提高煤矿瓦斯抽放效果的控制爆破技术

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2006.03.005 第28卷第3期 北京科技大学学报 Vol.28 No.3 2006年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar,2006 提高煤矿瓦斯抽放效果的控制爆破技术 龚 敏1)刘万波2)王德胜1)伍厚荣2) 陈太明2》邱德才2) 1)北京科技大学土木与环境环境工程学院，北京1000832)四川广能集团，广安610031 摘要瓦斯抽放是我国治理瓦斯灾害的主要措施，目前抽放率较低，采用控制爆破技术进行提 高瓦斯抽放效果的研究，解决了在高瓦斯煤层爆破的安全起爆、长水平炮孔中的装药技术和炸药 品种的选择等问题.爆破后瓦斯自排量较非爆区提高5倍以上，抽放率提高明显，抽放时间缩短 1/3以上. 关键词瓦斯抽放；控制爆破；煤层 分类号TD712+.61 瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯事故的根本措施 1试验条件 但是我国煤矿的总体瓦斯抽放率很低，一个主要 原因是95%以上的高瓦斯和突出矿井所开采的 该井田煤系地层为二迭纪龙谭组，为海陆交 煤层属低透气煤层，瓦斯的抽放难度大[]多年 相的含煤沉积，含煤1~4层，分别为K1(K,K), 来，如何提高煤层的瓦斯抽放率一直是煤矿安全 K2,K3煤层，主要开采煤层为K1(K,K),煤系 生产中亟待解决的难题 地层总厚度114~135m.现两煤层位于煤系底 利用爆破方法是提高煤矿瓦斯抽放率的有效 部，煤层赋存状态见图1.有两个生产水平(572m 手段.它的原理是利用爆炸瞬间产生的高压气体 和680m水平)，全矿煤炭年产量75万t. 对周围介质做功，同时利用不耦合装药的空腔爆 Γ2995522 119°5532"7 破理论和聚能导向作用，使煤层形成控制有序的 E:H=50-180m 63-73° 裂隙网，从而提高煤层的透气性.20世纪80年代 817 817平羽 后我国开始这方面的研究，有的学者采用爆炸能 690凤# 67 量转换进行瓦斯孔爆破[2]及切缝管爆破以保证 572主平酮口 成形[3).但是炮孔长度小，最长不超过8m;对于 S+C2 P +P3 超长炮孔控制预裂爆破，在阳泉、鹤壁、平顶山等 图1煤层赋存情况图 地进行的试验，爆破孔采用70~100mm的孔 Fig.1 Occurrence of the coal bed preservation 径，最大装药长度达到了41m46),爆破后瓦斯抽 放率明显提高，但是装药只能用流动性能良好的 试验区位于23051工作面，工作面走向长 粉状炸药如铵锑炸药，对于含水炮孔不能运用；用 170m,倾斜长1250m.开采层K?煤层为单一复 压风装药时喷撒在巷道的炸药较多，施工存在安 合煤层，煤层平均厚度1.44m,含夹矸1~2层， 全隐患；另外，只能进行满孔装药，装药量无法控 煤的普氏系数f=0.5一1.0.经测定为高瓦斯突 制，实际装药量过大，对煤层顶底板的破坏作用较 出煤层，煤层瓦斯压力1.08~5.86MPa,K好煤层 大，爆破效果不可控制，广泛推广较为困难. 瓦斯含量13.16~14.28m3t1,煤层透气性系数 通过在四川某煤业公司的多次试验，对存在 λ=1.469×106m3.Pa1.d1,属低透气性难抽 上述问题的起爆方法、含水孔爆破、爆破参数等进 煤层 行了针对性研究，成功解决了超长水平炮孔的装 该矿的瓦斯抽放方式为采用超前钻孔、在风 药技术，取得了令人满意的抽放效果. 港沿煤层打顺层孔进行抽放的方法，采煤工作面 机、风巷顺层钻孔沿煤层布置，钻孔长度80~120 收稿日期：2005-06-09修回日期：200506-28 m,钻孔间距3m,开孔孔径115mm,终孔孔径87 作者简介：龚敏(1963一)，男，副教授，博士 65mm

第 2 8 卷 第 3 期 2 0 0 6 年 3 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e rs it y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o gy B e 幼i n g V o l . 2 8 N 0 . 3 M a r . 2 0 0 6 提高煤矿瓦斯抽放效果的控制爆破技术 龚 敏l) 刘 万 波2) 王 德胜 L) 伍厚荣2) 陈 太 明2) 郑 德 才 “ ) 1 ) 北京科技大学土木与环境环境工程学院 , 北京 1 0 0 0 8 3 2) 四 川广能集团 , 广安 6 10 03 1 摘 要 瓦斯抽放是我国治理瓦斯灾害的主要措施 , 目前 抽放率较低 . 