近年來，我國多數(shù)煤礦進(jìn)入了深部開采階段。煤層賦存條件復(fù)雜，高應(yīng)力，高wa.si 壓力，降低了煤層的透氣性。隨著煤礦開采機(jī)械化程度的不斷提高，單一的wa.si抽采方法已 經(jīng)無的解決煤礦wa.si隱患。同時(shí)，wa.si作為一種清潔能源，可以有效的改善和優(yōu)化我 國的能源結(jié)構(gòu)，降低煤礦生產(chǎn)成本，還能夠減少大氣污染。wa.si抽采技術(shù)是防治煤礦wa.si災(zāi) 害的主要技術(shù)之一，但是由于深部煤層普遍存在賦存條件復(fù)雜，煤層透氣性差等問題，單純 的抽采也很難滿足目前煤礦治理wa.si的需求，嚴(yán)重制約了煤礦高產(chǎn)生產(chǎn)。煤層爆破技 術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中液態(tài)二氧化碳相變爆破技術(shù)作為一種新型的煤層增透手段，憑借其安全，工藝簡單等優(yōu)勢(shì)受到煤礦的廣泛關(guān)注，并且已經(jīng)開始應(yīng)用于煤礦煤層增透措施之中。

然而，由于各個(gè)礦井中的煤質(zhì)不同，對(duì)二氧化碳相變爆破效果也產(chǎn)生不同影響。液 態(tài)二氧化碳相變爆破增透半徑，以及重復(fù)爆破后增透效果的疊加程度都會(huì)影響爆破后煤層 wa.si抽采效果。因此，不同煤層對(duì)應(yīng)的zui佳布孔方式也不相同，為了快速準(zhǔn)確的確定zui佳布 孔方式，本發(fā)明提供了一種確定液態(tài)二氧化碳相變爆破的zui佳布孔方式的方法，以克服單 孔測(cè)量半徑容易受到其他因素干擾的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種確定二氧化碳?xì)怏w爆破煤層與礦山增滲 zui佳布孔方式的方法，該方法通過多種孔距的布設(shè)方案，以及爆破后的多方案數(shù)據(jù)采集，并 通過對(duì)wa.si氣的流量、壓力和濃度監(jiān)測(cè)，以及二氧化碳含量分析、爆破前后煤樣的孔隙率、 比表面積以及微觀結(jié)構(gòu)變化等數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而獲得zui佳增透效果的鉆孔布置方 式。

為實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種確定二氧化碳?xì)怏w爆破煤層與礦山增滲zui佳布孔方式的方法，包括以下步驟：

一步，確定爆破孔和抽采孔鉆孔的多個(gè)布設(shè)方案：按照不同孔間距布設(shè)至少四種鉆 孔方案；各方案中的鉆孔均按至少4排等間距布置；其中，至少兩排全部為抽采孔，至少兩排 為抽采孔和爆破孔間隔布置結(jié)構(gòu)，相鄰兩排鉆孔相互錯(cuò)位，具有爆破孔的相鄰孔排間的致 裂孔交錯(cuò)布置，以使每個(gè)爆破孔周圍等間距相鄰的鉆孔全為抽采孔，且在設(shè)置有爆破孔的 孔排中至少具有兩個(gè)爆破孔；

第二步，抽采孔鉆孔及聯(lián)網(wǎng)：選擇鉆孔布設(shè)方案，按照選定的方案逐排按從左至右或從 右至左的順序司鉆抽采孔；在司鉆一個(gè)抽采孔時(shí)，對(duì)煤層進(jìn)行取樣；并預(yù)留zui后一個(gè)爆破 孔同排的兩個(gè)相鄰抽采孔待施工；對(duì)抽采孔進(jìn)行“兩封一注”的方式進(jìn)行封孔；對(duì)抽采孔進(jìn) 行聯(lián)網(wǎng)，使各排形成一個(gè)獨(dú)立的抽采支網(wǎng)，并將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行并網(wǎng)形成匯總網(wǎng)絡(luò)，且對(duì)每個(gè) 抽采孔，以及匯總網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流量、壓力、流速和wa.si濃度的監(jiān)測(cè)與記錄；

