[发明专利]一种巷道顶板定向预裂切缝方法

权利要求书

1.一种巷道顶板定向预裂切缝方法，其特征在于，包括以下步骤：

在煤层上挖掘两个巷道作为首采面的上顺槽巷道与下顺槽巷道；

加固下顺槽巷道顶板，使用钻机完成炮孔施工；

安装爆破装置，进行爆破切缝，并进行效果评估；

其中，所述爆破装置包括

至少一双向聚能管；

一聚能管固定件；

一聚能管定向装置；及

若干聚能管连接件；

其中所述聚能管连接件的数量为比所述双向聚能管的数量少一个；

所述聚能管定向装置包括：一定位卡板及一手柄；所述定位卡板沿所述手柄轴向向外直线延伸，能与所述双向聚能管的端部的定位卡槽进行可活动地卡合；所述手柄与所述双向聚能管外形相同，呈中空筒状，一端与所述定位卡板固定连接；所述手柄开设有多个定位孔，各所述定位孔为所述手柄径向上成对设置的通孔，各所述定位孔沿所述手柄的轴向间隔分布；

所述双向聚能管包括：聚能管管体、定位卡槽和多个聚能孔；所述聚能管管体呈中空筒状，所述聚能管管体的轴向的两端各设有一定位卡槽；所述定位卡槽沿所述聚能管管体的轴向延伸，能与所述定位卡板进行定位卡合；各所述聚能孔开设于所述聚能管管体径向相对的两侧，沿所述聚能管管体轴向均匀分布；所述定位卡槽沿所述聚能管管体轴向延伸的方向与所述聚能孔沿所述聚能管管体轴向分布成的行列共直线；

所述聚能管固定件包括一固定件孔塞及至少一个弹性钢卡；所述固定件孔塞能与所述双向聚能管其中任一端装配固定；每一所述弹性钢卡一端连接所述固定件孔塞，另一端与所述固定件孔塞表面分离，向所述固定件孔塞表面的外侧翘起；所述聚能管固定件向所述双向聚能管提供向炮孔外移动的阻力；

所述聚能管连接件包括主体和卡板，主体两端是相对设置的连接件孔塞，所述连接件孔塞能塞入一所述双向聚能管的端部内进行固定；所述卡板自所述主体径向相对的两侧向外直线延伸，且能够与所述定位卡槽进行定位卡合；所述聚能管连接件利用所述卡板相对定位对接的两个所述双向聚能管；

所述聚能管定向装置的定位卡板卡合于所述定位卡槽内时，所述多个定位孔在所述手柄径向相对的两侧形成的开口的连线与所述双向聚能管在径向相对两侧的聚能孔的连线共直线。

2.如权利要求1所述的切缝方法，其中，还包括下述步骤：分析计算顶板定向预裂爆破参数，进行顶板定向预裂爆破参数实验，根据实验结果，确定装药量和炮孔间距。

3.如权利要求2所述的切缝方法，其中，所述分析计算顶板定向预裂爆破参数包括：根据煤层地质条件及设计方法在切缝段巷道进行顶板预裂切缝深度和顶板预裂切缝角度的理论计算分析，得出顶板预裂切缝深度和顶板预裂切缝角度。

4.如权利要求2所述的切缝方法，其中，所述顶板定向预裂爆破参数实验包括以下步骤：

进行实验顶板加固；

进行多组单孔爆破实验，绘制单个炮孔的装药量与切缝率关系曲线图；

根据所述单个炮孔的装药量与切缝率关系曲线图，得出单个炮孔的装药量临界值，确定单个炮孔的最佳装药量，进行多组联孔爆破实验，根据爆破实验结果确定炮孔间距。

5.如权利要求3所述的切缝方法，其中，所述顶板定向预裂切缝深度符合：

预裂切缝深度H_F的取值范围为：

H_Fmin≤H_F≤H_Fmax

预裂切缝深度H_F应满足的下临界条件H_Fmin为：

H_Fmin＝H_H+1.5

式中：H_H为巷道高度，单位m；

预裂切缝深度H_F应满足的上临界条件H_Fmax为：

H_Fmax＝(H_H-ΔH₁-ΔH₂)/(K-1)

式中：ΔH₁为顶板下沉量，单位m；ΔH₂为底臌量，单位m；K为碎胀系数，1.3～1.5。

6.如权利要求5所述的切缝方法，其中，所述预裂切缝深度H_F趋近于所述上临界条件H_Fmax。