采用控 制爆破技 术进 行提 高瓦斯抽放效果的研究 , 解决 了在高瓦斯煤 层爆破 的安 全起爆 、 长水平炮孔 中的装药技 术和炸药 品种 的选择等间 题 . 爆破后瓦斯 自排量 较非爆 区提 高 5 倍 以 上 , 抽放 率提高 明显 , 抽放时 间缩短 1/ 3 以上 . 关键词 瓦斯抽放 ; 控制爆破 ; 煤层 分类号 T D 7 1 2 + . 6 1 瓦斯抽放是 防治煤矿 瓦 斯事故 的根本措施 . 但是 我 国煤 矿 的总 体瓦 斯 抽 放率 很 低 , 一 个 主要 原 因是 95 % 以 上 的高 瓦 斯 和 突 出矿 井所 开 采 的 煤层属 低 透气煤层 , 瓦斯 的抽放难度 大川 . 多年 来 , 如何提 高煤层 的瓦斯 抽放率 一 直是 煤 矿安 全 生产 中函待解决 的难题 . 利用爆破方法 是提 高煤矿 瓦斯抽放 率的有效 手 段 . 它的原理 是利用爆炸 瞬 间产 生的高 压 气体 对周 围介质做功 , 同时 利 用不 藕合装 药 的 空腔 爆 破理 论和聚 能导 向作用 , 使煤 层 形成 控 制有序的 裂 隙 网 , 从 而提高 煤层 的透气性 . 20 世纪 80 年代 后 我国开 始这方 面 的研究 , 有的学者采用爆炸能 量 转换进 行 瓦 斯孔爆破 2[] 及 切 缝 管 爆破 以保证 成 形 3[] . 但是 炮孔 长度小 , 最 长 不超 过 s m ; 对 于 超 长炮 孔控制预裂 爆破 , 在 阳泉 、 鹤壁 、 平 顶 山等 地进行 的试 验 , 爆 破 孔采 用 小70 一 1 0 m m 的 孔 径 , 最大 装药 长度达到 了 41 m 「4 一“ 〕 , 爆破后 瓦 斯抽 放率明显 提高 , 但是 装 药只 能用 流 动性 能 良好 的 粉状炸药如钱锑 炸药 , 对于含 水炮孔不能运 用 ; 用 压风装药 时喷 撒在 巷道 的炸 药 较 多 , 施 工存 在安 全 隐患 ; 另外 , 只能进 行满 孔 装药 , 装 药量 无 法控 制 , 实际装药量过大 , 对煤层顶底板 的破坏 作用较 大 , 爆破效果 不可控 制 , 广泛 推广较 为 困难 . 通过 在四 川某煤业 公 司的多次试 验 , 对存在 上述 间题 的起爆方法 、 含水 孔爆破 、 爆破参数等进 行 了针对 性研 究 , 成 功解 决 了超 长 水平 炮 孔 的 装 药技术 , 取得 了令 人满意 的抽放效 果 . 收稿 B期 : 2 0 0 5 一 0 6习9 修回 日期 : 2 00 5一6 一 2 5 作者简介 : 龚敏 ( 1 9 6 3一 ) , 男 , 副教授 , 博士 1 试验条件 该井 田 煤系 地层 为 二 迭纪 龙谭组 , 为海 陆交 相 的含煤沉积 , 含煤 1 一 4 层 , 分别 为 K l ( K } , K圣) , K Z , K 3 煤层 , 主 要 开 采煤 层 为 K I ( K I , K子) , 煤系 地层 总 厚度 1 14 一 1 35 m . 现 两 煤层 位于煤 系底 部 , 煤层赋 存状态 见图 1 . 有两个 生产水平 ( 5 72 m 和 68 0 m 水平 ) , 全矿煤炭年 产量 75 万 t . 厂2 9 9 0 55 ’ 2 2 n 1 19 0 5 5 ’ 32 ” 门 州: H = 50一 180 m 63 0 一 7 3 0 图 l 煤层赋存情况图 F ig . 1 0 e e ur er n ce o f the e o a I b e d P er s e r v a t i o n 试验 区 位于 2 3 0 51 工 作 面 , 工 作 面 走 向 长 17 0 m , 倾斜长 1 2 5 0 m . 开 采 层 K 圣煤层 为 单一 复 合煤 层 , 煤层 平均厚 度 1 . 4 m , 含 夹研 1 一 2 层 , 煤的普 氏系数 f = 0 . 5 一 1 . 0 . 经 测定 为高 瓦斯 突 出煤层 , 煤层 瓦斯压力 1 . 08 一 5 . 86 M aP , K圣煤层 瓦斯含 量 13 . 16 一 14 . 28 m ” · t 一 1 , 煤层透气性 系数 几 = 1 . 4 6 9 x i 0 一 “ m 3 · P a 一 ` · d 一 ’ , 属 低透 气 性难抽 煤层 . 该矿 的瓦斯抽 放方 式 为 采 用超前钻孔 、 在 风 巷沿煤层打 顺 层孔 进 行抽放 的方法 , 采 煤工作 面 机 、 风 巷顺层 钻孔沿煤层 布置 , 钻孔 长 度 80 一 120 m , 钻孔 间距 3 m , 开孔 孔 径 1 1 5 m m , 终孔孔 径 8 7 一 6 5 m m ’ DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2006. 03. 005

