本發(fā)明涉及土層或巖石的鉆進(jìn)及礦山安全，尤其是提供了一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)：

1、隨著煤礦開采已經(jīng)逐漸進(jìn)入深部開采階段，這一階段也面臨著許多挑戰(zhàn)，包括復(fù)雜多變的地質(zhì)條件、施工環(huán)境和結(jié)構(gòu)形式等。這些挑戰(zhàn)給開采工作帶來了許多困難，需要采取相應(yīng)的技術(shù)和管理措施來解決。因此，需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，提高開采效率和安全性，以適應(yīng)深部開采階段的挑戰(zhàn)。在高壓地應(yīng)力、高溫和巖溶水壓的環(huán)境下，煤巖體經(jīng)歷了多次強(qiáng)烈的采動影響。這使得高原巖應(yīng)力和采動應(yīng)力相互疊加，導(dǎo)致開采期間巷道圍巖的變形量增大，從而顯著增加了巷道穩(wěn)定性的控制難度。

2、當(dāng)前深部巷道支護(hù)問題越來越受到關(guān)注，如何確保巷道穩(wěn)定性成為亟待解決的問題，現(xiàn)有技術(shù)中采用超前定向預(yù)裂爆破卸壓技術(shù)防控措施，在選擇超前爆破卸壓方案時，必須綜合考慮多方面因素，主要是考慮煤炭產(chǎn)量、頂?shù)装宓刭|(zhì)條件、巖石的物理力學(xué)性能和地下水環(huán)境等。

3、在地下工程中，定向預(yù)裂爆破孔參數(shù)的選定對于定向預(yù)裂效果具有決定性影響。合適的爆破參數(shù)是確保地下工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵。因此，如何確定巷道超前爆破卸壓的爆破參數(shù)，提高爆破的安全性和卸壓效果，是目前亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決定向預(yù)裂爆破孔參數(shù)的選定對于定向預(yù)裂效果，本發(fā)明提供了一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，具體技術(shù)方案如下。

2、一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，該方法包括：

3、s1.確定超前爆破區(qū)域以及爆破參數(shù)，其中爆破參數(shù)包括爆破孔位置、炮孔深度、炮孔角度、炮孔間距和裝藥長度；

4、鉆孔爆破過程中使用聚能管，聚能管通過快速連接裝置相連接，所述聚能管上設(shè)置定位刻度，聚能管上還設(shè)置有雙向聚能孔；

5、s2.確定定向預(yù)列爆破的鉆孔布置位置，施工爆破后對爆破效果進(jìn)行監(jiān)測，對炮孔的炮孔表面裂縫和孔內(nèi)裂縫進(jìn)行探測和評價，判斷圍巖松動效果。

6、優(yōu)選的是，超前爆破卸壓的施工步驟包括：

7、s101.以巷道中線為基準(zhǔn)，沿采煤側(cè)巷道頂板準(zhǔn)確標(biāo)出各鉆孔位置安裝鉆機(jī)；

8、s102.調(diào)整鉆臂角度，標(biāo)注鉆孔位置并操作鉆機(jī)鉆孔；

9、s103.清理鉆孔，檢查鉆孔的垂直度和偏差；

10、s104.在鉆孔裝藥，炸藥配置在聚能管中，計(jì)算裝藥量、裝藥密度和封孔長度；

11、s105.根據(jù)設(shè)計(jì)的爆破順序、爆破時間和爆破藥物起爆方式，施工爆破；

12、s106.爆破完成后清理爆破現(xiàn)場。

13、還優(yōu)選的是，所述鉆機(jī)鉆孔施工的過程包括：調(diào)整鉆機(jī)位置至穩(wěn)定位置，調(diào)整鉆桿與水平面的夾角，利用專用鉆頭在巷道內(nèi)標(biāo)定鉆孔位置，調(diào)整鉆桿與鉆孔標(biāo)注位置連線相垂直，啟動鉆機(jī)按照設(shè)定的鉆孔直徑和深度施工鉆孔。

14、還優(yōu)選的是，所述炮孔角度調(diào)大，爆破范圍內(nèi)煤層傾角方向減小，增加炮孔數(shù)量；所述炮孔角度調(diào)小，頂板破碎程度增大；當(dāng)采高大于1m時，炮孔角度取0°~15°；當(dāng)采高小于等于1m時，炮孔角度取15°~20°。

15、還優(yōu)選的是，所述炮孔間距調(diào)大，頂板破碎程度增大；所述封孔長度的長短調(diào)整爆破能量的釋放，從而控制頂板的垮落。

16、還優(yōu)選的是，所述炮孔的不耦合系數(shù)與體積裝藥密度計(jì)算方式為：

17、

18、其中，表示炮孔每單位體積所裝填的炸藥體積，?kg/m3；ρe為炮孔內(nèi)炸藥密度，kd為不耦合系數(shù)，為裝藥長度，m；l為炮孔長度，m；為藥卷直徑，m；為炮孔直徑，m。

