[发明专利]一种巷道顶板定向预裂切缝方法

说明书

技术领域

本发明涉及定向预裂切缝技术，具体涉及一种巷道顶板定向预裂切缝的方法。

背景技术

顶板定向预裂切缝技术是煤矿开采中长壁开采110工法关键技术之一，依据爆炸初始定向裂缝的获得方式，聚能控制爆破可归纳为两类：一类是对孔壁施加不均布爆炸载荷，使孔壁在预定形成断裂面的部位优先产生裂纹，如ABS爆破法和切缝套管药包法；另一类是在孔壁预定断裂部位优先产生某种形状缺口，使裂纹在缺口处优先形成与发展，如聚能药包爆破法、炮孔切槽爆破法等。其中，炮孔切槽，需要专用钻具，作业难度大、成本高；聚能药包爆破的药卷加工复杂，缺乏普遍性，不利于推广使用；相对而言，切缝药包爆破取得了较好效果，但对坚硬岩体的复杂断面成型爆破，仍没理想的爆破技术。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种巷道顶板定向预裂切缝方法，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聚能管在径向相对两侧的聚能孔的连线共直线。

在本发明的一个实施例中，切缝方法还包括：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、炮孔间距的步骤。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，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：