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一种利用水 力压裂的爆破方法

阅读：955发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种利用水力压裂的爆破方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于爆破技术领域，具体涉及一种利用水力压裂的爆破方法。首先在水力压裂钻孔中间布置爆破钻孔，然后加压注水，水力压裂后，在爆破钻孔内安装炸药，引爆炸药，实现爆破。本发明将水力压裂与爆破相结合，预先使矿体产生裂缝并松动，从而达到达到降低炸药用量，节约操作成本的目的；而且在水力压裂结束后，矿体内仍有大量的水，在爆破过程中可以有效降低爆破产生的矿尘，保障工人健康。，下面是一种利用水力压裂的爆破方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用水力压裂的爆破方法，其特征在于：首先在水力压裂钻孔中间布置爆破钻孔，然后加压注水，水力压裂后，在爆破钻孔内安装炸药，引爆炸药，实现爆破。
2.如权利要求1所述的利用水力压裂的爆破方法，其特征在于：第一步在开采现场取样，进行室内水力压裂试验，由水力压裂试验可得岩石压裂的水压，设为n MPa；然后对压裂后的岩石进行CT扫描，可得该水压下水力压裂产生的裂隙范围，即裂隙圆的半径R，然后得到水力压裂钻孔间距2R。
3.如权利要求1所述的利用水力压裂的爆破方法，其特征在于：第二步按照四个水力压裂裂隙圆两两相外切的形式，确定水力压裂钻孔的位置；在水力压裂孔的中间布置一个爆破钻孔。
4.如权利要求1所述的利用水力压裂的爆破方法，其特征在于：第三步在将要开采的矿体上钻好钻孔，钻孔深度根据爆破要求制定。
5.如权利要求1所述的利用水力压裂的爆破方法，其特征在于：第四步将高压水管放入水力压裂钻孔，然后用堵水塞封住钻孔其他空隙；用导水管连接高压水管和水泵，开始注水；注水期间观察压力表示数，当压力表示数达到n MPa左右后突然下降，表示钻孔内水压室内试验的要求，产生裂缝，使矿体产生松动；停止注水。
6.如权利要求1所述的利用水力压裂的爆破方法，其特征在于：第五步水力压裂矿体后，在爆破钻孔内安装防水炸药，引爆炸药实现爆破。
7.一种配合权利要求1或5的水力压裂设备，其特征在于：包括移动装置，移动装置上放置有水箱，水箱一端通过注水管与井下水管相连，；另一端通过导水管与注水泵的进水口相连；注水泵的出水口通过导水管与高压水管相连；注水泵与电机连接；注水泵上设有压力表，用于读取水压；高压水管和矿体上的水压力裂钻孔之间通过堵水塞封闭。
8.如权利要求7所述的水力压裂设备，其特征在于：还包括防水炸药和引爆器，二者之间通过引线连接。

说明书全文

一种利用水 力压裂的爆破方法

技术领域：

[0001] 本发明属于爆破技术领域，具体涉及一种利用水力压裂的爆破方法。背景技术：

[0002] 爆破开采或掘进是金属矿开采矿石的一种重要手段。目前，传统爆破需要大量炸药和导爆管雷管。不仅炸药消耗量大，生产成本高，爆破后产生大量矿尘需要通风排净，降低了生产效率，而且对工作人员的身体健康产生威胁，不符合绿色开采的新理念。发明内容：

[0003] 本发明要解决的技术问题是传统爆破需要大量炸药和导爆管雷管。不仅炸药消耗量大，生产成本高，爆破后产生大量矿尘需要通风排净，降低了生产效率，而且对工作人员的身体健康产生威胁，不符合绿色开采的新理念。

[0004] 为解决上述问题，本发明将水力压裂与爆破相结合，预先使矿体产生裂缝并松动，从而达到达到降低炸药用量，节约操作成本的目的；而且在水力压裂结束后，矿体内仍有大量的水，在爆破过程中可以有效降低爆破产生的矿尘，保障工人健康。

