二氧化碳爆破堅(jiān)硬煤層巖石的方法技術(shù)領(lǐng)域二氧化碳爆破設(shè)備屬于煤礦開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于二氧化碳爆破的弱化堅(jiān)硬煤層放頂煤的方法。背景技術(shù)在堅(jiān)硬煤層放頂煤開(kāi)采中，遇到的突出技術(shù)難題就是頂煤不能自行充分破碎、頂 煤冒落塊度大，不能從支架放煤口放出，從而造成煤炭資源回收率低，采空區(qū)遺煤多留下自燃發(fā)火的隱患，威脅礦井安全，解決這一難題的現(xiàn)有方法是煤層高壓注水或爆破。

其中，煤層高壓注水在支承壓力作用下總是有裂隙產(chǎn)生，高壓水易沿煤層原有裂 隙(包括原生裂隙和支承壓力作用產(chǎn)生的裂隙)泄出，但是水力壓裂作用方向性明顯，不易 將頂煤破壞為塊度適中的散體，同時(shí)煤層注水影響煤質(zhì)。

順槽內(nèi)爆破是在工作面運(yùn)輸順巷槽和回風(fēng)巷槽向頂煤鉆孔爆破，由于此法為深孔爆破，容易造成炮孔封堵過(guò)實(shí)，工作面兩端會(huì)出現(xiàn)爆破盲區(qū)， 會(huì)影響頂煤的采出，采用該方 法工程量較大，且爆破工序與運(yùn)輸順槽的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)相互沖突；工藝巷爆破弱化充分利 用了爆破弱化后支承壓力可再壓裂的破碎過(guò)程，達(dá)到了降低塊度，提高了頂煤采出率的目 的，但增加了巷道的掘進(jìn)量，使得工作面投資較大。目前，頂煤采出率低是堅(jiān)硬煤層放頂煤 開(kāi)采中亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，二氧化碳爆破設(shè)備提供一種基于二氧化碳爆破的弱化堅(jiān)硬煤層放頂煤的方法，目的是通過(guò)采用在工作面液壓支架頂梁之間靠近煤壁的頂板處向上方頂煤打 眼進(jìn)行二氧化碳爆破，對(duì)堅(jiān)硬煤層巖石，節(jié)省投資、提高安全性。實(shí)現(xiàn)二氧化碳爆破設(shè)備目的的技術(shù)方案，按照以下步驟進(jìn)行：

（1）在進(jìn)行煤層回采過(guò)程中，在液壓支架頂梁之間靠近煤壁的頂板處，每間隔5～8 個(gè)液壓支架設(shè)置穿透頂煤煤體到達(dá)煤層頂板的鉆孔，鉆孔與煤層頂板呈一定傾角，鉆孔的 長(zhǎng)度為L；

（2）將二氧化碳致裂器置于鉆孔內(nèi)，插至孔底，采用囊袋式或橡膠封孔器封孔，封 孔長(zhǎng)度為(0.1～0.2)L,并設(shè)置止飛器，連接導(dǎo)線，使用發(fā)爆器啟動(dòng)加熱器，按照鉆孔次序依 次進(jìn)行將二氧化碳爆破，醉終使堅(jiān)硬頂煤產(chǎn)生裂隙，強(qiáng)度弱化。 其中，的鉆孔直徑為60mm～80mm，相鄰兩個(gè)鉆孔之間的距離為8m~10m。 的鉆孔與煤層頂板呈一定傾角α為30°~60°。 的隨著工作面的回采每間隔一定距離在頂煤實(shí)施二氧化碳爆破，即爆破循環(huán) 步距≤L×cosα。 的使用發(fā)爆器啟動(dòng)加熱器，使加熱二氧化碳致裂器內(nèi)部的液態(tài)二氧化碳成為 氣體，二氧化碳致裂器中壓力持續(xù)增大壓迫200MPa定壓剪切片，使其中的定壓剪切片破斷， 釋放高壓氣體，致裂煤體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，二氧化碳爆破設(shè)備的特點(diǎn)和有益效果是：

二氧化碳爆破對(duì)堅(jiān)硬煤層巖石，具體在工作面液壓支架頂梁之間 靠近煤壁的頂板處向上打眼進(jìn)行二氧化碳爆破。二氧化碳爆破設(shè)備方法能夠節(jié)省投資，不必另開(kāi)工藝 巷和增大順槽斷面等，而且二氧化碳致裂器爆破過(guò)程中快速釋放的二氧化碳?xì)怏w可以避免 因放炮產(chǎn)生明火而引起瓦斯事故，安全性較高，能有效避免在高瓦斯礦井，頂煤爆破容易引 起瓦斯爆詐，爆破后的頂煤裂隙發(fā)育，效果直接有效二氧化碳爆破堅(jiān)硬煤層巖石，頂煤放出率比頂板致裂之前提 高了20%～30%，致裂效果明顯，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及統(tǒng)計(jì)可知，二氧化碳 爆破后煤體呈相對(duì)均勻、粒度相對(duì)較小的塊狀結(jié)構(gòu)，放煤過(guò)程中煤塊呈散體流動(dòng)狀態(tài)，放煤 順利，未見(jiàn)煤塊或矸石封堵放煤口。