19、還優(yōu)選的是，判斷圍巖松動效果的過程包括：

20、s201.鉆孔編號并利用鉆孔自動成像儀探測成孔效果和裂隙情況；

21、s202.探測鉆孔內(nèi)預(yù)裂縫的擴(kuò)展情況；

22、s203.評估閉合臨界距離，確定完全垮落位置與液壓支架之間的距離。

23、還優(yōu)選的是，利用聲波探測系統(tǒng)評估巖體的物理性質(zhì)和完整性，通過測量聲波傳播速度，可以獲得巖體圍巖的物理特性，以及裂隙發(fā)育特征，聲波在巖體中的傳播速度與巖石的力學(xué)性質(zhì)和裂隙狀態(tài)密切相關(guān)，巖體裂隙越多，波速越小，巖體裂隙越少，波速越大；根據(jù)聲波探測結(jié)果判斷圍巖的松動效果。

24、還優(yōu)選的是，利用松動圈探測系統(tǒng)評估巖體的穩(wěn)定性，巖石的松動程度越大，其強(qiáng)度和剛度降低，通過測量松動圈的范圍和程度，提高巖體的松動效果。

25、本發(fā)明提供的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法的有益效果是，該方法可以合理的確定定向預(yù)裂爆破孔參數(shù)，提高了爆破安全性的同時提高卸壓效果，其基于超前定向預(yù)裂爆破巷道的工程條件，確定超前爆破區(qū)域；在超前爆破區(qū)域確定多個卸壓孔的爆破參數(shù)，爆破參數(shù)包括的卸壓孔位置、炮孔深度、炮孔直徑、炮孔間距、裝藥密度和裝藥結(jié)構(gòu)，在多個爆破孔內(nèi)裝填礦用許用炸藥，通過所確定的爆破參數(shù)對切頂孔進(jìn)行爆破處理，在提高爆破安全性的同時提高預(yù)裂爆破效果；此外還優(yōu)化了裝藥結(jié)構(gòu)，有效的降低了勞動強(qiáng)度，節(jié)省人力資源，并顯著提高裝藥效率。

技術(shù)特征：

1.一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，該方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，超前爆破卸壓的施工步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，所述鉆機(jī)鉆孔施工的過程包括：調(diào)整鉆機(jī)位置至穩(wěn)定位置，調(diào)整鉆桿與水平面的夾角，利用專用鉆頭在巷道內(nèi)標(biāo)定鉆孔位置，調(diào)整鉆桿與鉆孔標(biāo)注位置連線相垂直，啟動鉆機(jī)按照設(shè)定的鉆孔直徑和深度施工鉆孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，所述炮孔角度調(diào)大，爆破范圍內(nèi)煤層傾角方向減小，增加炮孔數(shù)量；所述炮孔角度調(diào)小，頂板破碎程度增大；當(dāng)采高大于1m時，炮孔角度取0°~15°；當(dāng)采高小于等于1m時，炮孔角度取15°~20°。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，所述炮孔間距調(diào)大，頂板破碎程度增大；所述封孔長度的長短調(diào)整爆破能量的釋放，從而控制頂板的垮落。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，所述炮孔的不耦合系數(shù)與體積裝藥密度計(jì)算方式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，判斷圍巖松動效果的過程包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，利用聲波探測系統(tǒng)評估巖體的物理性質(zhì)和完整性，通過測量聲波傳播速度，可以獲得巖體圍巖的物理特性，以及裂隙發(fā)育特征，聲波在巖體中的傳播速度與巖石的力學(xué)性質(zhì)和裂隙狀態(tài)密切相關(guān)，巖體裂隙越多，波速越小，巖體裂隙越少，波速越大；根據(jù)聲波探測結(jié)果判斷圍巖的松動效果。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，其特征在于，利用松動圈探測系統(tǒng)評估巖體的穩(wěn)定性，巖石的松動程度越大，其強(qiáng)度和剛度降低，通過測量松動圈的范圍和程度，提高巖體的松動效果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種切頂留巷超前定向預(yù)裂爆破卸壓及參數(shù)確定方法，涉及土層或巖石的鉆進(jìn)及礦山安全技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：確定超前爆破區(qū)域以及爆破參數(shù)，其中爆破參數(shù)包括爆破孔位置、炮孔深度、炮孔間距和裝藥長度；確定定向預(yù)列爆破的鉆孔布置位置，施工爆破后對爆破效果進(jìn)行監(jiān)測，對炮孔的炮孔表面裂縫和孔內(nèi)裂縫進(jìn)行探測和評價，判斷圍巖松動效果。該方法改善了炸藥的裝填過程，并在爆破發(fā)生后利用聚能裝置引發(fā)聚能效應(yīng)，使得炮孔圍巖在非設(shè)定方向上受到均勻的壓力，而在設(shè)定方向上受到集中的拉力，使巖石按照設(shè)定的爆破方向發(fā)生拉裂，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定方向的張拉斷裂，在提高爆破安全性的同時還提高預(yù)裂爆破效果，降低了勞動強(qiáng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：秦忠誠,包蘇東,劉南,賀強(qiáng),郭傳清,張峰,付凱凱,王濤,劉永樂
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21