阅读说明：本技术 聚能水压***装置 (Energy-gathering water pressure blasting device ) 是由 何满潮 张权 刘冬桥 郭山 郝耐 于 2019-12-06 设计创作，主要内容包括：本公开关于一种聚能水压爆破装置,该聚能水压爆破装置包括：聚能管、炸药包、水袋与引线,聚能管呈空心筒状,所述聚能管径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔,多个所述聚能孔沿所述聚能管的轴向延伸分布；炸药包设于所述聚能管中,所述炸药包上设有雷管；水袋设于所述聚能管内,且位于所述炸药包的两端；引线与所述雷管连接,并从所述聚能管引出。本公开提供的聚能水压爆破装置,能有效地避免发生瓦斯爆炸,对岩石造成的爆破作用更强,降低了粉尘浓度。(The present disclosure relates to an energy-collecting hydraulic pressure blasting device, which includes: the energy-gathering pipe is in a hollow cylinder shape, a plurality of energy-gathering holes are respectively arranged on two sides of the energy-gathering pipe in the radial direction, and the plurality of energy-gathering holes are distributed along the axial extension of the energy-gathering pipe; the explosive is arranged in the energy gathering pipe, and a detonator is arranged on the explosive; the water bag is arranged in the energy collecting pipe and positioned at two ends of the explosive package; and the lead is connected with the detonator and is led out from the energy gathering pipe. The energy-gathered water pressure blasting device can effectively avoid gas explosion, has stronger blasting effect on rocks, and reduces dust concentration.)

聚能水压***装置

技术领域

本公开涉及定向预裂切缝技术领域，具体而言，涉及一种聚能水压***装置。

背景技术

无煤柱自成巷已在全国多个矿区使用，并在大范围推广。顶板定向预裂***技术是该工法的核心技术之一，目前主要采用双向聚能拉伸***进行切顶。

采用双向聚能***时，钻孔中空余部分采用空气介质耦合，产生的高温气流容易引起瓦斯***事故，并且产生的有毒有害气体(CO和NOx)较多，粉尘浓度较大，不利于工人的身体健康。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种能有效地避免发生瓦斯***，对岩石造成的***作用更强及降低粉尘浓度的聚能水压***装置。

根据本公开的一个方面，提供了一种聚能水压***装置，该***装置，包括：

聚能管，呈空心筒状，所述聚能管径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔，多个所述聚能孔沿所述聚能管的轴向延伸分布；

***包，设于所述聚能管中，所述***包上设有***；

水袋，设于所述聚能管内，且位于所述***包的两端；

引线，与所述***连接，并从所述聚能管引出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述***装置还包括：

固定件，穿设在所述聚能管上相对的所述聚能孔上，用于形成对所述***包在所述聚能管中的限位。

在本公开的一种示例性实施例中，设有至少两个固定件，分别穿过与所述***包两端对应的所述聚能孔，在所述聚能管轴向上形成对所述***包的限位。

在本公开的一种示例性实施例中，所述聚能管上设有两排聚能孔，对称设置在所述聚能管的两侧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述聚能管两侧上的所述聚能孔数量相同。

在本公开的一种示例性实施例中，多个所述聚能孔沿所述聚能管的径向延伸均匀分布。

在本公开的一种示例性实施例中，所述聚能管两侧上的各所述聚能孔位置正对设置。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述聚能孔的大小和形状一致。

在本公开的一种示例性实施例中，所述水袋中为盐水。

在本公开的一种示例性实施例中，所述水袋由橡胶材料形成。

本公开提供的聚能水压***装置，***包的两端设有水袋，耦合介质为水，有利于吸收爆生气体的温度，具有明显的消焰作用，也能有效地降低发生瓦斯***危险的可能性；此外，相对于空气来说，水不可压缩，密度较高，流动粘度较大，在水中激起***冲击波的作用强度高、时间长，聚能水压***在聚能孔方向既有高压爆生气体的“气楔”作用，又有高速射流的“水楔”作用，因此，对岩石造成的破坏作用更强。

此外，水可吸收有毒气体、吸收声音与振动、湿润粉尘，因此聚能水压***可减少有害气体数量、产生的噪声和振动小，将对粉尘数量。聚能水压***装置结合了聚能***和水压***的优点，既可以定向成缝，又可以起到节省***，降低粉尘浓度，避免瓦斯***，同时可提高相邻聚能***孔间的距离，提高***效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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他的附图。

