CO2深孔預(yù)裂爆破方案

液態(tài)CO2煤層深孔預(yù)裂爆破強(qiáng)化預(yù)抽效果考察實(shí)施方案格目底礦業(yè)中井煤礦國(guó)家安全監(jiān)管總局信息研究院2015年1月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)簡(jiǎn)介 1二、實(shí)施方案 2三、施工安全技術(shù)措施 3（一）注意事項(xiàng) 3（二）試驗(yàn)安全技術(shù)措施 4一、液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)簡(jiǎn)介液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)是一種理念先進(jìn)、方法安全、效果顯著的爆破技術(shù)，屬于物理爆破技術(shù)，具有爆破過程無火花外露、爆破威力大、無需驗(yàn)炮、操作簡(jiǎn)便、不屬于民爆產(chǎn)品，其運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用獲豁免審批等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于采煤、清堵、建筑物拆除。因此，液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)有望取代炸藥預(yù)裂爆破、水力擴(kuò)孔、水力壓裂來強(qiáng)化提高煤層透氣性，快速消除突出危險(xiǎn)性或沖擊地壓。液態(tài)二氧化碳相變致裂屬于物理致裂過程，通過化學(xué)加熱液態(tài)二氧化碳，使其壓力劇增至130MPa~270MPa，高壓液態(tài)二氧化碳沖破定壓剪切片迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，體積膨脹600多倍，瞬間釋放的氣體膨脹能使鉆孔周邊煤體致裂；液態(tài)二氧化碳體積膨脹過程會(huì)吸收大量的熱量，能有效降低致裂范圍內(nèi)的煤體溫度，有利于抑制煤層自燃；液態(tài)二氧化碳相變致裂采用低壓?jiǎn)?dòng)（9v），比傳統(tǒng)爆破更安全，且不需要驗(yàn)炮，爆破后即可進(jìn)人，實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。液態(tài)二氧化碳相變致裂裝備結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1液態(tài)二氧化碳相變致裂裝備結(jié)構(gòu)示意圖二、實(shí)施方案為了充分考察爆破鉆孔的爆破影響半徑，保證試驗(yàn)地點(diǎn)在效果考察期間不受干擾，選擇在10903運(yùn)輸順槽掘進(jìn)迎頭后方未施工瓦斯抽采鉆孔的位置，施工1組鉆孔進(jìn)行測(cè)試。（一）鉆孔施工鉆孔布置如圖2所示，采取6#孔進(jìn)行爆破、抽采，其他鉆孔安裝U型壓差計(jì)進(jìn)行負(fù)壓監(jiān)測(cè)試驗(yàn)方案。其中6#孔作為預(yù)裂孔，預(yù)裂過后可安裝瓦斯抽采設(shè)備連接抽采管路進(jìn)行抽采。試驗(yàn)鉆孔的布置示意圖如圖2所示。圖2試驗(yàn)鉆孔布置圖初步計(jì)劃1月27日開始施工1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#、10#、11#鉆孔、最后施工6#鉆孔，然后對(duì)6#進(jìn)行爆破。步驟如下：對(duì)1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#、10#、11#鉆孔進(jìn)行鉆孔，設(shè)計(jì)孔深65m；施工完畢后進(jìn)行封孔處理，安裝U型壓差計(jì)；施工6#鉆孔，設(shè)計(jì)孔深60m，然后進(jìn)行爆破，爆破后抽出爆破器和連接管，及時(shí)進(jìn)行封孔處理、連接抽放管路進(jìn)行抽放，每天上下午兩次測(cè)量爆破孔的抽采濃度、負(fù)壓等指標(biāo)。連續(xù)不間斷觀察各觀測(cè)孔的U型壓差計(jì)數(shù)據(jù)變化情況，出現(xiàn)變化后需關(guān)閉該觀測(cè)孔，以免因漏風(fēng)因素對(duì)抽采半徑效果的考察產(chǎn)生影響。（二）施工要求礦方在嚴(yán)格執(zhí)行煤礦用液壓鉆機(jī)打鉆安全措施的條件下，施工直徑94mm的鉆孔。由于地質(zhì)條件的不確定性，鉆孔實(shí)際長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)長(zhǎng)度會(huì)存在一定的偏差，為了確保預(yù)裂釋放管處于煤層之中，要求打鉆隊(duì)長(zhǎng)準(zhǔn)確記錄每個(gè)鉆孔長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)，上報(bào)信息研究院技術(shù)人員，由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整鉆孔使用推桿的數(shù)量。