（二氧化碳爆破設備）@堅硬煤層爆破裝置及方法，主要適用于硬度大、強度高且結構致密的采空區(qū)堅硬頂板爆破。首先向堅硬頂板施工爆破鉆孔和監(jiān)測鉆孔至設定深度，將外置定點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。將頻率為6Hz的壓力水經定點爆破裝置內的出水口與靜態(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，停止注水；當溫度下降至初始溫度時，開展脈動水力壓裂作業(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)域產生累積交變損傷。動態(tài)壓裂過程中，實時監(jiān)測爆破鉆孔外接電子壓力表的數值波動，若壓力數值大幅降低且監(jiān)測鉆孔內有水流出，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 .二氧化碳爆破設備堅硬煤層頂板爆破裝置，其特征在于：它包括伸入爆破鉆孔內的注水管，注水管上間隔設有多個定點爆破裝置，注水管的內外兩側分別設有超耐壓封孔器，爆破鉆孔外部設有動態(tài)脈動壓裂裝置和溫度監(jiān)測裝置；所述的動態(tài)脈動壓裂裝置包括電子壓力表、注水軟管、溢流閥、膠管、變頻器、脈動注水泵和貯水箱，電子壓力表安設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注水泵，脈動注水泵通過電纜與變頻器連接；所述的溫度監(jiān)測裝置包括導線、信號集成器和溫度收集控制臺，導線的一端與爆破鉆孔內熱電偶引出的導線相連，另一端與信號集成器相連，信號集成器與溫度收集控制臺相連。

2 .根據權利要求1所述的二氧化碳爆破設備堅硬煤層頂板爆破裝置，其特征在于：所述的注水軟上設有單向閥門。

3 .根據權利要求1所述的二氧化碳爆破設備堅硬煤層頂板爆破裝置，其特征在于：所述的定點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、花管的中間設裝有靜態(tài)破碎劑粉末的紗布袋，紗布袋的外側設有熱電偶的卡盤。

4 .二氧化碳爆破設備使用權利要求1、2或3所述裝置的堅硬煤層頂板爆破方法，其特征在于：包括如下步驟：a .利用鉆機分別在堅硬頂板內施工爆破鉆孔和監(jiān)測鉆孔至設定深度；b .向爆破鉆孔內輸送定點爆破裝置，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定點爆破裝置一并送入爆破鉆孔內，分別將多個定點爆破裝置上的熱電偶用導線沿注水管鉆孔外，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行密封；c .在爆破鉆孔的孔口設置動態(tài)脈動壓裂裝置和溫度監(jiān)測裝置，記錄定點爆破裝置中卡盤區(qū)域的孔壁溫度為T0；d .啟動脈動注水泵，調節(jié)變頻器將頻率為6Hz的壓力水經溢流閥→注水軟管→單向閥門→注水管→定點爆破裝置，流動到爆破裝置中裝有靜態(tài)破碎劑的紗布袋內，在脈動壓力水的往復沖擊作用下，水與紗布袋內的靜態(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記錄漿液反應放熱過程中卡盤區(qū)域的放熱孔壁溫度T，若T>T0并持續(xù)上升時，關閉脈動注水泵)；f .當T持續(xù)降低并趨近于T0時，啟動脈動注水泵，持續(xù)脈動注水至電子壓力表的壓力值上升后，調節(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值出現大幅度降低，關閉變頻器，保持壓力進行注水，當監(jiān)測鉆孔流出帶有白色晶粒的水時，耦合爆破結束。

5 .根據權利要求4所述的二氧化碳爆破設備堅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 .根據權利要求4所述的二氧化碳爆破設備堅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，耐壓強度為50～60MPa。

7 .根據權利要求4所述的二氧化碳爆破設備堅硬煤層頂板爆破方法，其特征在于：所述的卡盤內選用的熱電偶型號為K型，靈敏度為0 .5℃，溫度檢測范圍為10～150℃，可承受壓力為5MPa。

二氧化碳爆破設備堅硬煤層頂板爆破裝置及方法

技術領域

本發(fā)明涉及二氧化碳爆破設備堅硬煤層頂板爆破裝置及方法，尤其是二氧化碳爆破設備適用于硬度大、強度高且結構致密的采空區(qū)堅硬頂板爆破。

背景技術

隨著工作面不斷向前推進，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，而且會受到上覆巖層及遠地巖層的沖擊礦壓，很容易誘發(fā)頂板垮冒事故，因此需要對采空區(qū)頂板進行預先爆破，使其有目的性地垮落下來并堆積在采空區(qū)內，減少瓦斯積聚及頂板事故的發(fā)生。一般地，直接頂強度較低時依靠巖層自重進行垮落，當頂板巖層強度較大時，通常采用高壓水力壓裂或深孔爆破強制放頂等方式。然而，傳統(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備，通常這類設備體積龐大，很難在采空區(qū)進行開展工作，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，容易在鉆孔內部形成較強的沖擊波，對內部巖層造成較大的應力擾動，存在誘發(fā)動力災害的安全隱患，且僅對鉆孔周圍圍巖的破壞程度較大，不易實現定向爆破。此外，若堅硬頂板采高比較大且頂板預爆破范圍內無分層現象時，傳統(tǒng)強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備新型安的頂板爆破裝置及方法，不僅能夠高效率弱化堅硬頂板巖層強度，而且能夠保證增加巖層破碎度，防治沖擊地壓的出現。當T持續(xù)降低并趨近于T0時，啟動脈動注水泵12，持續(xù)脈動注水至電子壓力表7 的壓力值上升后，調節(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數值出現大幅度降低，關閉變頻器11，保持壓力進行注水，當監(jiān)測鉆孔2流出帶有白色 晶粒的水時，耦合爆破結束。