图1为本公开的一种实施例提供的聚能管的示意图；

图2为本公开的一种实施例提供的聚能水压***装置侧面剖视图；

图3为本公开的一种实施例提供的聚能水压***装置示意图；

图4为本公开的一种实施例提供的切顶巷道与顶板及底板的主视图；

图5为本公开的一种实施例提供的切顶巷道俯视图；

图6为本公开的一种实施例提供的聚能水压***装置与***连接的示意图；

图7为本公开的一种实施例提供的采用聚能水压***定向切顶的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种聚能水压***装置，如图1和图2所示，该聚能水压***装置包括：聚能管10、***包30、水袋50与引线，聚能管10呈空心筒状，聚能管10径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔101，多个聚能孔101沿聚能管10的轴向延伸分布；***包30设于聚能管10中，***包30上设有***20；水袋50设于聚能管10内且位于***包30的两端，水袋50内填充有水；引线与***20连接，并从聚能管10引出。

本公开提供的聚能水压***装置，***包的两端设有水袋，耦合介质为水，有利于吸收爆生气体的温度，具有明显的消焰作用，也能有效地降低发生瓦斯***危险的可能性；此外，相对于空气来说，水不可压缩，密度较高，流动粘度较大，在水中激起***冲击波的作用强度高、时间长，聚能水压***在聚能孔方向既有高压爆生气体的“气楔”作用，又有高速射流的“水楔”作用，因此，对岩石造成的破坏作用更强。

此外，水可吸收有毒气体、吸收声音与振动、湿润粉尘，因此聚能水压***可减少有害气体数量、产生的噪声和振动小，将对粉尘数量。聚能水压***装置结合了聚能***和水压***的优点，既可以定向成缝，又可以起到节省***，降低粉尘浓度，避免瓦斯***，同时可提高相邻聚能***孔间的距离，提高***效率。

具体地，聚能管10的材料可为加有阻燃材料的管，聚能管10径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔101，多个聚能孔101沿聚能管10的轴向延伸分布。聚能管10上与***包30及水袋50对应的位置设有聚能孔101。

其中，聚能管10两侧上的聚能孔101数量相同，且多个聚能孔101沿聚能管10的径向延伸均匀分布。***包30引发后瞬间产生的冲击力可从聚能管10两侧均匀排出；此外，聚能孔101沿聚能管10的径向延伸均匀分布，能够进一步提高对提高***装置对岩石或煤体定向裂开的可靠性，避免岩石或煤体的裂面偏离预设裂面。

其中，聚能管10两侧上的各聚能孔101位置正对设置，以进一步保证聚能管10两侧收到的挤压力一致，从而进一步保证***装置对岩石或煤体定向裂开的可靠性。

如图1所示，聚能管10上设有两排聚能孔101，对称设置在聚能管10的两侧，聚能孔101呈圆形，各聚能孔101的大小和形状一致。本领域技术人员可选取其他形状的聚能孔101，例如椭圆形、矩形等形状，本公开对聚能孔101的大小、形状、数量不做限制。

具体地，聚能水压***装置还包括固定件，固定件穿设在聚能管10上相对的聚能孔101上，用于形成对***包30在聚能管10中的限位。其中，设有至少两个固定件，分别穿过与***包30两端对应的聚能孔101，在聚能管10径向上形成对***包30的限位。

如图2所示，把***包30放在聚能管10的中间部位，固定件为铁丝40，两端用铁丝40通过聚能孔101固定，***包30通过铁丝40穿过离塑膜两端最近的两个聚能孔101进行固定。由于聚能孔101位于聚能管10对称的两侧上，并且位于聚能管10轴向的中心面上，***包30的直径至少大于聚能管10直径的二分之一。

具体地，水袋50中的水可为盐水。盐水的比热容比水的比热容大，更有利于吸收爆生气体的温度，具有明显的消焰作用，也能有效地降低发生瓦斯***危险的可能性。其中，水袋50可采用橡胶等材料制成。

此外，如图2所示，聚能水压***装置可包括多个聚能管10，各聚能管10中均设有***包30与水袋50，各聚能管10的结构与材料相同。多个聚能管10可串联起来，使个***包30的***20的引线串联在一起，形成以长度可调的聚能水压***装置，以满足不同深度的切缝。具体地，多个聚能管10可通过插接、卡接、粘接、焊接等方式串联在一起，本公开对此不做限制。

本公开还提供了一种采用聚能水压***定向切顶的方法，如图7所示，该定向切顶的方法包括：

步骤S100、在目标待裂体的顶面沿预设切顶线形成一排切缝孔；

步骤S200、确定每个切缝孔的装药量及每次***的切缝孔的数目；

步骤S300、在各切缝孔中设置上述的聚能水压***装置，根据各所述切缝孔的装药量确定各所述切缝孔中所述聚能水压***装置的数量；

步骤S400、调整各聚能管上聚能孔的朝向，使聚能孔朝向沿着目标待裂体的预设待裂面方向；

步骤S500、将各切缝孔中的***装置的引线从切缝孔开口引出，并将每次***的各切缝孔开口引出的引线串联在一起；

步骤S600、采用炮泥封堵切缝孔。

本公开提供的采用聚能水压***定向切顶的方法，采用的聚能水压***装置中***包的两端设有水袋，耦合介质为水，有利于吸收爆生气体的温度，具有明显的消焰作用，也能有效地降低发生瓦斯***危险的可能性；此外，相对于空气来说，水不可压缩，密度较高，流动粘度较大，在水中激起***冲击波的作用强度高、时间长，聚能水压***在聚能孔方向既有高压爆生气体的“气楔”作用，又有高速射流的“水楔”作用，因此，对岩石造成的破坏作用更强。

