赤峪煤矿C1201工作面深孔预裂爆破强化增透抽采应用研究

作     者：张超 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘健

授予年度：2018年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：深孔预裂爆破 瓦斯抽采 相似模拟 松动半径 

摘      要：针对我国深部煤层开采存在着的瓦斯压力大、煤层透气性差以及瓦斯抽采困难的难题,以赤峪煤矿C1201工作面区域作为试验区域,采用深孔预裂爆破技术对煤层进行卸压增透。通过对国内外深孔爆破强化增透技术和机理的总结,以理论研究为基础,结合相似模拟试验的结果,将深孔预裂爆破试验方案应用于赤峪煤矿C1201工作面。最后通过考察赤峪煤矿C1201工作面实测瓦斯抽采数据,对深孔预裂爆破强化增透抽采技术在低透气性高瓦斯煤层中的适用效果进行了系统研究。本文主要完成了以下工作:首先通过对煤层瓦斯赋存和流动理论的分析总结,得出影响煤体吸附性能的因素有煤体本身性质、瓦斯特性以及外界因素,并对含瓦斯煤体的特性进行了分析总结。之后通过总结国内外研究现状,从理论层面上分析了深孔预裂爆破卸压增透的作用机理,探讨了爆炸冲击波、应力波、爆生气体、瓦斯压力以及控制孔的作用机理。总结得出:爆炸冲击波作用于煤体形成粉碎区并衰减为应力波,应力波作用于煤体产生大量的裂隙,遇到自由面反射拉伸进一步扩展裂隙,并在爆生气体和瓦斯压力的共同作用之下,裂隙发育的更加丰富,形成了裂隙圈;其次,在相似理论的指导下,根据原始煤岩的力学参数确定配比材料和方案。通过超动态应变仪和网络并行电法仪多手段检测模型裂隙发展规律。试验结果表明:炸药在煤岩交界处爆炸后,煤体在冲击波的作用下先受压、后受拉,并且随着传播距离的增大,冲击波的能量不断衰减。通过网络并行电法仪测量结果可以得知爆破后的模型电阻率急剧升高,表明煤体内部的通电道路被截断、阻隔,侧面反映裂隙在煤体内部发育良好,煤层透气性明显改善。同时确定了爆破的松动范围为4.5m。最后,根据赤峪煤矿C1201工作面实时测量的数据可以看出,深孔预裂爆破后的瓦斯抽采浓度是之前的1.9～3.2倍,瓦斯抽采流量为之前的1.4～2.6倍,且有效松动半径为4.5m,表明深孔预裂爆破有效的改善了煤层透气性差、瓦斯抽采困难的局面,值得推广使用。