[0005] 为达到上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现，一种利用水力压裂的爆破方法，首先在水力压裂钻孔中间布置爆破钻孔，然后加压注水，水力压裂后，在爆破钻孔内安装炸药，引爆炸药，实现爆破。

[0006] 进一步的，第一步在现场取样，进行室内水力压裂试验，由水力压裂试验可得岩石压裂的水压，设为n MPa；然后对压裂后的岩石进行CT扫描，可得该水压下水力压裂产生的裂隙范围，即裂隙圆的半径R，然后得到水力压裂钻孔间距2R。

[0007] 进一步的，第二步按照四个水力压裂裂隙圆两两相外切的形式，确定水力压裂钻孔的位置；在水力压裂孔的中间布置一个爆破钻孔。四个水力压裂钻孔上下左右分布，包围一个爆破钻孔，保证爆破钻孔周围各个方向都有充分的裂隙产生，使岩体松动，而且四个水力压裂裂隙圆两两相切，理论上会在中间形成一个无裂隙的中间区域，这可以减少水力压裂钻孔中的水对中间爆破钻孔内炸药的影响。

[0008] 进一步的，第三步在将要爆破的矿体上钻好钻孔，钻孔深度根据爆破要求制定。

[0009] 进一步的，第四步将高压水管放入水力压裂钻孔，然后用堵水塞封住钻孔其他空隙；用导水管连接高压水管和水泵，开始注水；注水期间观察压力表示数，当压力表示数达到n MPa左右后突然下降，表示钻孔内水压室内试验的要求，产生裂缝，使矿体产生松动；停止注水。

[0010] 进一步的，第五步水力压裂矿体后，在爆破钻孔内安装防水炸药，引爆炸药实现爆破。

[0011] 进一步的，本发明提供一种配合上述方法使用的水力压裂设备，包括移动装置，移动装置上放置有水箱，水箱一端通过注水管与井下水管相连，当水箱中水量不足时，通过注水管向水箱内补水；另一端通过导水管与注水泵的进水口相连；注水泵的出水口通过导水管与高压水管相连，用于向水力压裂钻孔内注水；注水泵与电机连接，电机用于提供电力；注水泵上设有压力表，用于读取水压；高压水管和矿体上的水压力裂钻孔之间通过堵水塞封闭。当水压达到n MPa后，水压力裂钻孔产生的裂缝。

[0012] 进一步的，水力压裂设备还包括防水炸药和引爆器，二者之间通过引线连接。防水炸药安装在爆破钻孔内，实现爆破。

[0013] 本发明的钻孔分为两种，一种是水力压裂钻孔，另一种是爆破钻孔，爆破钻孔均匀分布在工作面上，每个爆破钻孔周围有上下左右四个水力压裂钻孔；操作时，将高压水管放入水力压裂钻孔，然后堵水塞封住钻孔；用导水管连接高压水管和注水泵，打开电机开始加压注水；在注水期间，观察压力表示数，当压力表示数达到n MPa左右后突然下降，表示钻孔内水压室内试验的要求，产生裂缝，使矿体产生松动。当注水泵中水量不足时，电机后方水箱可以通过注水管补水，当水箱中水量不足时，注水管可以通过井下水管补水。其中承载设备的移动装置，可以随工作面的推进灵活移动。

[0014] 水力压裂矿体后，将水力压裂设备退到爆破安全距离外，在爆破钻孔内安装炸药，使用引爆器引爆炸药实现爆破。

[0015] 本发明的有益效果为：

[0016] (1)本发明将水力压裂与炸药爆破相结合，可以预先使矿体产生裂缝并松动，从而达到降低炸药用量，节约成本。

[0017] (2)在水力压裂结束后，矿体内仍有大量的水，在爆破过程中可以有效降低爆破产生的矿尘，保障工人健康。

[0018] (3)水力压裂设备配有相应的移动装置，可由工人操作自由移动，方便操作。附图说明

[0019] 图1是本发明的水力压裂钻孔结构示意图；

[0020] 图2是本发明的一组钻孔排布示意图；

[0021] 图3是本发明的水力压裂设备结构示意图；

[0022] 图4是本发明的炸药爆破装置结构示意图；

[0023] 图5是本发明实施例1的爆破孔排布示意图；

[0024] 图6是本发明实施例2的破孔排布示意图。

[0025] 图中，1、注水管；2、水箱；3、导水管；4、电机；5、注水泵；6、压力表；7、堵水塞；8、高压水管；9、裂缝；10、水力压裂钻孔；11、矿体；12、移动装置；13、起爆器；14、引线；15、炸药；16、爆破钻孔。
具体实施方式：