·224 北京科技大学学报 2006年第3期 2超长水平孔爆破设计 则保持了较高的条纹级数；从各剖面最大级数比 较，集中药包为15.98级，中垂线上为21.5级， 2.1柱状药包爆破特点及应力场 45线方向4.5级，端部延长线2.5级.因此柱状 凡是长径比大于6的均属柱状药包.瓦斯孔 药包爆破时对两端，特别是对巷道壁的破坏是有 控制爆破药包长度一般都大于15m,直径不超过 限的，主要作用区间位于药包的中垂线方向 120mm,长径比远大于6.由于研究手段的落后， 2.2钻孔长度及孔距 过去对此类问题的研究都是以球形集中药包爆破 根据实验模型研究及数值模拟分析（另文给 理论为前提，设计计算的基础也是按照集中药包 出)，在井下爆破时爆破孔孔径一般取87mm,爆 公式计算.但是两种装药结构的爆轰波传播规律 破孔与空孔孔距增加到6m 有本质的不同，导致最后爆破参数设计计算与实 2.3装药及起爆技术 际情况差别很大 近水平煤层装药技术是能否成功的关键.经 采用新型全息技术针对实际应用的柱状药包 过反复模索，最终确定了能够自主调节炸药品种、 进行了应力场模拟和计算，图2是t=40s时实 多种手段相结合的办法，突破了以往的技术瓶颈， 拍的两种药包爆炸后的应力场图，图3是依据全 实现了易于操作、作业安全、炸药量可调等关键目 息图和动态条纹判读准则[)]计算出的集中爆破 标.不仅可用煤矿铵梯炸药，也可用乳化炸药，解 载荷任意方向和柱状药包中垂线、45°线、端部延 决了含水抽放孔爆破问题.但需指出的是，在高 长线方向最大条纹级数（最大剪应力）随距离变化 瓦斯条件下实施控制爆破，必须严格遵守《爆破安 的规律 全规程》(GB6722一2003)有关规定.为避免装药 长度过长产生管道效应，确定用煤矿安全导爆索 进行传爆，采用专门设计的复式电爆网络+导爆 索系统起爆. 2.4装药结构及装药量 由于试验段煤层仅1.5m厚，装药量不宜过 大，故采用不偶合装药，不偶合系数一般取为1.2 图2柱状药包(a)和集中药包(b)应力场全息图 ~1.8.在保证爆破效果的前提下，线装药密度为 Fig.2 Holo-interferometry patterns of linear (a)and concen- trated explosion charges (b) 1.07~1.69kgm1,每孔最大装药量为70kg,表 1是爆破孔部分参数表 25i 一集中药包任意方向（爆源为原点） 表1部分爆破孔爆破参数表 20 ◆柱状药包45°方向 Table 1 Blasting parameters in some holes of explosion ,柱状药包中垂线方向 ◆柱状药包端部延长线方向 装药长 装药 线装药密度/ 10 孔号 度/m 量/kg (kg"m-1) 0 51 25.3 38 1.50 53 41.4 防 1.08 -10 55 27.6 防 1.30 15 57 23.0 30 1.30 -20 6 90 41.4 55 1.33 x/cm 92 39.1 50 1.29 图3集中药包与柱状药包不同方向条纹级数的比较 94 20.7 30 1.45 Fig.3 Contrast of fringe orders in different direction for linear and concentrated explosion charge 98 39.1 45 1.15 100 48.3 60 1.24 从集中药包所形成的应力场来看，以爆炸点 102 34.5 37 1.07 为中心向四周任意射线方向应力条纹的变化都有 104 41.4 60 1.45 相同的规律.柱状药包应力场在不同方向存在较 106 41.4 70 1.69 大差异：两端部应力条纹始终维持在较低的水平 (图3中最大级数不超过2.5级)，在中垂线方向