此外，水可吸收有毒气体、吸收声音与振动、湿润粉尘，因此聚能水压***可减少有害气体数量、产生的噪声和振动小，将对粉尘数量。聚能水压***装置结合了聚能***和水压***的优点，既可以定向成缝，又可以起到节省***，降低粉尘浓度，避免瓦斯***，同时可提高相邻聚能***孔间的距离，提高***效率。

下面，将对本示例实施方式中的采用聚能水压***定向切顶的方法的各步骤进行进一步的说明。

在步骤S100中，在目标待裂体的顶面沿预设切顶线形成一排切缝孔。

具体地，如图4和图5所示，按照需求进行设计，在巷道顶板610上确定出切顶线，然后通过钻孔工具在沿预设切顶线的方向形成一排切缝孔70。巷道650的底部具有底板620，巷道650的两侧有本工作面煤层640与下工作面煤层630。

其中，切缝钻孔位于巷道上方靠近工作面煤层侧，各切缝孔70开口的圆心连线为直线，钻孔的深度、角度、间距由具体的地质情况确定。具体地，根据顶板610的硬度确定钻孔的间距，当为坚硬顶板，相邻切缝孔开口的圆心间距为400mm～500mm；当为中硬顶板时，相邻切缝孔间距为450mm～500mm；当为软弱顶板时，相邻切缝孔间距为500mm～600mm；当为复合顶板时，相邻切缝孔间距为450mm～600mm。此外，切缝孔的径向中心轴与巷道顶面之间的夹角为10°～25°。

其中，切缝孔70的深度为H＝(M-ΔH₁-ΔH₂)/(K-1)，式中：M为采高，ΔH₁为顶板下沉量，ΔH₂为底臌量，K为残余碎胀系数。可根据上述公式计算出切缝孔70的理论深度。

在步骤S200中，确定每个切缝孔的装药量及每次***的切缝孔的数目。

具体地，可根据目标巷道顶板需切顶部分的区域大小以及被切顶区域需***力的大小确定切缝孔70的装药量；分次***切顶时，可根据有毒有害气体排出量，确定每次***的切缝孔70的数目，避免每次***的切缝孔70过多，导致产生的超标的有害气体，保证了作业人员的生命安全，提高了采用聚能水压***定向切顶的方法的可靠性。

在步骤S300中，在各切缝孔中设置上述的聚能水压***装置，根据各所述切缝孔的装药量确定各所述切缝孔中所述聚能水压***装置的数量。

具体地，根据目标巷道顶板需切顶部分的区域大小以及被切顶区域需***力的大小确定出切缝孔70的装药量，因每个聚能水压***装置中***包的***量为固定值，因此，根据各切缝孔70中所需***总量，可得出聚能水压***装置的所需数目。

在步骤S400中，调整各聚能管上聚能孔的朝向，使聚能孔朝向沿着目标待裂体的预设待裂面方向。

具体地，如图6所示，切缝孔70形成后，然后在切缝孔70中装药，每根聚能管10内装一个***20，然后将单个切缝孔70中的所有***20串联。调整各聚能管10上聚能孔101的朝向，使各聚能管20上相对聚能孔101朝向沿着目标待裂体的预设待裂面方向。

在步骤S500中，将各切缝孔中的***装置的引线从切缝孔开口引出，并将每次***的各切缝孔开口引出的引线串联在一起。

具体地，将各切缝孔70中的***装置的引线从切缝孔70开口引出，将每次需***的切缝孔70引出的引线串联在一起，实现不同批次的***作业。

在步骤600中，采用炮泥封堵切缝孔。

具体地，如图6所示，将各切缝孔70中的***装置的引线从切缝孔70开口引出后，采用炮泥80封堵切缝孔70的开口，炮泥80封堵的深度不少于1.5米。也可在炮泥80封堵切缝孔70后，将每次需***的切缝孔70引出的引线串联在一起。

此外，炮泥80封堵切缝孔70后，对***地点20m以内风流中瓦斯进行检查，瓦斯浓度达大于0.8％时，不准***。当瓦斯浓度达小于0.8％，将串联的引线接在***90上，进行起爆。***后，用钻孔窥视仪观察切缝孔70中的裂缝情况，并计算出切缝率(切缝率＝裂缝长度/(钻孔装有聚能管段的长度×2))，若切缝率达到80％以上，则按照这个参数***其余的切缝孔70。如若切缝率低于80％，则调整参数再次进行试验，例如调整切缝孔70的深度、***的量等参数，直到切缝率达到80％以上。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。