CO2深孔预裂爆破方案.doc

PAGE PAGE 5 液态CO2煤层深孔预裂爆破 强化预抽效果考察 实施方案 格目底矿业中井煤矿 国家安全监管总局信息研究院 2015年1月 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u 一、液态二氧化碳相变致裂技术简介 1 二、实施方案 2 三、施工安全技术措施 3 （一）注意事项 3 （二）试验安全技术措施 4 一、液态二氧化碳相变致裂技术简介 液态二氧化碳相变致裂技术是一种理念先进、方法安全、效果显著的爆破技术，属于物理爆破技术，具有爆破过程无火花外露、爆破威力大、无需验炮、操作简便、不属于民爆产品，其运输、储存和使用获豁免审批等优点，被广泛应用于采煤、清堵、建筑物拆除。因此，液态二氧化碳相变致裂技术有望取代炸药预裂爆破、水力扩孔、水力压裂来强化提高煤层透气性，快速消除突出危险性或冲击地压。 液态二氧化碳相变致裂属于物理致裂过程，通过化学加热液态二氧化碳，使其压力剧增至130MPa~270MPa，高压液态二氧化碳冲破定压剪切片迅速转化为气态，体积膨胀600多倍，瞬间释放的气体膨胀能使钻孔周边煤体致裂；液态二氧化碳体积膨胀过程会吸收大量的热量，能有效降低致裂范围内的煤体温度，有利于抑制煤层自燃；液态二氧化碳相变致裂采用低压启动（9v），比传统爆破更安全，且不需要验炮，爆破后即可进人，实现连续工作。液态二氧化碳相变致裂装备结构如图1所示。 图1液态二氧化碳相变致裂装备结构示意图 二、实施方案 为了充分考察爆破钻孔的爆破影响半径，保证试验地点在效果考察期间不受干扰，选择在10903运输顺槽掘进迎头后方未施工瓦斯抽采钻孔的位置，施工1组钻孔进行测试。 （一）钻孔施工 钻孔布置如图2所示，采取6#孔进行爆破、抽采，其他钻孔安装U型压差计进行负压监测试验方案。其中6#孔作为预裂孔，预裂过后可安装瓦斯抽采设备连接抽采管路进行抽采。试验钻孔的布置示意图如图2所示。 图2 试验钻孔布置图 初步计划1月27日开始施工1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#、10#、11#钻孔、最后施工6#钻孔，然后对6#进行爆破。步骤如下： 对1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#、10#、11#钻孔进行钻孔，设计孔深65m；施工完毕后进行封孔处理，安装U型压差计； 施工6#钻孔，设计孔深60m，然后进行爆破，爆破后抽出爆破器和连接管，及时进行封孔处理、连接抽放管路进行抽放，每天上下午两次测量爆破孔的抽采浓度、负压等指标。 连续不间断观察各观测孔的U型压差计数据变化情况，出现变化后需关闭该观测孔，以免因漏风因素对抽采半径效果的考察产生影响。 （二）施工要求 矿方在严格执行煤矿用液压钻机打钻安全措施的条件下，施工直径94mm的钻孔。由于地质条件的不确定性，钻孔实际长度与设计长度会存在一定的偏差，为了确保预裂释放管处于煤层之中，要求打钻队长准确记录每个钻孔长度等数据，上报信息研究院技术人员，由技术人员根据实际情况调整钻孔使用推杆的数量。 设计6#钻孔为预裂孔，采用7根串联方式进行预裂，释放管长度600mm。 三、施工安全技术措施 在液态二氧化碳相变致裂实施过程中，所有施工人员除均需严格遵守《煤矿安全规程》和矿井所有的安全施工措施外，还需要执行与液态二氧化碳相变致裂相关的安全实施规程。 （一）注意事项 1）设备保存 （1）注液设备安置在地面，需安排库房值班人员妥善保管试验器材，无关人员禁止操作设备。 （2）二氧化碳钢瓶安置在通风、阴凉处，发现钢瓶有腐蚀、损伤、裂纹等缺陷时，及时向试验人员汇报并安排更换。 2）设备灌装 （1）井下致裂前一天对储液管进行二氧化碳灌装，做到随用随灌，不长期保存。 （2）灌装前，无关人员离开库房，试验人员对空压机、注液泵性能进行检查，确保装置一切正常时开始灌装二氧化碳。 （3）灌装过程中，严格按照《液态二氧化碳预裂装置操作手册》，试验期间由信息研究院技术人员操作执行，若出现漏气应及时停止，排查故障。 （4）灌装后，将储液管两端分别插到水中，检验是否漏气；灌装前后对储液管称重，核实灌入液态二氧化碳的质量；对线路进行导通测试，确保线路正常；充装完成后，上好两端保护盖。 3）设备运输 （1）储液管长1.3m，外径73mm，灌装液态二氧化碳后质量约为32Kg。储液管采用优质进口钢材加工而成，结实耐用，可重复使用500次，除了接通电路能启动爆破外，磕碰、撞击、高温都不会对装置产生损坏。 （2）储液管在地面灌装液态二氧化碳后，由矿方安排人员提前运输至试验地点。 （3）实验无法进行或是用不完的储液管必须及时回收升井，妥善保管。 （二）试验安全技术措施 1）钻孔施工由矿方负责。 2）钻孔施工严格按照信息研究院提供的实施方案施工。由矿方项目负责人负责协调，并安排专人对钻孔施工负责人、现场操作打钻工等