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 6年第 3期 2 超长水平孔爆破设计 2 . 1 柱状药 包爆破特点及应 力场 凡是长 径比大 于 6 的均 属柱 状药 包 . 瓦 斯孔 控制 爆破药 包长 度一般都大 于 巧 m , 直径不超 过 12 0 m m , 长径 比远 大于 6 . 由于研究手段 的落后 , 过去对 此类 间题的研 究都是 以球形 集中药包爆破 理论 为前提 , 设 计计算的基 础 也是 按照 集中药包 公式计算 . 但是两 种装药结构 的爆轰波传播规律 有本质的不 同 , 导 致最 后爆 破参 数设计 计算 与 实 际情况差 别很大 . 采用 新型全 息技术针对 实际应 用的柱状 药包 进行了应力 场模拟 和 计算 , 图 2 是 t = 40 娜 时实 拍 的两种药包爆炸后 的应 力 场 图 , 图 3 是 依据全 息图和 动态 条 纹 判 读准 则 7[] 计算出 的 集 中爆破 载荷 任意方 向和柱 状 药包 中垂 线 、 45 ’ 线 、 端部延 长线方 向最大条纹级 数 (最 大剪应 力 )随距 离变化 的规律 . 图 2 柱状药包 ( a) 和集 中药包 ( b) 应力场全息图 F ig . 2 H Ol -o i n t e r fe r o m e t叮 p a t t e nr s o f Ii ne ar 《 a ) 仙d co cn eu · t ar t e d e却IOS i o n c h ar g e s ( b l 任意方向 (爆源 为原点 ) 则 保持 了较高的条纹 级数 ; 从各剖面最 大级 数 比 较 , 集 中药 包 为 15 . 98 级 , 中垂 线上 为 2 1 . 5 级 , 4 50 线方向 4 . 5 级 , 端部延 长 线 2 . 5 级 . 因此 柱状 药包爆破 时对 两 端 , 特 别 是 对巷 道 壁 的破 坏是 有 限 的 , 主要 作用 区 间位 于药包 的 中垂 线方 向 . 2 . 2 钻孔 长度及孔 距 根 据实验 模型研 究及 数值模拟 分析 ( 另文 给 出 ) , 在井下爆破 时爆 破孔 孔 径 一般 取 87 m m , 爆 破孔 与空孔孔 距增加 到 6 m . 2 . 3 装药及起 爆技术 近水 平煤层装药 技术是能否成功 的关键 . 经 过 反复模索 , 最 终确 定 了能够 自主调节炸药品种 、 多 种手段 相结合的办法 , 突破 了 以往的技术瓶颈 , 实 现了 易于操作 、 作业 安全 、 炸药量 可调等关键 目 标 . 不仅 可用煤矿 按梯炸药 , 也可 用乳 化炸药 , 解 决 了含 水抽 放孔爆破 问题 . 但需 指出 的是 , 在 高 瓦斯条 件下 实施控制爆破 , 必须 严格遵守《爆破安 全规程》 ( BG 6 7 2 2一2 0 03 )有 关规 定 . 为避免 装药 长度过长 产生管道效应 , 确 定 用煤矿 安 全导 爆索 进行传爆 , 采 用专 门设 计的复式 电爆 网络 + 导爆 索系统起 爆 . 2 . 4 装药结构及装药量 由于试验 段煤 层仅 1 . 5 m 厚 , 装 药量 不宜 过 大 , 故采用 不偶合 装药 , 不偶 合 系数 一般 取 为 1 . 2 一 1 . 8 . 在保证爆破效果的前提下 , 线装 药密度为 1 . 07 一 1 . 6 9 k g · m 一 ` , 每孔最大装 药量 为 70 k g , 表 1 是 爆破孔部分参数表 . 表 1 部分爆破孔爆破参数表 aT b l e 1 B las t ign Pa r a m e t e sr i n 5 0 们口e h o l e s o f e x Pl os i o n ùj o 氏乙 2 l 5 l 0 孔号 争 : 袱 装药长 度 / m 装药 量 /吨 线装药密度 / ( k g · m 一 1 ) 5 1 2 5 . 3 3 8 1 . 50 08 ,O少气J 03 内à飞ó,、 ` 4 3 9 . 1 2 0 . 7 3 9 . 1 4 8 . 3 15 2 4 八U 4气7 53907248 4560373605 1024 - 2 3 4 5 6 ,J . 0 气口 0 11 ` . 1内乙 一 x/ C m 图 3 集中药包与柱状药包不 同方向条纹级数 的比较 F ig · 3 C o nt ar s t o f ifr n ge or d esr i n d i fe er n t d盼ec t i o n fo r li n e a r an d co nc e n t r a t e d e xP OIS i ou c h a r g e 从 集中药包所 形 成 的应 力 场来 看 , 以 爆炸点 为 中心 向四周 任意 射线方 向应力 条纹 的变化都有 相 同的规律 . 柱 状药包 应力 场在 不同方 向存在 较 大差异 : 两端部 应 力条纹 始终维持在 较低 的水平 ( 图 3 中最大级数 不 超过 2 . 5 级 ) , 在 中垂 线方向 10 6 4 1 . 4 7 0 1 . 6夕

