CN107014263B - 应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管及巷道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开一种应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管及巷道施工方法。所述应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管包括：内管、外管以及支撑梁，其中，内管粘附固定在外管的内壁上，在内管与外管形成的最大空隙处，设置有支撑梁以连接内管与外管；外管的外壁对称两侧，距离外管圆端面预先设置的距离阈值处设置有切缝。应用本发明，可以有效提升煤矿岩石巷道周边成型质量，提高煤矿岩石巷道的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及爆破技术，尤其涉及一种应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管及巷道施工方法。
背景技术
在工程爆破施工过程中采用爆破技术是土木建设领域中重要的施工作业技术手段，尤其在煤矿岩石巷道的掘进施工中，爆破掘进是一种有效的作业方式。其中，在爆炸载荷的作用下，岩石、混凝土等被爆破物体形成的动态断裂过程，即爆破成缝机理，直接影响爆破的质量，因而，是工程爆破施工过程中最受关注的热点问题。
爆破成缝机理是利用爆炸冲击波所引起的爆炸应力波和爆生气体产生的高温、高压气体膨胀推力共同作用于岩体而产生裂缝，即应力波与爆炸气体共同作用理论，也就是说，岩体内最初裂隙的形成是由爆炸应力波造成的，随后爆生气体楔入岩体内最初形成的裂隙，并在准静态压力作用下，使由爆炸应力波形成的最初裂隙进一步扩展，存在炮眼利用率低、巷道周边成型差、围岩损伤严重等问题。
目前，定向断裂控制爆破技术采用切缝药包定向断裂控制爆破，利用切缝来控制爆炸应力场的分布和爆生气体对介质的准静态作用，达到控制被爆介质的破碎程度及开裂方向、能够较为有效保护围岩的目的，因而具有成型好，能够减少围岩损伤的优点，在爆破工程中广泛应用。该定向断裂控制爆破方法中，切缝药包中炸药爆炸产生的能量，一部分用于煤矿岩石的破碎与抛掷，形成煤矿岩石巷道；另一部分则以波的形式向四周传播，导致周边岩体的变形与破坏损伤，使得该类煤矿岩石巷道周边成型质量较低，给后期煤矿岩石巷道的支护带来诸多不便，也为使用期间的煤矿岩石巷道带来安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管及巷道施工方法，能够有效提升煤矿岩石巷道周边成型质量，提高煤矿岩石巷道的使用安全性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管，包括：
内管、外管以及支撑梁，其中，
内管粘附固定在外管的内壁上，在内管与外管形成的最大空隙处，设置有支撑梁以连接内管与外管；
外管的外壁对称两侧，距离外管圆端面预先设置的距离阈值处设置有切缝。
结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述偏心装药切缝管长250mm、外径38mm、外壁厚1mm，外壁对称两边缘设置有切缝，切缝宽度4mm，切缝的左端面距外管的左圆端面10mm，切缝的右端面距外管的右圆端面10mm。
结合第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第二种实施方式中，所述内管为装药管，内径33mm、内壁厚1mm，内管的外壁与外管的内壁粘结固化在一起，在粘结固化的内管外壁的对称侧，利用支撑梁与所述外管内壁连接。
第二方面，本发明实施例提供一种巷道施工方法，包括：加工制作包含内管和外管的偏心装药切缝管，其中，内管与外管形成偏心结构；
将预定量的乳化炸药装入偏心装药切缝管的内管中；
进行巷道掘进施工；
在所述巷道掘进施工钻取的周边眼中装入填充有乳化炸药的偏心装药切缝管；
以顺序微差起爆的方式，顺序起爆中心眼、掏槽眼、周边眼，完成巷道一个循环内的全断面爆破施工。
结合第二方面，在第二方面的第一种实施方式中，所述周边眼中装入的偏心装药切缝管的两个切缝的连线方向与煤矿岩石巷道的轮廓线平齐，且粘附固定在外管内壁上的内管一侧靠近被爆岩石一侧。
结合第二方面的第一种实施方式，在第二方面的第二种实施方式中，所述煤矿岩石巷道为直墙拱形、矩形、梯形煤矿岩石巷道，所述周边眼中装入的偏心装药切缝管的两个切缝的连线方向可设置为与直墙拱形、矩形、梯形煤矿岩石巷道的拱形轮廓线平齐，且与偏心装药切缝管的圆端面的半径方向垂直。
