晋中高瓦斯矿井二氧化碳气相致裂代替火工品致裂

二氧化碳爆破设备用于爆破坚硬岩体，采空区上部依次设有待垮层和不垮层，待垮层从底面向上钻孔，岩体破碎装置与钻孔连接；其特征在于，所述岩体破裂装置包括注液管、回液管、高压胶管、注液泵、加热器、低温冷冻液储罐、三通钢管、阀门、压力表和温度计，所述注液管和回液管平行穿入钻孔，钻孔底端用封孔材料密封；回液管和注液管的下端分别通过高压胶管与三通钢管的两个出液口连接，三通钢管的进液口与地下水网连接并设有阀门；回液管连接有压力表和温度计，回液管和三通钢管之间的管道上设有阀门；在注液管和三通钢管之间的管道上沿进液方向依次设有加热器和注液泵，在加热器和注液泵之间的管体上并联有低温冷冻液储罐，低温冷冻液储罐和加热器上分别设有阀门；工作时，通过岩体破碎装置向钻孔内注入高温水，高温水进入待坍塌层钻孔周围岩体的孔隙，岩体湿润膨胀；然后迅速释放钻孔内的高温水，并注入高压低温冷冻液。一方面，岩体冷却收缩，由于岩体本身的不均匀性，不同位置的收缩率存在差异，从而在岩体中产生拉应力，使岩体开裂；另一方面，岩体孔隙中的高温水冷却成冰后，体积膨胀，使孔隙扩大，许多孔隙同时作用使岩体开裂。

气体爆破是指气体在一定条件下突然爆发并释放出大量能量和压力的过程。气体爆破通常发生在封闭的容器或管道中，当气体的压力超过容器或管道的承受能力时，容器或管道就会发生爆破。

在工作面回采过程中配合高位钻场瓦斯抽采措施，进行随抽随采，虽然能提高工作面回采期间的瓦斯抽采量，减少、控制煤层残余瓦斯和采空区瓦斯向工作面的涌入，降低工作面风排瓦斯量，但不能完全消除瓦斯隐患。工作面推进至钻场附近，本钻场钻孔由于倾向方向控制范围缩小，孔口距煤层法距减小以及钻孔受动压影响，钻孔(塌堵)破坏，导致抽放效果差，抽放量小，下一钻场钻孔，实际施工中有的钻孔达不到设计深度，钻孔压茬不够，以及工作面推至钻场下方后，综采支架顶部形成通道改变了流场分布等原因，工作面过钻场期间，容易造成瓦斯超限，例如工作面过1#钻场时，就出现过瓦斯增大的现象。因此，为了回采工作面的安全生产，消除瓦斯隐患，需要我们在生产过程中做到先抽后采，随抽随采，做好观测记录，及时对数据进行分析，发现问题及时采取有效措施进行整改。

在工作面风巷巷帮向顶板岩石掘一条倾角45°的斜巷，斜巷进入煤层顶板后在末端沿走向方向设置钻场。钻孔
施工:向工作面方向打3行钻孔(每行5个孔)，每行钻孔均呈扇形分布，控制上隅角以上10m，上隅角以下
50m范围，孔长为100m左右，钻场间距为80m，钻孔终孔与32煤层顶板垂距为10~16m，预计钻孔终孔位于顶板裂隙带内(2#高位钻场钻孔设计如下)。

高位钻场就是在工作面风巷中每隔一定距离施工斜巷进入煤层顶板，在煤层顶板中施工钻场，从钻场中向工作面采空区方向施工顶板走向钻孔，钻孔个数一般为5~10个，钻孔长度根据钻机的施工能力确定，但一般
不少于80m，钻孔开孔位置距离煤层顶板不少于0.5m，沿倾斜方向控制风巷向下40m的范围，在垂直方向上
钻孔终孔一般布置在跨落带顶部和断裂带下部区域。

根据矿山压力理论，随着煤矿井下工作面的回采推进，在工作面周围将形成一个采动压力场，采动压力场及其影响范围在垂直方向上形成三个带，由下向上分别为跨落带、断裂带和弯曲带。在水平方向上形成三个区，沿工作面推进方向分别为重新压实区、离层区和煤壁支撑影响区。由于工作面不断向前推进，采动压力场也随之不断发生变化。这个采动压力场中形成的大量裂隙，为瓦斯在采空区上覆岩层中的运移和存储提供了通道和空间。