Vol.28 No.3 龚敏等：提高煤矿瓦斯抽放效果的控制爆破技术 ·225· 2.5封孔方式及长度 0.011~0.019m3.h-1,51~55号孔爆破时，平均 由于炮孔为水平孔，无法用下向孔堵塞法，故 自排量0.014m3.h1;爆破邻近孔的瓦斯自排量 采用BQF-50A压风装药器和黄泥封孔，煤层水 为0.034~0.058m3·h-1,爆破孔自排量为0.068 平炮孔堵塞长度是非常重要的参数.与常规下向 ~0.266m3.h1,是对比孔的5~14倍.100~ 岩石孔爆破的堵塞相比，前者堵塞强度较低，此外 106号孔爆破时，由于该区段煤层裂隙发育，发生 下向孔因为要克服重力的作用，封孔长度可较短 了三次爆破孔与邻近空孔的贯穿，最为突出的是 一些.在瓦斯突出矿，爆破孔的最小堵塞长度不 106孔爆破后与107号贯通，后者自排量最高达 仅是保证爆破效果的基本条件，更重要的是只有 10.78m3·h-1,瓦斯含量为90%，爆破效果是明 不冲孔才能防止孔内爆破不致引起瓦斯爆炸.经 显的.如图6所示，从爆破后瓦斯抽放的前8d 过堵塞试验研究，确定最小堵塞长度为12~15 (横坐标为37-45d),所检测的55号爆破孔的百 m.图4是炮孔与堵塞结构图 米钻孔流量均明显高于56号爆破邻近孔和45号 1-雷管脚线 对比孔.三孔最大百米钻孔流量比较，爆破孔为 2-泥 3一燥装置 邻近孔的1.5倍，是对比孔的2.3倍，且前述两孔 4一制炸药结构 的累积抽放量远高于对比孔.从图7可知，在进 5一爆索 行抽放的39d(横坐标为第76天)以后，爆破孔的 77777n0 9-15m 百米钻孔流量较对比孔显著提高，对比孔与前8d 12-40m 比量上变化不大，最大百米钻孔流量前者是后者 图4炮孔结构图 的1.85倍，平均百米钻孔流量爆破孔是对比孔的 Fig.4 Hole structure 2.37倍 爆破试验及结果 22 55爆破孔 3 2.0 1.8 56邻近孔 在23051东风巷进行抽放孔控制爆破后，对 1.6 1.4 爆破后的瓦斯自排量、接抽等进行了观测.为便 1.2 1.0 于表述，将2004年7月14日作为数据记录的起 0.8 始日（即横坐标的第1天），此时还未开始抽放，测 0.6 0.4 得的均为瓦斯自排量，从8月15日即记录的第 0.2 45对比孔 37天开始进行瓦斯抽放.为比较抽放效果，同时 37 3839404142434445 时间d 在距试验区300m处的两个抽放孔(5号、45号 图6抽放期间（前45d)瓦斯抽出量的变化图 孔)进行了对比检测.图5是对比孔与爆破孔、爆 Fig.6 Change of gas drainage before 45 d from explosion 破邻近孔的自排量对比，图6和图7是抽放后45 d及76~99d的单孔百米钻孔瓦斯流量变化 5.5r 55燥破孔 0.19 55操破孔 4 0.17 . 0.15 . 45对比孔 013 3.0 57爆破孔 25 2.0 1.5 56爆破孔 0.07 80859095100 时间d 0.03 ←5对比孔 图7抽放期间(76d后)瓦斯抽出量的变化图 0.010 1015 20 25 Fig.7 Change of gas drainage after 76d from explosion 时间d 从宏观效果上看，从抽放开始（记录的第37 图5爆破后瓦斯自排量的对比图 Fig.5 Comparison of gas self-drainage after explosion 天)至抽放结束（至记录的第99天）只抽放了两个 月，在爆破后进行23052工作面回采开始至结束， 从瓦斯自排量看，对比孔的瓦斯自排量为 整个抽放试验区工作面没有一次瓦斯超标，充分

V o l 。 2 8 N o 。 3 龚敏等 : 提高煤矿瓦斯抽放效果的控制爆破技术 2 . 5 封孔 方式及长度 由于炮 孔为 水平孔 , 无法用 下 向孔 堵塞法 , 故 采 用 B Q F 一S OA 压风 装药器 和黄泥 封孔 . 煤层 水 平 炮孔堵塞长 度是 非常重 要 的参数 . 与常规下 向 岩 石孔爆破的堵塞相 比 , 前者堵塞强度较低 , 此外 下 向孔 因为要 克 服重力 的 作用 , 封孔 长 度可 较 短 一 些 在 瓦斯 突 出矿 , 爆破 孔 的最 小堵 塞长 度 不 仅是保 证爆破 效 果 的基 本条件 , 更 重 要 的是 只有 不 冲孔才能 防止孔 内爆破 不致 引起 瓦 斯爆炸 . 经 过 堵塞试 验研 究 , 确 定 最 小堵 塞 长 度 为 12 一 1 5 m . 图 4 是炮孔与堵塞结构 图 . 2 3 乡 5 1一 雷管脚线 2一 泥 3 一爆装置 4 一制炸药结构 5一爆索 侧沁今 Z 喇夕 _ 9 ~ 1 5 m 2礴O m 图 4 炮孔结构图 F i g . 4 H o l e s t r u e t u r e 0 . 0 1 1 一 0 . 