结合第二方面、第二方面的第一种或第二种实施方式，在第二方面的第三种实施方式中，所述偏心装药切缝管长250mm、外径38mm、外壁厚1mm，外壁对称两边缘设置有切缝，切缝宽度4mm，切缝的左端面距外管的左圆端面10mm，切缝的右端面距外管的右圆端面10mm。
结合第二方面的第三种实施方式，在第二方面的第四种实施方式中，所述煤矿岩石巷道为直墙拱形煤矿岩石巷道，所述周边眼中装入的偏心装药切缝管的两个切缝的连线方向可设置为与直墙拱形煤矿岩石巷道的拱形轮廓线平齐，且与偏心装药切缝管的圆端面的半径方向垂直。
本发明实施例提供的应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管及巷道施工方法，所述应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管包括：内管、外管以及支撑梁，其中，内管粘附固定在外管的内壁上，在内管与外管形成的最大空隙处，设置有支撑梁以连接内管与外管；外管的外壁对称两侧，距离外管圆端面预先设置的距离阈值处设置有切缝，能够有效提升煤矿岩石巷道周边成型质量，提高煤矿岩石巷道的使用安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管断面结构示意图；
图2为本发明实施例应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管侧视结构示意图；
图3为本发明实施例巷道施工方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管断面结构示意图；
图2为本发明实施例应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管侧视结构示意图。
参见图1和图2，偏心装药切缝管采用塑料材质，包括：内管、外管以及支撑梁，其中，
内管粘附固定在外管的内壁上，在内管与外管形成的最大空隙处，设置有支撑梁以连接内管与外管；
外管的外壁对称两侧，距离外管圆端面预先设置的距离阈值处设置有切缝。
本实施例中，作为一可选实施例，偏心装药切缝管可用模具进行浇筑，制作工艺简单。
本实施例中，作为一可选实施例，偏心装药切缝管长250mm、外径38mm、外壁厚1mm，外壁对称两边缘设置有切缝，切缝宽度4mm，切缝的左端面(图2中水平方向的左侧)距外管的左圆端面10mm，切缝的右端面距外管的右圆端面10mm。
内管为装药管，内径33mm、内壁厚1mm，内管的外壁与外管的内壁粘结固化在一起，在粘结固化的内管外壁的对称侧，利用支撑梁与外管内壁连接，并起到支撑的作用。
图3为本发明实施例巷道施工方法流程示意图。该巷道施工方法为基于偏心装药切缝管的巷道掘进施工方法，参见图3，该方法包括：
步骤301，加工制作包含内管和外管的偏心装药切缝管，其中，内管与外管形成偏心结构；
本实施例在于提供一种新的巷道，例如，煤矿岩石巷道周边眼爆破的装药及施工方法，以满足(煤矿岩石)巷道爆破掘进过程中对周边成型高质量的要求。
本实施例中，以煤矿岩石巷道为例，煤矿岩石巷道周边成型所依据的岩石动态断裂机理是：炸药爆炸后，在爆炸应力波的作用下，煤矿岩石中首先出现径向裂纹，随后，爆生气体楔入煤矿岩石内最初形成的裂纹中，并在准静态压力作用下驱动裂纹进一步扩展，最终导致煤矿岩石破碎断裂，其中，煤矿岩石断裂是一种典型的拉伸断裂。因而，为了使爆炸产生的能量主要用于破碎岩石做功，最大限度的保护围岩，需要改变爆炸能量的作用路径和作用方式。
因而，本实施例中，提出采用偏心装药切缝管爆破的煤矿岩石巷道周边爆破成型方法，即预先设计一种可以用于偏心装药的切缝药包，即偏心装药切缝管，使炸药位于切缝药包的切缝管的底部，并与即将爆破的围岩接触较近，这样，可以使得炸药能量尽可能多的向被爆岩石侧释放，由于是偏心装药，炸药与上部管壁之间留有空气间隙，以起到减缓能量传递的作用。
本实施例中，偏心装药切缝管采用塑料材质，包括：内管、外管以及支撑梁，其中，
内管粘附固定在外管的内壁上，在内管与外管形成的最大空隙处，设置有支撑梁以连接内管与外管；
外管的外壁对称两侧，距离外管端面预先设置的距离阈值处设置有切缝。
本实施例中，内管与外管不同圆心，形成偏心结构。
本实施例中，作为一可选实施例，偏心装药切缝管可用模具进行浇筑，制作工艺简单。
本实施例中，作为一可选实施例，偏心装药切缝管长250mm、外径38mm、外壁厚1mm，外壁对称两边缘留有切缝，切缝宽度4mm，切缝的左端面(图3中的左侧)距外管的左端面10mm，切缝的右端面距外管的右端面10mm。
内管为装药管，内径33mm、内壁厚1mm，内管的外壁与外管的内壁粘结固化在一起，在粘结固化的内管外壁的对称侧，利用支撑梁与外管内壁连接，并起到支撑的作用。其中，外管中除容置支撑梁以及内管之外的部分为空隙。