二氧化碳爆破設(shè)備實(shí)施例以新疆某煤礦為例進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施例

本實(shí)施例的基于二氧化碳爆破堅(jiān)硬煤層巖石的方法，煤層厚度為12m，采 用綜合機(jī)械化放頂煤方法進(jìn)行開(kāi)采，采高3m，放煤高度7m。

（1）在進(jìn)行煤層回采過(guò)程中，液壓支架頂梁之間靠近煤壁的頂板處，每間隔5個(gè)液壓支架設(shè)置穿透頂煤煤體到達(dá)煤層頂板的鉆孔，鉆孔與煤層頂板呈一定傾角α 45o， 鉆孔的長(zhǎng)度L為10m；

（2）將二氧化碳致裂器置于鉆孔內(nèi)，插至孔底，采用囊袋式或橡膠封孔器封孔，封 孔長(zhǎng)度為1.5m，并設(shè)置止飛器連接導(dǎo)線，使用發(fā)爆器啟動(dòng)加熱器，按照鉆孔次序依次進(jìn)行將 二氧化碳爆破，醉終使堅(jiān)硬頂煤產(chǎn)生裂隙，所爆破裂隙區(qū)，強(qiáng)度被弱化。 

其中，的鉆孔5直徑為65mm，相鄰兩個(gè)鉆孔之間的距離為10m。

的鉆孔5與煤層頂板6呈一定傾角α為45°。

的隨著工作面的回采每間隔一定距離在頂煤實(shí)施二氧化碳爆破，即爆破循環(huán) 步距為7m。

的使用發(fā)爆器啟動(dòng)加熱器，使加熱二氧化碳致裂器內(nèi)部的液態(tài)二氧化碳成為 氣體，二氧化碳致裂器中壓力持續(xù)增大壓迫200MPa定壓剪切片，使其中的定壓剪切片破斷， 釋放高壓氣體，致裂煤體。

爆破后頂煤裂隙發(fā)育，煤體呈相對(duì)均勻、粒度相對(duì)較小的塊狀結(jié)構(gòu)，放煤過(guò)程中煤 塊呈散體流動(dòng)狀態(tài)，放煤順利，未見(jiàn)煤塊或矸石封堵放煤口大大方便了后續(xù)開(kāi)采。

二氧化碳爆破設(shè)備新型公開(kāi)一種帶推進(jìn)器的致裂器用充能裝置，屬氣體致裂器領(lǐng)域，包括充液套、推進(jìn)器，充液套與致裂器的充能端密封連接，形成充液腔，充液套開(kāi)有通孔，推進(jìn)器可上下活動(dòng)地設(shè)于通孔內(nèi)，推進(jìn)器的中部設(shè)有封堵件；充液套上設(shè)有進(jìn)液口；推進(jìn)器的封堵件為密封錐面、密封階梯面或密封弧面，封堵件上設(shè)有密封圈；推進(jìn)器下端設(shè)有推進(jìn)頭。能快速充能，密封充液完成后通過(guò)推進(jìn)器將活化器或其他推進(jìn)部件推進(jìn)到位，使致裂器密封或使充液腔通向致裂器內(nèi)腔的充液通道封堵，簡(jiǎn)化安裝操作，且致裂器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本降低。

1 .一種帶推進(jìn)器的致裂器用充能裝置，其特征在于，包括充液套、推進(jìn)器，充液套與致裂器的充能端密封連接，形成充液腔，充液套開(kāi)有通孔，推進(jìn)器可上下活動(dòng)地設(shè)于通孔內(nèi)，推進(jìn)器的中部設(shè)有封堵件；充液套上設(shè)有進(jìn)液口。

2 .推進(jìn)器的封堵件為密封錐面、密封階梯面或密封弧面，封堵件上設(shè)有密封圈；推進(jìn)器下端設(shè)有推進(jìn)頭，推進(jìn)器上端設(shè)有手柄。

3 .推進(jìn)頭與致裂器上被推進(jìn)部件上的推進(jìn)接口形狀相適應(yīng)。

4 .推進(jìn)頭為多邊形棱柱，推進(jìn)接口為多邊形沉孔。

5 .進(jìn)液口處設(shè)有換向閥，在換向后進(jìn)液口成為排液口。

6 .充液套上另一位置開(kāi)排液口，在進(jìn)液口設(shè)有可拆卸的進(jìn)氣嘴，在排帶推進(jìn)器的致裂器用充能裝置。