0 1 9 m 3 · h 一 ` , 5 1 一 5 5 号 孔爆破 时 , 平均 自排量 0 . 01 4 衬 · h 一 1 ; 爆破 邻 近孔 的 瓦斯 自排量 为 0 . 0 3 4 一 0 . 0 5 8 m 3 · h 一 ` , 爆破孔 自排量 为 0 . 0 6 8 一 0 . 2 6 6 m 3 · h 一 ` , 是对 比孔 的 5 一 1 4 倍 . 10 0 一 10 6 号孔 爆破 时 , 由于该 区段 煤层裂 隙发 育 , 发 生 了三次爆破 孔与邻 近 空孔 的贯 穿 , 最 为 突 出的是 10 6 孔爆破后 与 10 7 号 贯 通 , 后 者 自排 量 最高达 10 . 78 时 · h 一 ` , 瓦 斯含 量 为 90 % , 爆 破 效 果 是 明 显的 . 如 图 6 所 示 , 从 爆破 后 瓦 斯 抽放 的 前 s d (横 坐标为 37 一 4 5 d) , 所 检测 的 5 号爆破 孔的 百 米钻孔流量 均明显高于 56 号爆破邻近孔和 45 号 对 比孔 . 三 孔 最 大百 米 钻孔 流量 比较 , 爆 破孔 为 邻近 孔的 1 . 5 倍 , 是对 比 孔的 2 . 3 倍 , 且前述两 孔 的 累积 抽放量 远 高 于对 比 孔 . 从 图 7 可 知 , 在 进 行抽放的 39 d( 横坐标为 第 76 天 ) 以后 , 爆 破孔 的 百米 钻孔流 量较对 比孔 显著提高 , 对 比 孔与前 s d 比量 上变化 不大 , 最 大百 米钻孔 流量 前 者是 后 者 的 1 . 8 5 倍 , 平均 百米钻 孔流量爆破孔是 对 比孔的 2 . 3 7 倍 . 内乙nU . R6 … ù, 2- . . 10142 八O 64 … ǎU 八U O ǎ 一公 · 飞娓常据兴啊冲í ìlesL 20 6 八j 3 爆破试验及 结果 在 2 3 0 51 东风巷 进行 抽 放孔 控制 爆破 后 , 对 爆破后 的瓦斯 自排 量 、 接抽 等进 行了观 测 . 为 便 于表述 , 将 2 0 04 年 7 月 14 日作为 数据记 录 的起 始 日 ( 即横 坐标 的第 1 天 ) , 此 时还未开始抽 放 , 测 得的均 为瓦 斯 自排 量 , 从 8 月 巧 日即记 录 的 第 3 7 天 开始进行瓦斯抽放 . 为 比较抽 放效果 , 同 时 在距试 验 区 3 0 m 处 的 两 个 抽放 孔 ( 5 号 、 45 号 孔)进行了对 比检测 . 图 5 是对 比孔与爆破孔 、 爆 破邻近 孔的 自排量对 比 , 图 6 和 图 7 是 抽放后 4 5 d 及 76 一 9 d 的单 孔百米 钻孔瓦斯 流量 变化 . 图 6 抽放期间 (前 45 d) 瓦斯抽出量的变化图 F i g . 6 C h a n g e o f g as d r a 1n a g e b e fO er 4 5 d f r 0 m e x Pl o s i 0 n 05 、nUùJO ` 72 图4523-1 ǎ又 · 啊飞à璐曰阳据兴冲\ 0 . 19 0 . 1 7 ǎ 一公 · 咧殡刃阵飞í 5 # 对比孔 时间 d/ 抽放期间 ( 76 d 后 )瓦斯抽出量 的变化图 ù、 ,j I Q 产 , 护ù、氏J I j J I ,1. on ù n ónU . … 八曰nU no 八UO 巧d/ 2 0 2 气 时间 O 、ér o 刀l占 F ig . 5 F i g . 7 C h a ng e o f g as d r ia n a ge a ft e r 76 d fr 0 m ex P l 0 s i 0 n 图 5 爆破后瓦斯 自排量 的对比图 C o m P iar s o n o f g a s s e lf- d r a i n a 罗 a ft e r e x P l o s i o n 从瓦 斯 自排 量 看 , 对 比孔 的 瓦 斯 自排 量 为 从 宏观效果 上 看 , 从 抽 放 开 始 ( 记 录 的第 37 天 ) 至抽放结束 (至记录 的第 9 天 ) 只抽放了两个 月 , 在爆破后进行 2 3 0 5 2 工作 面 回采 开始至结 束 , 整个 抽放试 验 区工 作 面没 有 一次 瓦 斯超 标 , 充 分

