• 控制孔直径远小于空间距，可以把爆炸压 力对控制孔的作用视为无限大介质中受爆 炸压力作用的弹性力学模型。控制孔处在 爆炸应力场中，在控制孔附近产生应力集 中。
控制孔受力模型
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平煤五矿己二采区实验后百米钻孔 瓦斯流量对比
预裂爆破抽采 普通抽采
深孔预裂爆破技术
吴海龙 2013.05.24
主要内容
• 煤层增透方法的分类 • 深孔预裂爆破的简介 • 深孔爆破的增透机理 • 深孔预裂的技术参数 • 实验效果的对比
为何要进行煤层增透
• 随着开采深度的加深，煤层中赋存的瓦斯 的自然释放量减少；煤层的透气性也随着 地应力的增大而减小。
• 瓦斯抽采中决定钻孔瓦斯流量的关键参数 是瓦斯压力和煤层透气性系数。但是煤层 原始瓦斯压力是不能改变的，因此提高煤 层透气性系数成为了关键。
公式表述
q
m
(
p20
p
2 r0
)
pstd
ln
R r0
如何增加煤层透气性
• 可归纳为三类 • 一 设法从煤层取出一部分物质，形成空洞，
造成应力和裂隙与空隙的再分布，如水力 割缝，注酸液腐蚀等。 • 二 注入高压水或压气，将煤压裂，然后注 入支撑剂（砂子等）除龙凤，焦作试验效 果较好外，其他效果不明显。 • 三 对煤体进行爆破，当存在自由面时，因 煤体内裂隙容积扩展较大，增透效果显著。
深孔预裂爆破的一些参数
• 爆破孔径一般选择50~70mm • 控制孔径一般选择90~120mm • 孔间距5m左右 • 装药一般采用不耦合装药，不耦合系数一
般为1.6 • 封孔长度一般在10~12m
深孔预裂爆破的药管参数
爆破孔裂隙生成示意图
• 压碎圈半径一般为爆破孔半径的1~3倍。
• 实验研究，爆心距离２ｍ 为煤层有效损伤 范围；爆心 距离为４ｍ 时，爆破产生的应 力为6.9ＭＰａ，大于煤体强度（ ５～１０ ＭＰａ）；爆心距离大于６ｍ 时，爆炸波 衰 减为弹性波，此时煤体由损伤状态演化 为弹性状态，爆破影 响半径一般不会超过 ６ｍ。
什么是深孔预裂爆破
• 在煤体中打爆破孔，然后距爆破空一定距 离打控制孔，利用炸药爆炸瞬间产生的高 温高压气体和应力波，使煤体产生径向裂 隙和环状裂隙，并使爆破孔周边煤体产生 径向之字形交叉裂隙网，以提高煤的透气 性，达到提高抽采效果的目的。
深孔预裂爆破的方案
• 一般在回采工作面进风巷和回风巷打平行 钻孔，其中爆破空和控制孔交替布置。
预裂爆破的增透机理
• 对预裂爆破成缝机理的认识 , 在爆破力学 中 有三类学说 ①应力波迭加破坏理论 ②爆生 气体准静压理论 ③爆炸应力波与高压气体 联合作用 理论。 目前关 于预裂爆破成缝机 理的认识 , 在爆破力学领域已基本得到了统 一 , 一 般认为 是爆炸应力波和高压气体联 合作用的结果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制孔的作用机理
由于爆破孔附近存在辅助自由面----控制孔, 当压缩应力波传播到该自由面时,会反射成 拉伸波,当拉伸波大于介质的抗拉强度时,就 会产生霍金逊效应,使介质从自由面向里片 落，同时反射拉伸波和径向裂隙尖端处的 应力场相互叠加,促使径向裂隙和环向裂隙 进一步扩展,大大增加裂隙区的范围。
控制孔的霍金逊效应