第三步，爆破孔鉆孔及聯(lián)網(wǎng)：在抽采孔wa.si流量穩(wěn)定后，按鉆孔布設(shè)方案逐排依次司鉆 爆破孔；在一個(gè)爆破孔司鉆完成后，進(jìn)行封孔、爆破和聯(lián)網(wǎng)，再進(jìn)行下一個(gè)爆破孔司鉆，同一 排的爆破孔組成一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)后并入?yún)R總網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行流量、壓力、流速和wa.si濃度的監(jiān) 測(cè)與記錄，直至同一方案中的多個(gè)爆破孔全部聯(lián)網(wǎng)完成；

第四步，預(yù)留抽采孔鉆孔及聯(lián)網(wǎng)：在同一方案中的zui后一個(gè)爆破孔爆破完成并聯(lián)網(wǎng)后； 對(duì)預(yù)留的兩個(gè)抽采孔進(jìn)行鉆孔，并在單個(gè)預(yù)留抽采孔司鉆、封孔完成后與同一排的其他抽 采孔進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，并進(jìn)行流量、壓力、流速和wa.si濃度的監(jiān)測(cè)與記錄，且在司鉆預(yù)留抽采孔期 間進(jìn)行煤層采樣；

第五步，多方案聯(lián)網(wǎng)判斷：在一個(gè)布設(shè)方案的流量、壓力、流速和wa.si濃度的監(jiān)測(cè)與記 錄期間，或者，在一個(gè)布設(shè)方案的流量、壓力、流速和wa.si濃度的監(jiān)測(cè)與記錄完成后，判斷多 個(gè)方案是否全部完成所有聯(lián)網(wǎng)工作，是，則進(jìn)行下一步；否，則重復(fù)進(jìn)行第二步～第四步，直 至各個(gè)方案全部完成抽采聯(lián)網(wǎng)完成；

第六步，數(shù)據(jù)處理與zui佳方案確定：包括對(duì)純wa.si總量、爆破前后抽采孔內(nèi)的二氧化碳 含量、爆破前后煤樣的孔隙率、比表面積和微觀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以獲得增透效果結(jié) 果，并比較各方案增透效果，確定zui佳方案。

采用前述技術(shù)方案的本發(fā)明，通常按一排和第三排全部為抽采孔，第二排和第 四排為抽采孔與爆破孔間隔布置的布設(shè)鉆孔；通過多種不同孔間距的鉆孔方案可以考察不 同爆破距離對(duì)增透效果的影響；通過逐個(gè)施工爆破孔，按照單個(gè)爆破孔司鉆、封孔、爆破和 聯(lián)網(wǎng)的順序，在一個(gè)爆破孔聯(lián)網(wǎng)后進(jìn)行抽采監(jiān)測(cè)，能夠獲得單一爆破孔的增透效果；在第 二排的爆破孔爆破完成后，可從一排或第三排抽采孔的抽采wa.si凈含量變化情況獲得單 獨(dú)一排爆破孔與單獨(dú)一排抽采孔的鉆孔布置方式的增透效果，顯然，一排和第三排的抽 采wa.si凈含量可簡單的算術(shù)平均或加權(quán)平均的計(jì)算方式抽采凈量的平均值；在第四排的致 裂孔爆破完成后，可通過第三排抽采孔的抽采wa.si凈含量變化情況獲得單獨(dú)一排抽采孔與 等距離的兩排爆破孔重復(fù)爆破的鉆孔布置方式的增透效果；通過一排抽采孔的抽采wa.si 凈含量變化情況獲得單獨(dú)一排抽采孔與距離等的兩排爆破孔重復(fù)爆破的鉆孔布置方式的 增透效果；另外，本方案中相鄰兩排鉆孔相互錯(cuò)位，可在同一爆破孔周圍形成4-6個(gè)等距離 的抽采孔，以通過這4-6個(gè)抽采孔的wa.si抽采凈含量變化情況，獲得單獨(dú)爆破、重復(fù)爆破增 透效果的平均值。故發(fā)明的鉆孔布設(shè)方案可獲得爆破影響范圍、單獨(dú)爆破和等距離重復(fù)致 裂的增透效果，以及多距離重復(fù)爆破的增透效果等數(shù)據(jù)。依據(jù)這些試驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到確定二氧 化碳相變爆破煤層增滲的zui佳布孔方式。

