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二氧化碳爆破坚硬煤层岩石的方法技术领域二氧化碳爆破设备属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种基于二氧化碳爆破的弱化坚硬煤层放顶煤的方法。背景技术在坚硬煤层放顶煤开采中，遇到的突出技术难题就是顶煤不能自行充分破碎、顶 煤冒落块度大，不能从支架放煤口放出，从而造成煤炭资源回收率低，采空区遗煤多留下自燃发火的隐患，威胁矿井安全，解决这一难题的现有方法是煤层高压注水或爆破。

其中，煤层高压注水在支承压力作用下总是有裂隙产生，高压水易沿煤层原有裂 隙(包括原生裂隙和支承压力作用产生的裂隙)泄出，但是水力压裂作用方向性明显，不易 将顶煤破坏为块度适中的散体，同时煤层注水影响煤质。

顺槽内爆破是在工作面运输顺巷槽和回风巷槽向顶煤钻孔爆破，由于此法为深孔爆破，容易造成炮孔封堵过实，工作面两端会出现爆破盲区， 会影响顶煤的采出，采用该方 法工程量较大，且爆破工序与运输顺槽的皮带运输系统相互冲突；工艺巷爆破弱化充分利 用了爆破弱化后支承压力可再压裂的破碎过程，达到了降低块度，提高了顶煤采出率的目 的，但增加了巷道的掘进量，使得工作面投资较大。目前，顶煤采出率低是坚硬煤层放顶煤 开采中亟待解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，二氧化碳爆破设备提供一种基于二氧化碳爆破的弱化坚硬煤层放顶煤的方法，目的是通过采用在工作面液压支架顶梁之间靠近煤壁的顶板处向上方顶煤打 眼进行二氧化碳爆破，对坚硬煤层岩石，节省投资、提高安全性。实现二氧化碳爆破设备目的的技术方案，按照以下步骤进行：

（1）在进行煤层回采过程中，在液压支架顶梁之间靠近煤壁的顶板处，每间隔5～8 个液压支架设置穿透顶煤煤体到达煤层顶板的钻孔，钻孔与煤层顶板呈一定倾角，钻孔的 长度为L；

（2）将二氧化碳致裂器置于钻孔内，插至孔底，采用囊袋式或橡胶封孔器封孔，封 孔长度为(0.1～0.2)L,并设置止飞器，连接导线，使用发爆器启动加热器，按照钻孔次序依 次进行将二氧化碳爆破，醉终使坚硬顶煤产生裂隙，强度弱化。 其中，的钻孔直径为60mm～80mm，相邻两个钻孔之间的距离为8m~10m。 的钻孔与煤层顶板呈一定倾角α为30?~60?。 的随着工作面的回采每间隔一定距离在顶煤实施二氧化碳爆破，即爆破循环 步距≤L?cosα。 的使用发爆器启动加热器，使加热二氧化碳致裂器内部的液态二氧化碳成为 气体，二氧化碳致裂器中压力持续增大压迫200MPa定压剪切片，使其中的定压剪切片破断， 释放高压气体，致裂煤体。

与现有技术相比，二氧化碳爆破设备的特点和有益效果是：

二氧化碳爆破对坚硬煤层岩石，具体在工作面液压支架顶梁之间 靠近煤壁的顶板处向上打眼进行二氧化碳爆破。二氧化碳爆破设备方法能够节省投资，不必另开工艺 巷和增大顺槽断面等，而且二氧化碳致裂器爆破过程中快速释放的二氧化碳气体可以避免 因放炮产生明火而引起瓦斯事故，安全性较高，能有效避免在高瓦斯矿井，顶煤爆破容易引 起瓦斯爆诈，爆破后的顶煤裂隙发育，效果直接有效二氧化碳爆破坚硬煤层岩石，顶煤放出率比顶板致裂之前提 高了20%～30%，致裂效果明显，取得了显著的经济效益。经现场观测及统计可知，二氧化碳 爆破后煤体呈相对均匀、粒度相对较小的块状结构，放煤过程中煤块呈散体流动状态，放煤 顺利，未见煤块或矸石封堵放煤口。

二氧化碳爆破设备实施例以新疆某煤矿为例进行说明。

实施例

本实施例的基于二氧化碳爆破坚硬煤层岩石的方法，煤层厚度为12m，采 用综合机械化放顶煤方法进行开采，采高3m，放煤高度7m。

（1）在进行煤层回采过程中，液压支架顶梁之间靠近煤壁的顶板处，每间隔5个液压支架设置穿透顶煤煤体到达煤层顶板的钻孔，钻孔与煤层顶板呈一定倾角α 45o， 钻孔的长度L为10m；

（2）将二氧化碳致裂器置于钻孔内，插至孔底，采用囊袋式或橡胶封孔器封孔，封 孔长度为1.5m，并设置止飞器连接导线，使用发爆器启动加热器，按照钻孔次序依次进行将 二氧化碳爆破，醉终使坚硬顶煤产生裂隙，所爆破裂隙区，强度被弱化。 

其中，的钻孔5直径为65mm，相邻两个钻孔之间的距离为10m。

的钻孔5与煤层顶板6呈一定倾角α为45?。

的随着工作面的回采每间隔一定距离在顶煤实施二氧化碳爆破，即爆破循环 步距为7m。

的使用发爆器启动加热器，使加热二氧化碳致裂器内部的液态二氧化碳成为 气体，二氧化碳致裂器中压力持续增大压迫200MPa定压剪切片，使其中的定压剪切片破断， 释放高压气体，致裂煤体。

爆破后顶煤裂隙发育，煤体呈相对均匀、粒度相对较小的块状结构，放煤过程中煤 块呈散体流动状态，放煤顺利，未见煤块或矸石封堵放煤口大大方便了后续开采。

二氧化碳爆破设备新型公开一种带推进器的致裂器用充能装置，属气体致裂器领域，包括充液套、推进器，充液套与致裂器的充能端密封连接，形成充液腔，充液套开有通孔，推进器可上下活动地设于通孔内，推进器的中部设有封堵件；充液套上设有进液口；推进器的封堵件为密封锥面、密封阶梯面或密封弧面，封堵件上设有密封圈；推进器下端设有推进头。能快速充能，密封充液完成后通过推进器将活化器或其他推进部件推进到位，使致裂器密封或使充液腔通向致裂器内腔的充液通道封堵，简化安装操作，且致裂器结构简化，成本降低。

1 .一种带推进器的致裂器用充能装置，其特征在于，包括充液套、推进器，充液套与致裂器的充能端密封连接，形成充液腔，充液套开有通孔，推进器可上下活动地设于通孔内，推进器的中部设有封堵件；充液套上设有进液口。

2 .推进器的封堵件为密封锥面、密封阶梯面或密封弧面，封堵件上设有密封圈；推进器下端设有推进头，推进器上端设有手柄。

3 .推进头与致裂器上被推进部件上的推进接口形状相适应。

4 .推进头为多边形棱柱，推进接口为多边形沉孔。

5 .进液口处设有换向阀，在换向后进液口成为排液口。

6 .充液套上另一位置开排液口，在进液口设有可拆卸的进气嘴，在排带推进器的致裂器用充能装置。