（二氧化碳爆破設(shè)備）@堅(jiān)硬煤層爆破裝置及方法，主要適用于硬度大、強(qiáng)度高且結(jié)構(gòu)致密的采空區(qū)堅(jiān)硬頂板爆破。首先向堅(jiān)硬頂板施工爆破鉆孔和監(jiān)測鉆孔至設(shè)定深度，將外置定點(diǎn)爆破裝置的注水管送入兩端采用超耐壓封孔器密封的爆破鉆孔內(nèi)。將頻率為6Hz的壓力水經(jīng)定點(diǎn)爆破裝置內(nèi)的出水口與靜態(tài)破碎劑均勻混合成漿液，若溫度監(jiān)測裝置監(jiān)測到溫度上升時(shí)，停止注水；當(dāng)溫度下降至初始溫度時(shí)，開展脈動(dòng)水力壓裂作業(yè)，依靠不同頻率壓力水的“水擊”和“水楔”作用，使巖層作用區(qū)域產(chǎn)生累積交變損傷。動(dòng)態(tài)壓裂過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測爆破鉆孔外接電子壓力表的數(shù)值波動(dòng)，若壓力數(shù)值大幅降低且監(jiān)測鉆孔內(nèi)有水流出，停止壓裂作業(yè)。該方法成本低，操作簡單，可有效提高頂板爆破效率。

1 .二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破裝置，其特征在于：它包括伸入爆破鉆孔內(nèi)的注水管，注水管上間隔設(shè)有多個(gè)定點(diǎn)爆破裝置，注水管的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有超耐壓封孔器，爆破鉆孔外部設(shè)有動(dòng)態(tài)脈動(dòng)壓裂裝置和溫度監(jiān)測裝置；所述的動(dòng)態(tài)脈動(dòng)壓裂裝置包括電子壓力表、注水軟管、溢流閥、膠管、變頻器、脈動(dòng)注水泵和貯水箱，電子壓力表安設(shè)在注水管連的端口位置，注水軟管一端與注水管外露端相連，另一端通過溢流閥將膠管連接起來，膠管分別連通至貯水箱及脈動(dòng)注水泵，脈動(dòng)注水泵通過電纜與變頻器連接；所述的溫度監(jiān)測裝置包括導(dǎo)線、信號(hào)集成器和溫度收集控制臺(tái)，導(dǎo)線的一端與爆破鉆孔內(nèi)熱電偶引出的導(dǎo)線相連，另一端與信號(hào)集成器相連，信號(hào)集成器與溫度收集控制臺(tái)相連。

2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破裝置，其特征在于：所述的注水軟上設(shè)有單向閥門。

3 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破裝置，其特征在于：所述的定點(diǎn)爆破裝置包括帶有縫槽的花管、將花管與注水管連為一體的管箍、花管的中間設(shè)裝有靜態(tài)破碎劑粉末的紗布袋，紗布袋的外側(cè)設(shè)有熱電偶的卡盤。

4 .二氧化碳爆破設(shè)備使用權(quán)利要求1、2或3所述裝置的堅(jiān)硬煤層頂板爆破方法，其特征在于：包括如下步驟：a .利用鉆機(jī)分別在堅(jiān)硬頂板內(nèi)施工爆破鉆孔和監(jiān)測鉆孔至設(shè)定深度；b .向爆破鉆孔內(nèi)輸送定點(diǎn)爆破裝置，先將一端封閉的注水管穿過超耐壓封孔器，然后在注水管上間隔距離連通多個(gè)定點(diǎn)爆破裝置一并送入爆破鉆孔內(nèi)，分別將多個(gè)定點(diǎn)爆破裝置上的熱電偶用導(dǎo)線沿注水管鉆孔外，在距離爆破鉆孔3m位置處，利用超耐壓封孔器對爆破鉆孔進(jìn)行密封；c .在爆破鉆孔的孔口設(shè)置動(dòng)態(tài)脈動(dòng)壓裂裝置和溫度監(jiān)測裝置，記錄定點(diǎn)爆破裝置中卡盤區(qū)域的孔壁溫度為T0；d .啟動(dòng)脈動(dòng)注水泵，調(diào)節(jié)變頻器將頻率為6Hz的壓力水經(jīng)溢流閥→注水軟管→單向閥門→注水管→定點(diǎn)爆破裝置，流動(dòng)到爆破裝置中裝有靜態(tài)破碎劑的紗布袋內(nèi)，在脈動(dòng)壓力水的往復(fù)沖擊作用下，水與紗布袋內(nèi)的靜態(tài)破碎劑充分混合成漿液，漿液滲流至卡盤與爆破鉆孔孔壁之間的區(qū)域；e .利用溫度收集控制臺(tái)記錄漿液反應(yīng)放熱過程中卡盤區(qū)域的放熱孔壁溫度T，若T>T0并持續(xù)上升時(shí)，關(guān)閉脈動(dòng)注水泵)；f .當(dāng)T持續(xù)降低并趨近于T0時(shí)，啟動(dòng)脈動(dòng)注水泵，持續(xù)脈動(dòng)注水至電子壓力表的壓力值上升后，調(diào)節(jié)變頻器，注水頻率在6Hz～20Hz之間交替變化；繼續(xù)注水至電子壓力表數(shù)值出現(xiàn)大幅度降低，關(guān)閉變頻器，保持壓力進(jìn)行注水，當(dāng)監(jiān)測鉆孔流出帶有白色晶粒的水時(shí)，耦合爆破結(jié)束。