·226 北京科技大学学报 2006年第3期 证明了利用爆破技术增加瓦斯抽放量的有效性 果，减少瓦斯抽放的时间，节约瓦斯抽放的成本 该矿过去抽放时间至少三个月以上，因此控制爆 破方法减少抽放时间1/3~1/2. 参考文献 [1]马丕梁，范启炜，我国煤矿抽放瓦斯现状及展望，中国煤 4结论 炭，2004.30(2)：5 [2]邱贤德，阁宗岭，鲍安红，等.提高矿并瓦斯抽放率的一种 (1)从瓦斯自排量看，一般来说爆破孔的自 新技术.煤炭科学技术，1999,17(7)：1 排量高于邻孔，它们均高于没有爆破的对比孔，最 [3]王汉军，付跃升，蓝成仁.定向致裂瀑破法在煤矿瓦斯抽放 高达14倍以上. 中的应用研究.安全与环境学报，2001,1(4)：50 (2)在抽放初期，爆破孔、邻近孔的瓦斯排放 [4]赵青云，许英威.提高低透气性煤层抽排瓦斯量的试验研 明显高于远离爆破区域的对比孔，经过一段时间 究.矿业安全与环保，2002,29(1)：17 [5]李鸿宽，吴继园，刘思远，深孔预裂爆破强化抽敏低透气性 的抽放后，爆破孔与对比孔百米钻孔流量差距进 特厚煤层瓦斯的实贱.煤矿安全，2003,34(2)：12 步增大，但最终会逐步衰减并接近. [6]刘志忠.深孔预裂燥破强化抽放瓦斯的研究，黑龙江矿业 (3)瓦斯孔爆破时，相邻孔的瓦斯排放量效 学院学报，1997,7(2)：5 果也十分显著，在裂隙发育区段甚至超过爆破孔 [7]粪敏，于亚伦，佟景伟.操破等差与等和条纹图分析方法探 的瓦斯排放量 讨.爆炸与冲击，1997,17(3)：265 (4)采用控制爆破技术可以提高瓦斯抽放效 Controlled blasting technique to improve gas pre-drainage effect in a coal mine GONG Min,LIU Wanbo2),WANG Desheng,WU Hourong2),CHEN Taiming2),QIU Decai2) 1)Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Sichuan Guangneng Group,Guangan 610031,China ABSTRACT Gas pre-drainage is the main solution to solve gas disaster problems.The efficiency of gas pre-drainage,however,is low by far.The method of controlled blasting was investigated to improve the ef- fect of gas pre-drainage.Such problems as safe ignition in high-gas coal bed,charging technique in a long horizontal borehole,and selection of explosives were solved.After the blasting,the amount of gas self- drainage is more than 5 times that in the non-blasting area,the efficiency of gas pre-drainage is improved, and pre-drainage time is less than 2/3 of the original time. KEY WORDS gas pre-drainage;controlled blasting;coal bed

2 2 6 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 6 年第 3 期 证明了利用爆破 技术增 加 瓦斯抽放 量 的有效性 . 该矿过去抽放时 间至 少三 个月 以上 , 因此 控制爆 破方法减少抽放时间 1/ 3 一 1/ 2 . 果 , 减少瓦斯抽放的时 间 , 节 约瓦斯抽放的成本 . 参川圈 I J , es J ,J. 453 r .L f Lr. , , .J 76 res . r.L 4 结论 ( 1) 从瓦 斯 自排量看 , 一 般来说爆 破孔 的 自 排量 高于邻 孔 , 它 们均高 于没有爆破 的对 L匕孔 , 最 高达 14 倍以上 . ( 2) 在抽放 初期 , 爆破孔 、 邻近 孔的瓦 斯排放 明显高于 远离爆 破区域的对 比 孔 , 经过 一段 时 间 的抽 放后 , 爆破 孔 与对 比孔 百 米钻孔 流量 差距 进 一 步增大 , 但最 终会逐步衰减并接近 . ( 3) 瓦斯孔 爆破时 , 相邻 孔 的瓦 斯排放量 效 果也 十分显著 , 在裂 隙发育 区 段甚 至超过爆破 孔 的瓦 斯排放量 . ( 4 ) 采 用控制爆破 技术可 以提 高瓦斯抽放效 考 文 献 马不梁 , 范启炜 . 我国煤矿 抽放瓦 斯 现 状及 展望 . 中国煤 炭 , 2 0 0 4 , 3 0 ( 2 ) : 5 邱贤德 , 阎宗岭 , 鲍安 红 , 等 . 