CN105890478B - 一种巷道顶板定向预裂切缝方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种巷道顶板定向预裂切缝方法，主要在于使用一种专用的爆破装置，该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聚能管的数量少一个。所述聚能管定向装置能与所述双向聚能管活动地定位卡合。使用本发明方法中所提供的聚能管定向装置，可较大提升爆破装置的安装设置效率和精确度，从而带来顶板定向预裂切缝工作整体上工作效率和精确程度的提高。

Description

一种巷道顶板定向预裂切缝方法

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：

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。

在本发明的一个实施例中，所述预裂切缝深度HF趋近于所述上临界条件H_Fmax。

在本发明的一个实施例中，当H_煤≤1m时，α＝20°；当1m＜H_煤≤1.5m时，α＝15°；当1.5m＜H_煤≤2m时，α＝10°；当2m＜H_煤≤3m时，α＝5°；当H_煤＞3m时，α＝0°，其中H_煤为煤层厚度。

在本发明的一个实施例中，所述完成炮孔施工的步骤使用DCA-45自动成巷超前切缝钻机完成。

在本发明的一个实施例中，所述爆破装置按以下方法进行安装：

a.将所述聚能管固定件安装于第一根所述双向聚能管的一端，检查并确定紧固，安装炸药和封泥。

b.将步骤a中的第一根所述双向聚能管置入炮孔，安装聚能管固定件的一端向内，推送至合适位置后在未安装聚能管固定件的一端安装所述聚能管连接件。

c.将步骤b中的聚能管连接件未连接双向聚能管的一端连接第二根所述双向聚能管，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥。

d.重复步骤b-c至第X根所述双向聚能管，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥。

e.将所述聚能管定向装置的所述定位卡板卡入步骤d中第X根所述双向聚能管未连接所述聚能管连接件一端的定位卡槽，将所述爆破装置整体推送至所述聚能管固定件顶抵于炮孔孔底，转动所述聚能管定向装置使所述定位孔朝向设定方向。

其中X为预计使用双向聚能管的数量。

f.抽出所述聚能管定向装置，安装炮孔孔口封泥。

本发明的有益效果在于：使用本发明方法中所提供的聚能管定向装置，可较大提升爆破装置的安装设置效率和精确度，从而带来顶板定向预裂切缝工作整体上工作效率和精确程度的提高。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的巷道顶板定向预裂切缝方法流程示意图

图2为本发明的一个实施例的单孔爆破实验炮孔分布示意图

图3为本发明的一个实施例的单个炮孔的装药量与切缝率关系曲线图

图4为本发明的一个实施例使用的钻机示意图

图5为本发明的一个实施例的双向聚能管的结构示意图

图6为本发明的一个实施例的聚能管固定件示意图

图7为本发明的一个实施例的聚能管定向装置示意图

图8为本发明的一个实施例的聚能管连接件示意图

图9A-图9G为本发明一个实施例的用爆破装置的安装过程示意图

其中，附图标记说明如下：

1 双向聚能管

11 聚能管管体

12 定位卡槽

13 聚能孔

2 聚能管固定件

21 固定件孔塞

22 弹性钢卡

3 聚能管定向装置

31 定位卡板

32 手柄

33 定位孔

4 聚能管连接件

41 连接件孔塞

42 卡板

43 中心隔板

5 炮孔

6 炮孔孔口封泥

7 钻机

71 左钻臂机构

72 右钻臂机构

73 行走机构

74 电气系统

75 水系统

76 液压系统

具体实施方式

以下将结合附图，通过本发明的具体实施例对本发明所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本发明进行更明确的了解。需要说明的是，以下实施例所提供的技术方案及说明书附图仅供对本发明进行说明使用，并非用于对本发明加以限制。

请参阅图1，图1为本发明的一个实施例的巷道顶板定向预裂切缝方法流程示意图。本发明提供一种巷道顶板定向预裂切缝方法，首先，在煤层上挖掘连通的两个巷道作为首采面的上顺槽巷道与下顺槽巷道。然后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。

其中，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。

并且，H_F应尽量趋近于上临界条件H_Fmax。

顶板定向预裂切缝角度α的参考值为：

当H_煤≤1m时，α＝20°；当1m＜H_煤≤1.5m时，α＝15°；当1.5m＜H_煤≤2m时，α＝10°；当2m＜H_煤≤3m时，α＝5°；当H_煤＞3m时，α＝0°，其中H_煤为煤层厚度。

