時，對水泥試件產(chǎn)生了強(qiáng)烈破壞，對斷裂塊組還原后，形成的裂隙與93

【參考文獻(xiàn)】

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