CO2深孔预裂爆破方案

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...................................................51一、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2二、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。4#5#6#7#4m2m3m2m8#3#2m2m9#10#2m2#2m1#2m2m11#迎头φ94，深60m深65m深65m深65m深65m深65m深65m深65m深65m深65m深65m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：1)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；2)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，3每天上下午两次测量爆破孔的抽采浓度、负压等指标。3)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、4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。5（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、现场操作打钻工等进行钻孔布置要求的专项指导，确保打钻操作人员理解并掌握钻孔施工要求。3）加热器电流使用矿用发爆器进行导电，由放炮队爆破工进行接通电流。由信息研究院安排专人对对爆破工讲明操作要求。4）井下进行实验前，要先在井上进行矿用发爆器试验，检查矿用发爆器，只有发爆器性能能够适应井下变相致裂试验标准后方可在井下使用。6）在进行钻孔预裂前安检队瓦斯检查员检查巷道内瓦斯，只有当瓦斯浓度在0.5%以下时，二氧化碳浓度在0.5%以下时，方可开始进行试验。7）钻孔预裂后，由通风调度查看巷道内探头瓦斯浓度，只有巷道内瓦斯浓度在0.5%以下、二氧化碳浓度在0.5%以下时，瓦斯检查工进入巷道检查巷道内瓦斯和二氧化碳浓度，确认都在0.5%以下时，其他人员方准进入底抽巷。如果有冲击地压危险、瓦斯仍然高值或有其它异常，现场矿方人员应根据实际情况，联合各科室制定措施，进行处置。8）撤人停电、警戒范围：（1）撤人范围：按照炸药爆破安全规程执行。6（2）停电范围：按照炸药爆破安全规程执行。9）液态二氧化碳相变致裂试验前，由矿上组织，对参加实验的相关人员学习本措施。参加实验的人员必须固定，需要调整人员时，参加人员必须学习本措施，学习后方准上岗作业。打钻工区自主组织学习，打钻机组人员必须固定。10）该安全措施未涉及的部分均按矿相关规程严格执行。