接着，得到顶板预裂切缝深度和顶板预裂切缝角度后，根据顶板预裂切缝深度和顶板预裂切缝角度设计实验方案，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。

上述爆破参数实验需严格按以下步骤进行：

使用恒阻大变形锚索超前加固实验区顶板。然后根据岩体状况、顶板预裂切缝深度、顶板预裂切缝角度及炮孔深度、爆破用聚能管长度等选取炸药，首先进行4-5组单孔爆破试验，第一次试验按设计参数药卷60％进行。炮孔位置如图2所示分布，前后均有空置炮孔。实验装药由少到多，与顶板的岩性联系起来，密切关注顶板岩性的变化及时调整装药参数。对于岩层浅层存在弱层，应采取减震防爆等措施，如：轴向不耦合装药，浅部岩层少装药，增加封泥长度等；逐步增加装药量；并绘制单个炮孔的装药量与切缝率关系曲线图，如图3所示，其中切缝率是指单个炮孔预裂爆破后孔内沿定向预裂方向产生的裂缝总长度与2倍炮孔深度的比值。根据单个炮孔的装药量与切缝率关系曲线图，找出单个炮孔的装药量临界值N_C，根据n＝0.8～0.9N_C(其中n为单个炮孔的最佳装药量，N_C为单个炮孔的装药量临界值)，确定单个炮孔的最佳装药量n。然后进行1-3组联孔爆破实验，按照单孔最佳装药量装药，根据切缝率最高的爆破实验结果确定定向预裂切缝炮孔最佳间距。

其中炮孔使用钻机进行施工。在本实施例中，钻机为如图4所示的DCA-45自动成巷超前切缝钻机7，其由一左钻臂机构71、一右钻臂机构72、一套行走机构73、一套电气系统74、一套水系统75及一套液压系统76组成。切顶钻机机身只有600mm宽，可以灵活的适用于各种工况。。本发明并不以此为限。切缝炮孔施工完成后从炮孔角度、间距、深度、平直度等方面进行炮孔质量评估及顶板岩性评估，从而辅助修正装药量及计算爆破用聚能管数量，炮孔数量等。

完成实验后，加固下顺槽巷道顶板，根据实验参数，使用钻机完成炮孔施工；本实施例中，钻机为DCA-45自动成巷超前切缝钻机。本发明并不以此为限。

上述爆破装置，请参见图5-图8。在本切缝方法中使用的爆破装置包括双向聚能管1、聚能管固定件2和聚能管定向装置3。

如图5所示，双向聚能管1主要包括聚能管管体11、定位卡槽12和多个聚能孔13。举例而言，聚能管管体11呈中空圆筒状，轴向两端各设有一定位卡槽12。定位卡槽12用于与其他部件活动地进行定位卡合。其中聚能管管体11可以为中空圆筒形、椭圆筒形等，可依据炮孔形状需求而定，并不以此为限。各聚能孔13开设于聚能管管体11的径向相对两侧，聚能管管体11每一单侧的开孔可选择均沿聚能管管体11的轴向均匀分布。在本实施例中，定位卡槽12沿聚能管管体轴向延伸的方向与聚能孔13沿聚能管管体11轴向分布成的行列共直线，以便于爆破中聚能管管体11能定向裂开，且能方便根据定位卡槽12确定聚能孔13排列的直线，以便确认定向裂开的方向。在其他一些实施例中，该两者可不共直线，于实际应用中，仅需保证同一批次使用的双向聚能管1的定位卡槽12均位于同一直线即可。此外，实际应用中，聚能管管体的材料配比、管长、内外径尺寸及壁厚等参数要与炸药尺寸、炮孔尺寸、岩石强度特性等严格匹配，必须经由理论计算和大量试验确定，本发明对此不作具体限定。

如图6所示，聚能管固定件2主要包括一固定件孔塞21及至少一个弹性钢卡22。固定件孔塞21能与双向聚能管1其中任一端装配固定。每一弹性钢卡22一端连接固定件孔塞21，另一端与固定件孔塞21的表面分离，并向固定件孔塞21表面的外侧翘起。由于弹性钢卡22的这种结构设计，使得当聚能管固定件2向炮孔5内移动时，弹性钢卡22与炮孔5的孔壁摩擦较小，能够通畅前进；当聚能管固定件2向炮孔外移动时，弹性钢卡22与炮孔5的摩擦较大，不易行进。即，该聚能管固定件2能够用于向双向聚能管1提供向炮孔5外移动的阻力。由此起到竖直安装聚能管时防止聚能管因重力原因下滑的作用。于实际应用中，弹性钢卡22提供的摩擦力构应满足关系式：n·f＞G。式中，n为弹性钢卡数量，需经过理论计算和大量试验确定；f为单个钢卡与孔壁摩擦力，与孔壁平直度、孔壁岩性等因素相关；G为聚能管和炸药总重。