步骤302，将预定量的乳化炸药装入偏心装药切缝管的内管中；
本实施例中，将现成的乳化炸药装入内管中，制成偏心装药切缝药卷。
步骤303，进行巷道掘进施工；
本实施例中，现场的煤矿岩石巷道掘进施工中，中心眼、掏槽眼和周边眼采用常规作业方式按现有作业方式进行分布。作为一可选实施例，钻取中心眼、掏槽眼和周边眼的炮孔时选用直径40mm的钻头，各炮孔的角度依据煤矿岩石的具体情况而定，本实施例对此不作具体限定。
本实施例中，作为一可选实施例，周边眼间距300mm～400mm。
步骤304，在所述巷道掘进施工钻取的周边眼中装入填充有乳化炸药的偏心装药切缝管；
本实施例中，中心眼和掏槽眼中按照现有技术装入乳化炸药即可，装入药卷的数量依据炮孔的长度而定。周边眼装入本实施例的偏心装药切缝药卷。
本实施例中，作为一可选实施例，周边眼中装入的偏心装药切缝管的两个切缝的连线方向与煤矿岩石巷道的轮廓线平齐，且粘附固定在外管内壁上的内管(装填的炸药)一侧靠近被爆岩石一侧。
本实施例可适用于所有形状的岩石巷道，例如，作为另一可选实施例，如果煤矿岩石巷道为直墙拱形、矩形、梯形煤矿岩石巷道，则周边眼中装入的偏心装药切缝管的两个切缝的连线方向可设置为与相应直墙拱形、矩形、梯形煤矿岩石巷道的拱形轮廓线平齐，且与偏心装药切缝管的圆端面的半径方向垂直。
本实施例中，作为一可选实施例，连接各炮眼中炸药的导线采用串联或并联皆可。
步骤305，以顺序微差起爆的方式，顺序起爆中心眼、掏槽眼、周边眼，完成巷道一个循环内的全断面爆破施工。
本实施例的偏心装药切缝管爆破施工方法，采用偏心装药与偏心装药切缝管爆破技术相耦合的岩石巷道爆破技术，通过设计可用于偏心装药的偏心装药切缝管，利用炸药与偏心装药切缝管的外管壁之间的空气作为缓冲层，既起到了煤矿岩石巷道周边定向断裂控制爆破的效果，提高该类岩石巷道周边成型质量，又充分保护了围岩，能够最大限度减少围岩的损伤，从而提高煤矿岩石巷道的使用安全性，本实施例的方法能够有力保障爆破施工质量和施工水平，施工过程安全、可靠，可具体应用于岩石巷道掘进施工的过程中，特别适用于在较高硬度的煤矿岩石巷道和地应力水平较大的煤矿岩石巷道掘进作业中使用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种应用于巷道掘进施工的偏心装药切缝管，其特征在于，包括：内管、外管以及支撑梁，其中，
内管粘附固定在外管的内壁上，在内管与外管形成的最大空隙处，设置有支撑梁以连接内管与外管；
外管的外壁对称两侧，距离外管圆端面预先设置的距离阈值处设置有切缝；
所述偏心装药切缝管长250mm、外径38mm、外壁厚1mm，外壁对称两边缘设置有切缝，切缝宽度4mm，切缝的左端面距外管的左圆端面10mm，切缝的右端面距外管的右圆端面10mm；
其中，外管中除容置支撑梁以及内管之外的部分为空隙。
2.根据权利要求1所述的偏心装药切缝管，其特征在于，所述内管为装药管，内径33mm、内壁厚1mm，内管的外壁与外管的内壁粘结固化在一起，在粘结固化的内管外壁的对称侧，利用支撑梁与所述外管内壁连接。
3.一种巷道施工方法，其特征在于，该巷道施工方法包括：
加工制作包含内管和外管的偏心装药切缝管，其中，内管与外管形成偏心结构，所述偏心装药切缝管长250mm、外径38mm、外壁厚1mm，外壁对称两边缘设置有切缝，切缝宽度4mm，切缝的左端面距外管的左圆端面10mm，切缝的右端面距外管的右圆端面10mm；
将预定量的乳化炸药装入偏心装药切缝管的内管中；
进行巷道掘进施工；
在所述巷道掘进施工钻取的周边眼中装入填充有乳化炸药的偏心装药切缝管；
利用炸药与偏心装药切缝管的外管壁之间的空气作为缓冲层，以顺序微差起爆的方式，顺序起爆中心眼、掏槽眼、周边眼，完成巷道一个循环内的全断面爆破施工。
4.根据权利要求3所述的巷道施工方法，其特征在于，所述周边眼中装入的偏心装药切缝管的两个切缝的连线方向与煤矿岩石巷道的轮廓线平齐，且粘附固定在外管内壁上的内管一侧靠近被爆岩石一侧。
5.根据权利要求4所述的巷道施工方法，其特征在于，所述煤矿岩石巷道为直墙拱形煤矿岩石巷道，所述周边眼中装入的偏心装药切缝管的两个切缝的连线方向设置为与直墙拱形煤矿岩石巷道的拱形轮廓线平齐，且与偏心装药切缝管的圆端面的半径方向垂直。
6.根据权利要求3至5任一项所述的巷道施工方法，其特征在于，所述内管为装药管，内径33mm、内壁厚1mm，内管的外壁与外管的内壁粘结固化在一起，在粘结固化的内管外壁的对称侧，利用支撑梁与所述外管内壁连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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