提高矿 井瓦斯抽 放率的一 种 新技术 . 煤炭科学技术 , 1 9 99 , 27 ( 7 ) : l 王汉军 , 付跃升 , 蓝成仁 . 定向致 裂爆 破法在煤矿瓦斯抽放 中的应用研究 . 安全与环境学报 , 2 0 01 , 1 ( 4) : 50 赵青云 , 许英威 . 提高 低透气性煤 层抽排 瓦斯量 的试 验研 究 . 矿业安全与环保 , 2 00 2 , 2 9 ( 1 ) : 1 7 李鸿宽 , 吴继 园 , 刘思远 . 深 孔预裂爆破强化抽放低透气性 特厚煤层瓦斯的实践 . 煤矿安全 , 2 003 , 3 4( 2 ) : 12 刘志忠 . 深孔预裂爆破 强 化抽放瓦斯 的研 究 . 黑龙江 矿业 学院学报 。 19 9 7 , 7 ( 2 ) : 5 龚敏 , 于亚伦 , 咚景伟 . 爆破等差与等和 条纹 图分析方法探 讨 . 爆炸 与冲击 , 1 9 9 7 , 17 ( 3 ) : 2 6 5 C o n t r o ll e d b l a s t i n g t e e h n i q u e t o i m p r o v e g a s p r e 一 d r a i n a g e e ff e e t i n a e o a l m i n e G O N G 从 n l ) , 毛I u 肠 n 吞0 2 ) , w ;AN G esD 人e n g l ) , w u 场 u or n g Z ) , c H EN 介 i m i n g Z ) , Q l u D e Ca 艺2 ) 1 ) C i v il a n d E n vi or n m e n t al E n g i n e e r i n g S e l l o l , U in v e r s i t y o f S e i e n e e an d T e e h on l o g y B e ij i n g , B e ij i眼 10 0 0 8 3 , C h i n a 2 ) S i e h u an G au n g ne n g G or u p , G u a n g an 6 10 0 3 1 , C h i n a A B S T R A C T G a s P r e 一 d r a i n a g e 1 5 t h e m a i n s o l u t i o n t o s o l v e g a s d i s a s t e r p r o b l e m s . T h e ef f i e i e n e y o f g a s p r e 一 d r a in a g e , h o w e v e r , 1 5 l o w b y f a r . T h e m e t ho d o f e o n t or ll e d b l a s t i n g w a s i vn e s t i g a t e d t o im p r vo e t h e e f - fe e t o f g a s p r e 一 d r a i n a g e . S u e h p or b l e m s a s s a f e i g n i t i o n i n h ig h 一 g a s e o al b e d , e h a r g i吧 t e e h n i q u e i n a l o n g h o r i z o n t a l b o r e h o l e , a n d s e l e e t i o n o f e x p l o s ive s w e r e s o l v e d . fA t e r t h e b l a s t i n g , t h e a m o u n t o f g a s s e lf - d ar i n a g e 1 5 m o er t h a n 5 t i m e s t h a t i n t h e no n 一 b l a s t i n g a r e a , t h e e ff i e i e n e y o f g a s P r e 一 d ar i n a ge 1 5 im p or v e d , an d p r e 一 d r a i n a g e t im e 1 5 l e s s t h a n Z / 3 o f t h e o r i g i n a l t i m e . K E Y WO R D S g a s p r e 一 d r a i n a g e ; e o n t r o ll e d b l as t i n g ; e o a l b e d