[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 实施例1：

[0028] 一种利用水力压裂的爆破开采方法，首先在水力压裂钻孔中间布置爆破钻孔，然后加压注水，水力压裂后，在爆破钻孔内安装炸药，引爆炸药，实现爆破。

[0029] 如图1所示，第一步在开采现场取样，进行室内水力压裂试验，由水力压裂试验可得岩石压裂的水压，设为n MPa；然后对压裂后的岩石进行CT扫描，可得该水压下水力压裂产生的裂隙范围，即裂隙圆的半径R，然后得到水力压裂钻孔间距2R。

[0030] 如图2所示，第二步按照四个水力压裂裂隙圆两两相外切的形式，确定水力压裂钻孔的位置；在水力压裂孔的中间布置一个爆破钻孔。

[0031] 第三步在将要开采的矿体上钻好钻孔，钻孔深度根据爆破要求制定。

[0032] 第四步将高压水管放入水力压裂钻孔，然后用堵水塞封住钻孔其他空隙；用导水管连接高压水管和水泵，开始注水；注水期间观察压力表示数，当压力表示数达到n MPa左右后突然下降，表示钻孔内水压室内试验的要求，产生裂缝，使矿体产生松动；停止注水。

[0033] 第五步水力压裂矿体后，在爆破钻孔内安装防水炸药，引爆炸药实现爆破。

[0034] 如图3所示，本发明提供一种配合上述方法使用的水力压裂设备，包括移动装置12，移动装置12上放置有水箱2，水箱一端通过注水管1与井下水管相连，当水箱中水量不足时，通过注水管向水箱内补水；另一端通过导水管3与注水泵5的进水口相连；注水泵5的出水口通过导水管3与高压水管8相连，用于向水力压裂钻孔内注水；注水泵5与电机4连接，电机用于提供电力；注水泵上设有压力表6，用于读取水压；高压水管8和矿体11上的水压力裂钻孔10之间通过堵水塞7封闭。当水压达到n MPa后，水压力裂钻孔10产生的裂缝9。

[0035] 如图4所示，水力压裂设备还包括防水炸药15和引爆器13，二者之间通过引线14连接。防水炸药安装在爆破钻孔16内，实现爆破。

[0036] 本发明的钻孔分为两种，一种是水力压裂钻孔，另一种是爆破钻孔，钻孔分布如图5所示，爆破钻孔均匀分布在工作面上，每个爆破钻孔周围有上下左右四个水力压裂钻孔；
操作时，将高压水管放入水力压裂钻孔，然后堵水塞封住钻孔；用导水管连接高压水管和注水泵，打开电机开始加压注水；在注水期间，观察压力表示数，当压力表示数达到n MPa左右后突然下降，表示钻孔内水压室内试验的要求，产生裂缝，使矿体产生松动。当注水泵中水量不足时，电机后方水箱可以通过注水管补水，当水箱中水量不足时，注水管可以通过井下水管补水。其中承载设备的移动装置，可以随工作面的推进灵活移动。

[0037] 水力压裂矿体后，将水力压裂设备退到爆破安全距离外，在爆破钻孔内安装炸药，使用引爆器引爆炸药，爆破开采矿体。

[0038] 实施例2：

[0039] 用于爆破掘进时，钻孔分布如图6所示，爆破钻孔均匀分布在工作面上，每个爆破钻孔周围有上下左右四个水力压裂钻孔。其余均与实施例1相同。

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