本方案中的“兩封一注”封孔方式是采用采用雙囊袋加中間注漿封孔的方式進(jìn)行 封孔，里外囊袋通過注漿管連通，且里外囊袋的注漿管段上設(shè)有爆破閥，在注漿管與注漿泵 相連后，封孔液因注漿泵的壓力進(jìn)入注漿管及膨脹囊袋中，膨脹囊袋迅速膨脹，將膨脹囊袋 的外壁與鉆孔相密封；當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)；爆破閥爆破，以在里外囊袋間形成注漿封孔 段。通常，封孔管采用φ32mm耐壓封孔管。穿層鉆孔的封孔長度根據(jù)孔深確定，封孔管里端 無堵頭，其中篩管段長度5m，里囊位于煤巖交界處，外囊視鉆孔深度確定，但要保證里外囊 之間有至少8m的注漿段。本煤層鉆孔封孔管長度不低于45m，其中，篩管段長度20m，里囊位 于孔口內(nèi)20～23m處，外囊位于孔口內(nèi)15米處，但里外囊之間應(yīng)確保不低于8m的注漿段。

優(yōu)選的，所述鉆孔方案由孔間距為3m、5m、7m和9m的四個(gè)方案構(gòu)成。通過合理的間 距參數(shù)和方案數(shù)量設(shè)置，以盡量少的試驗(yàn)次數(shù)獲得鉆孔的zui佳布置方式，降低試驗(yàn)成本，提 高試驗(yàn)效率。

優(yōu)選的，所述二氧化碳含量變化分析通過色譜分析方法進(jìn)行。以充分利用現(xiàn)有技 術(shù)的分析測(cè)試手段獲得抽采的wa.si氣中的二氧化碳含量，從而從一個(gè)方面確定增透效果。

優(yōu)選的，所述二氧化碳含量變化分析所需樣本通過集氣袋收集爆破前后緊鄰爆破 孔的抽采孔內(nèi)的氣體獲得，且采集工作需在爆破后30min內(nèi)采集，多個(gè)抽采孔的采集時(shí)間一 致。以獲得分析樣本采集的一致性，消除干擾因素，確保分析結(jié)果準(zhǔn)確。

進(jìn)一步優(yōu)選的，在具有重復(fù)爆破的抽采孔，所述樣本收集應(yīng)在緊鄰的兩個(gè)爆破孔 分別爆破后，分別進(jìn)行一次。以準(zhǔn)確獲得重復(fù)爆破增透效果。

優(yōu)選的，所述孔隙率和比表面積通過對(duì)爆破前后的煤樣進(jìn)行壓實(shí)驗(yàn)獲得。以利 用現(xiàn)有分析手段獲得煤樣爆破前后的孔隙率和比表面積的變化情況，從另一個(gè)方面獲得致 裂效果。

優(yōu)選的，所述微觀結(jié)構(gòu)通過電鏡掃描等實(shí)驗(yàn)獲得。以利用現(xiàn)有試驗(yàn)手段獲得準(zhǔn)確 的煤樣微觀結(jié)構(gòu)，以通過微觀結(jié)構(gòu)變化獲得爆破效果。

本發(fā)明的有益效果是，通過多種孔距的布設(shè)方案，以及爆破后的多方案數(shù)據(jù)采集， 并通過對(duì)wa.si氣的流量、壓力和濃度監(jiān)測(cè)，以及二氧化碳含量分析、爆破前后煤樣的孔隙 率、比表面積以及微觀結(jié)構(gòu)變化等數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而獲得zui佳增透效果的鉆孔布置 方式。

