申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2024-01-12

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117927237A

主分类号：E21C37/00

分类号：E21C37/00;E21C37/14;E21C37/06

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：一种固‑液‑气三相耦合介质聚能爆破装置定向切顶的方法，首先需要对工作面处岩石的碎胀系数测定；在测定岩石的碎胀系数后，再确定切顶高度；根据切顶高度与钻孔角度来确定钻孔深度；确定钻孔间距；结合钻孔深度、钻孔角度、钻孔间距来开设钻孔；钻孔开设后，确定每次需要爆破的切缝钻孔数量以及各个切缝钻孔所需要的装药量，即可进行固‑液‑气三相耦合介质聚能爆破装置的放置；在放置爆破装置时通过配套的卡榫进行连接，再调整聚能管的方向，使聚能孔对准切缝线方向；在起爆前需要对工作面的瓦斯浓度进行检测，确保安全后方可起爆。本发明减少炸药用量至少20％以上，降低爆破振动，减少有害爆生气体和粉尘，且能够提高定向破岩效果。

主权项：1.一种固-液-气三相耦合介质聚能爆破装置定向切顶的方法，其特征在于，包括以下步骤：①在进行定向切顶作业时，首先需要对工作面处岩石的碎胀系数K进行测定；②在测定岩石的碎胀系数后，再确定切顶高度，确定切顶高度采用以下公式：H＝M-ΔH1-ΔH2K-1式中：H为切顶高度；M为采高；ΔH1为顶板下沉量；ΔH2为底鼓量；K为碎胀系数；③根据切顶高度与钻孔角度来确定钻孔深度，即：L＝Hcosα式中：L为切顶高度；α为钻孔角度，即钻孔与竖直方向的夹角；④确定钻孔间距；⑤结合钻孔深度、钻孔角度、钻孔间距来开设钻孔，在巷道顶板岩层中根据预设切顶线用钻机打出一排切缝钻孔，切顶线位于巷道靠近工作面一侧，并且自竖直方向向工作面方向倾斜，通过定向切顶将长臂梁切断为短臂梁，减轻顶板压力，保护巷道顶板的完整稳定；⑥当钻孔开设完毕后，应确定每次需要爆破的切缝钻孔数量以及各个切缝钻孔所需要的装药量，并根据装药量确定使用的固-液-气三相耦合介质聚能爆破装置数量，根据需要调整固、液介质所需的量以及比例，确定后即可进行固-液-气三相耦合介质聚能爆破装置的放置；⑦在放置时通过配套的卡榫将一个或者多个固-液-气三相耦合介质聚能爆破装置进行连接，连接完毕后调整聚能管的方向，使聚能孔对准切缝线方向，并将引线从装置中引出，并使用炮泥封堵炮孔；⑧在起爆前需要对工作面的瓦斯浓度进行检测，若瓦斯浓度超标则不允许爆破；瓦斯检查完毕后确认爆破工作面的人员全部撤离至安全范围内后，再引爆爆破装置，在爆破过程中，利用加入的固体介质和液体介质，并结合钻孔空隙内的空气共同作为耦合介质，形成固-液-气三相耦合介质，通过固-液-气三相耦合介质共同加强爆破产生的能量，其中，利用高强度固体粒子介质的高速动态冲击作用、液体介质所形成的高压流体水射流的液楔作用、炸药的爆轰波作用和高压气流的气楔作用共同致裂煤岩体，同时，利用爆炸产生的高压气体进一步对岩体进行冲击促进裂缝扩展，利用固体粒子维持裂缝的破裂状态不闭合；同步地，利用聚能爆破槽及聚能孔的聚能作用，将爆破过程中无序的能量转化整合为有序的能量并集中作用于聚能方向，促使加强后的爆破能量沿聚能方向射出，并对岩石产生定向冲击，形成长度更深的定向裂缝；爆破完成后使用钻孔窥视仪检查切缝钻孔破裂情况，并计算切缝率，若高于75％，则后续参考此次的参数继续进行，否则重复上述步骤直至切缝率到达75％。

全文数据：

权利要求：

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