如图7所示，本发明实施例提供一种聚能管定向装置3，聚能管定向装置3主要包括一定位卡板31、一手柄32及多个定位孔33。其中定位卡板31沿手柄轴向向外直线延伸，能与双向聚能管1端部的定位卡槽12进行可活动地卡合。手柄32一端与定位卡板31固定连接。手柄32的外形与双向聚能管1的外形相同，可以为圆柱形、椭圆柱形、中空圆筒形、椭圆筒形等，依与之配合的双向聚能管1的外形而定，本发明对此不作具体限定。在本实施例中，手柄32呈中空筒状。定位孔33开设于手柄32上，沿手柄32径向贯通手柄32，各定位孔33的轴线垂直于手柄32的轴线，各定位孔33沿手柄32的轴向间隔分布。在本实施例中，因手柄32为中空筒形，定位孔33也因之而成为两列沿手柄轴向相对间隔设置的通孔，分别位于手柄32径向上相对的两侧，每单侧的定位孔33沿手柄32的轴向间隔分布。

其中定位卡板31用于使聚能管定位装置3与双向聚能管1卡合连接，从而转动手柄32时能带动双向聚能管11一起转动。在聚能管定向装置3与双向聚能管1卡合连接时，手柄32径向相对两侧的定位孔33于手柄32两侧在轴向上的连线，应与双向聚能管1径向相对两侧的聚能孔13于双向聚能管1两侧在轴向上的连线共直线，以保证转动手柄32时，定位孔33的朝向即为聚能孔13的朝向，从而达到聚能管精确定向的目的。

本发明切缝方法中所用的爆破装置还包括聚能管连接件4，用于当因炮孔5的深度需求而需要安装多根双向聚能管1时，连接多根双向聚能管1。如图8所示，聚能管连接件4包括主体和卡板42。主体两端为相对设置的连接件孔塞41，该连接件孔塞41能够塞入双向聚能管1的端部内进行固定。卡板42自主体径向相对的两侧向外直线延伸，且能够与双向聚能管1的定位卡槽12活动地进行卡合。其中连接件孔塞41用于使聚能管连接件4能够插入双向聚能管1并保证连接的紧固性。其外形和尺寸以能够塞入双向聚能管1的端部进行固定为准，可以为圆柱形、椭圆柱形、方柱形等，本发明对此不作具体限定。在本实施例中，连接件孔塞41为直径中间大、两端小的纺锤形体(图中未示出)。而卡板42主要起周向固定作用，使用时嵌入双向聚能管1的定位卡槽12内，以保证两端连接的两根双向聚能管1的聚能孔13朝向一致。通过这种结构，使得该连接件能够利用所述卡板相对定位对接的两个所述双向聚能管。

在本实施例中聚能管连接件4还具有一中心隔板43。中心隔板43设置于聚能管连接件4的主体的轴心，垂直于主体的轴向。中心隔板主要起分隔两根聚能管的作用，以保证两侧的连接件孔塞41插入双向聚能管1长度的相同，使两侧连接的紧固程度大致相同，避免发生一侧插入较多，另一侧插入较少的情况。

本发明切缝方法所使用的爆破装置，由于聚能管定位装置3的手柄32径向相对两侧的定位孔33于手柄32两侧在轴向上的连线与双向聚能管1径向相对两侧的聚能孔13于双向聚能管1两侧在轴向上的连线共直线，从而保证转动手柄32时，定位孔33的朝向即为最外侧的双向聚能管1的聚能孔13的朝向。同时，由于爆破装置的聚能管连接件4的卡板42和双向聚能管1的定位卡槽12沿聚能管管体11轴向延伸的方向与所述聚能孔13沿所述聚能管管体11轴向分布的方向共直线的设计，使得相连的双向聚能管1的聚能孔13的分布方向均共直线。由此保证转动手柄32时，定位孔33的朝向即为全部相连的双向聚能管1的聚能孔13的朝向，从而能够达到精确定向聚能孔的目的。此外，由于聚能管固定件2的弹性钢卡22的设计使聚能管固定件2能够用于向双向聚能管1提供向炮孔5外移动的阻力，从而起到竖直安装聚能管时防止聚能管因重力原因下滑的作用。