設(shè)計(jì)6#鉆孔為預(yù)裂孔，采用7根串聯(lián)方式進(jìn)行預(yù)裂，釋放管長(zhǎng)度600mm。三、施工安全技術(shù)措施在液態(tài)二氧化碳相變致裂實(shí)施過程中，所有施工人員除均需嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》和礦井所有的安全施工措施外，還需要執(zhí)行與液態(tài)二氧化碳相變致裂相關(guān)的安全實(shí)施規(guī)程。（一）注意事項(xiàng)1）設(shè)備保存（1）注液設(shè)備安置在地面，需安排庫(kù)房值班人員妥善保管試驗(yàn)器材，無關(guān)人員禁止操作設(shè)備。（2）二氧化碳鋼瓶安置在通風(fēng)、陰涼處，發(fā)現(xiàn)鋼瓶有腐蝕、損傷、裂紋等缺陷時(shí)，及時(shí)向試驗(yàn)人員匯報(bào)并安排更換。2）設(shè)備灌裝（1）井下致裂前一天對(duì)儲(chǔ)液管進(jìn)行二氧化碳灌裝，做到隨用隨灌，不長(zhǎng)期保存。（2）灌裝前，無關(guān)人員離開庫(kù)房，試驗(yàn)人員對(duì)空壓機(jī)、注液泵性能進(jìn)行檢查，確保裝置一切正常時(shí)開始灌裝二氧化碳。（3）灌裝過程中，嚴(yán)格按照《液態(tài)二氧化碳預(yù)裂裝置操作手冊(cè)》，試驗(yàn)期間由信息研究院技術(shù)人員操作執(zhí)行，若出現(xiàn)漏氣應(yīng)及時(shí)停止，排查故障。（4）灌裝后，將儲(chǔ)液管兩端分別插到水中，檢驗(yàn)是否漏氣；灌裝前后對(duì)儲(chǔ)液管稱重，核實(shí)灌入液態(tài)二氧化碳的質(zhì)量；對(duì)線路進(jìn)行導(dǎo)通測(cè)試，確保線路正常；充裝完成后，上好兩端保護(hù)蓋。3）設(shè)備運(yùn)輸（1）儲(chǔ)液管長(zhǎng)1.3m，外徑73mm，灌裝液態(tài)二氧化碳后質(zhì)量約為32Kg。儲(chǔ)液管采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口鋼材加工而成，結(jié)實(shí)耐用，可重復(fù)使用500次，除了接通電路能啟動(dòng)爆破外，磕碰、撞擊、高溫都不會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生損壞。（2）儲(chǔ)液管在地面灌裝液態(tài)二氧化碳后，由礦方安排人員提前運(yùn)輸至試驗(yàn)地點(diǎn)。（3）實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行或是用不完的儲(chǔ)液管必須及時(shí)回收升井，妥善保管。（二）試驗(yàn)安全技術(shù)措施1）鉆孔施工由礦方負(fù)責(zé)。2）鉆孔施工嚴(yán)格按照信息研究院提供的實(shí)施方案施工。由礦方項(xiàng)目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，并安排專人對(duì)鉆孔施工負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場(chǎng)操作打鉆工等進(jìn)行鉆孔布置要求的專項(xiàng)指導(dǎo)，確保打鉆操作人員理解并掌握鉆孔施工要求。3）加熱器電流使用礦用發(fā)爆器進(jìn)行導(dǎo)電，由放炮隊(duì)爆破工進(jìn)行接通電流。由信息研究院安排專人對(duì)對(duì)爆破工講明操作要求。4）井下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，要先在井上進(jìn)行礦用發(fā)爆器試驗(yàn)，檢查礦用發(fā)爆器，只有發(fā)爆器性能能夠適應(yīng)井下變相致裂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后方可在井下使用。6）在進(jìn)行鉆孔預(yù)裂前安檢隊(duì)瓦斯檢查員檢查巷道內(nèi)瓦斯，只有當(dāng)瓦斯?jié)舛仍?.5%以下時(shí)，二氧化碳濃度在0.5%以下時(shí)，方可開始進(jìn)行試驗(yàn)。7）鉆孔預(yù)裂后，由通風(fēng)調(diào)度查看巷道內(nèi)探頭瓦斯?jié)舛?，只有巷道?nèi)瓦斯?jié)舛仍?.5%以下、二氧化碳濃度在0.5%以下時(shí)，瓦斯檢查工進(jìn)入巷道檢查巷道內(nèi)瓦斯和二氧化碳濃度，確認(rèn)都在0.5%以下時(shí)，其他人員方準(zhǔn)進(jìn)入底抽巷。如果有沖擊地壓危險(xiǎn)、瓦斯仍然高值或有其它異常，現(xiàn)場(chǎng)礦方人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，聯(lián)合各科室制定措施，進(jìn)行處置。8）撤人停電、警戒范圍：（1）撤人范圍：按照炸藥爆破安全規(guī)程執(zhí)行。（2）停電范圍：按照炸藥爆破安全規(guī)程執(zhí)行。9）液態(tài)