二氧化碳?xì)怏w爆破煤層與礦山增滲zui佳布孔方式的方法，包括以 下步驟：

一步，確定爆破孔和抽采孔鉆孔的多個(gè)布設(shè)方案：按照3m、5m、7m和9m不同孔間距布 設(shè)四種鉆孔方案，該四種方案按間距由小至大的順序依次命名為方案一、方案二、方案三和 方案四；四個(gè)方案中的鉆孔均按4排等間距布置，同一排中的孔間距A分別為3m、5m、7m和9m， 如.2所示，由下至上分別命名為一排、第二排、第三排和第四排；其中，四排中兩排即第 一排和第三排全部為抽采孔，另兩排即第二排和第四排為抽采孔和爆破孔間隔布置結(jié)構(gòu)， 相鄰兩排鉆孔相互錯(cuò)位二分之一的孔間距A，具有爆破孔的第二排和第四排孔排間的爆破 孔交錯(cuò)布置，以使每個(gè)爆破孔周圍等間距相鄰的鉆孔全為抽采孔，且在設(shè)置有爆破孔的孔 排中至少具有兩個(gè)爆破孔；四個(gè)方案中相鄰排的排間距B分別為2.6m、4.3m、6.1m和7.8m；在 一、三排布置8個(gè)鉆孔，第二、四排布置7個(gè)鉆孔時(shí)，一、三排的鉆孔按2個(gè)成列對(duì)齊成8 列；第二、四排的鉆孔按2個(gè)成列對(duì)齊成7列；鉆孔從左至右編號(hào)為，一排為1#—8#；第二排 鉆孔編號(hào)為9#—15#；第三排鉆孔編號(hào)為16#—23#；第四排鉆孔編號(hào)為24#—30#；其中，第二 排的第1、3、5、7位孔即編號(hào)為9#、11#、13#和15#孔為爆破孔；第四排的第2、4、6位孔即編號(hào) 為25#、27#和29#孔為爆破孔；

第二步，抽采孔鉆孔及聯(lián)網(wǎng)：按空間距由小至大的順序或方案編號(hào)由一至四的順序選 擇鉆孔布設(shè)方案的方案一，按照選定的方案一逐排按從左至右，即按編號(hào)由小至大的順序 司鉆抽采孔1#—8#、10#、12#、14#、16#—23#、24#和26#；在司鉆一個(gè)抽采孔即1#孔時(shí)，對(duì) 煤層進(jìn)行取樣；并預(yù)留zui后一個(gè)爆破孔29#同排的兩個(gè)相鄰抽采孔28#和30#待施工；對(duì)抽采 孔進(jìn)行“兩封一注”的方式進(jìn)行封孔；對(duì)抽采孔進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，使各排形成一個(gè)獨(dú)立的抽采支網(wǎng)， 即1#—8#構(gòu)成一排抽采支網(wǎng)，10#、12#和14#構(gòu)成第二排抽采支網(wǎng)，16#—23#構(gòu)成第三排 抽采支網(wǎng)，24#和26#構(gòu)成第四排抽采支網(wǎng)；并將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行并網(wǎng)形成匯總網(wǎng)絡(luò)，且對(duì)每個(gè) 抽采孔，以及匯總網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流量、壓力、流速和wa.si濃度的監(jiān)測(cè)與記錄；

第三步，爆破孔鉆孔及聯(lián)網(wǎng)：在抽采孔wa.si流量穩(wěn)定后，按鉆孔布設(shè)方案逐排依次司鉆 爆破孔，即按照9#、11#、13#、15#、25#、27#和29#孔的順序司鉆；在一個(gè)爆破孔司鉆完成后， 進(jìn)行封孔、爆破和聯(lián)網(wǎng)，再進(jìn)行下一個(gè)爆破孔司鉆，同一排的爆破孔組成一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)后 并入?yún)R總網(wǎng)絡(luò)，即9#、11#、13#和15#爆破孔組成一爆破支網(wǎng)絡(luò)，25#、27#和29#爆破孔組成 第二爆破支網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)爆破支網(wǎng)均并入?yún)R總網(wǎng)絡(luò)；并進(jìn)行流量、壓力、流速和wa.si濃度的監(jiān) 測(cè)與記錄，直至同一方案中的多個(gè)爆破孔全部聯(lián)網(wǎng)完成；石杰13273308303微信同步