以上为本发明切缝方法所使用的爆破装置的详细结构，该爆破装置的安装方法参见图9A-9G，按下述步骤进行：

a.将聚能管固定件2安装于第一根双向聚能管1的一端，检查并确定紧固，安装炸药和封泥；(图9A)

b.将步骤a中的第一根双向聚能管1置入炮孔5，安装聚能管固定件2的一端向内，推送至合适位置后在未安装固定件2的一端安装聚能管连接件4；

c.将步骤b中的聚能管连接件4未连接双向聚能管1的一端连接第二根双向聚能管1，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；(图9B)

d.重复步骤b-c至第X根双向聚能管1，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；(图9C-图9E)

e.将聚能管定向装置3的定位卡板31卡入步骤d中第X根双向聚能管1未连接聚能管连接件4的一端的定位卡槽12，将爆破装置整体推送至聚能管固定件2顶抵于炮孔5孔底为止，转动聚能管定向装置3使定位孔33朝向设定方向。(图9F)

f.抽出聚能管定向装置3，安装炮孔孔口封泥6。(图9G)

其中X为所需双向聚能管数量。若聚能管与炮孔内壁摩擦较大，定向装置转动困难时，可使用细棍形工具插入手柄的定向孔内辅助转动。

以上为本发明所提供的切缝方法所使用的爆破装置的安装方法，在顶板加固完成，炮孔施工完毕后，根据先前计算好顶板预裂爆破参数安装爆破装置，安装方法如上所述。安装完成后，进行聚能预裂爆破切缝，依次进行起爆，最终在巷道内沿巷道走向在顶板切出一条沿巷道走向贯通的裂缝，并进行预裂切缝爆破效果评估。

本发明的有益效果在于，本发明的切缝方法中使用的专用的爆破装置，其中通过聚能管定向装置与聚能管的配合作用，能够精确、快速的进行聚能孔定向，使聚能管安装设置效率和精确度得到有效提高，从而带来顶板定向预裂切缝工作整体上工作效率和精确程度的提高。

以上为本发明所提供的巷道顶板定向预裂切缝方法的一实施例，通过实施例的说明，相信本领域技术人员能够了解本发明的技术方案及其运作原理。然而以上仅为本发明的优选实施例，并非对本发明加以限制。本领域技术人员可根据实际需求对本发明所提供技术方案进行适当修改，所做修改及等效变换均不脱离本发明所要求保护的范围。本发明所要求保护的权利范围，当以所附的权利要求书为准。

Claims (9)

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。

7.如权利要求3所述的切缝方法，其中，当H_煤≤1m时，α＝20°；当1m＜H_煤≤1.5m时，α＝15°；当1.5m＜H_煤≤2m时，α＝10°；当2m＜H_煤≤3m时，α＝5°；当H_煤＞3m时，α＝0°，其中，H_煤为煤层厚度。

8.如权利要求1所述的切缝方法，其中，所述完成炮孔施工的步骤使用DCA-45自动成巷超前切缝钻机完成。

9.如权利要求1所述的切缝方法，其中，所述爆破装置按以下方法进行安装：

a.将所述聚能管固定件安装于第一根所述双向聚能管的一端，检查并确定紧固，安装炸药和封泥；

b.将步骤a中的第一根所述双向聚能管置入炮孔，安装聚能管固定件的一端向内，推送至合适位置后在未安装聚能管固定件的一端安装所述聚能管连接件；

c.将步骤b中的聚能管连接件未连接所述双向聚能管的一端连接第二根所述双向聚能管，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；

d.重复步骤b-c至第X根所述双向聚能管，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；

e.将所述聚能管定向装置的所述定位卡板卡入步骤d中第X根所述双向聚能管未连接所述聚能管连接件一端的定位卡槽，将所述爆破装置整体推送至所述聚能管固定件顶抵于炮孔孔底，转动所述聚能管定向装置使所述定位孔朝向设定方向；

其中X为预计使用双向聚能管的数量；

f.抽出所述聚能管定向装置，安装炮孔孔口封泥。