5 .根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破方法，其特征在于：所述爆破鉆孔和監(jiān)測鉆孔相距5-10m。

6 .根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破方法，其特征在于：所述爆破裝置中紗布袋內(nèi)的靜態(tài)破碎劑粉末中添加有不溶水的惰性白色砂粒，粒徑范圍為40～60目，耐壓強(qiáng)度為50～60MPa。

7 .根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破方法，其特征在于：所述的卡盤內(nèi)選用的熱電偶型號(hào)為K型，靈敏度為0 .5℃，溫度檢測范圍為10～150℃，可承受壓力為5MPa。

二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破裝置及方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化碳爆破設(shè)備堅(jiān)硬煤層頂板爆破裝置及方法，尤其是二氧化碳爆破設(shè)備適用于硬度大、強(qiáng)度高且結(jié)構(gòu)致密的采空區(qū)堅(jiān)硬頂板爆破。

背景技術(shù)

隨著工作面不斷向前推進(jìn)，采空區(qū)遺留頂板長度及懸頂面積不斷加大，不僅容易造成瓦斯局部積聚，而且會(huì)受到上覆巖層及遠(yuǎn)地巖層的沖擊礦壓，很容易誘發(fā)頂板垮冒事故，因此需要對采空區(qū)頂板進(jìn)行預(yù)先爆破，使其有目的性地垮落下來并堆積在采空區(qū)內(nèi)，減少瓦斯積聚及頂板事故的發(fā)生。一般地，直接頂強(qiáng)度較低時(shí)依靠巖層自重進(jìn)行垮落，當(dāng)頂板巖層強(qiáng)度較大時(shí)，通常采用高壓水力壓裂或深孔爆破強(qiáng)制放頂?shù)确绞健Ｈ欢瑐鹘y(tǒng)放頂方式存在著一定的缺陷性，例如，高壓水力壓裂需要能夠提供大流量高壓水的注水設(shè)備，通常這類設(shè)備體積龐大，很難在采空區(qū)進(jìn)行開展工作，另外，對鉆孔的密封性要求很高，很難保證鉆孔內(nèi)部高壓水的連續(xù)性，另外單純的高壓水力壓裂方法不能夠控制鉆孔裂隙的擴(kuò)展方向；深孔爆破則需要填充大量的烈性詐要，容易在鉆孔內(nèi)部形成較強(qiáng)的沖擊波，對內(nèi)部巖層造成較大的應(yīng)力擾動(dòng)，存在誘發(fā)動(dòng)力災(zāi)害的安全隱患，且僅對鉆孔周圍圍巖的破壞程度較大，不易實(shí)現(xiàn)定向爆破。此外，若堅(jiān)硬頂板采高比較大且頂板預(yù)爆破范圍內(nèi)無分層現(xiàn)象時(shí)，傳統(tǒng)強(qiáng)制放頂方式爆破方向可控性較差。因此，針對上述存在的問題，亟需二氧化碳爆破設(shè)備新型安的頂板爆破裝置及方法，不僅能夠高效率弱化堅(jiān)硬頂板巖層強(qiáng)度，而且能夠保證增加巖層破碎度，防治沖擊地壓的出現(xiàn)。當(dāng)T持續(xù)降低并趨近于T0時(shí)，啟動(dòng)脈動(dòng)注水泵12，持續(xù)脈動(dòng)注水至電子壓力表7 的壓力值上升后，調(diào)節(jié)變頻器11，注水頻率在6Hz～20Hz之間交替變化；持續(xù)注水至電子壓 力表7數(shù)值出現(xiàn)大幅度降低，關(guān)閉變頻器11，保持壓力進(jìn)行注水，當(dāng)監(jiān)測鉆孔2流出帶有白色 晶粒的水時(shí)，耦合爆破結(jié)束。