适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置及施工方法

1.本发明涉及爆破技术领域，尤其涉及适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置及施工方法。


背景技术：

2.目前针对巷道掘进的方法主要是钻爆法，钻爆法由于适用范围广且成本相对较低以及工程效率高等优点被广泛应用于岩巷掘进及地下空间工程建设等领域当中，钻孔爆破依旧是掘进破岩的主要手段。在钻孔爆破过程中除了要求崩落和破碎岩石以外，还要求保证保留岩体的稳定性。尽量减少炸药爆炸对保留岩体的扰动，降低轮廓面的欠挖与超挖，以期达到开挖轮廓面的平整光滑。
3.为降低对保留岩体的超欠挖程度，在预裂爆破与光面爆破基础上发展而来的定向断裂控制爆破可以很好的应对巷道轮廓面的超欠挖情况。定向断裂控制爆破通过促进聚能切缝方向的裂纹扩展和抑制非聚能切缝方向的爆生裂纹扩展可以使炮孔连线方向形成定向裂缝以减少对围岩的损伤。
4.然而，现有的轮廓控制爆破都是采用的不耦合装药结构。药卷及聚能切缝管在重力作用下会紧贴炮孔一侧，药卷中心与炮孔中心轴线不重合，导致炸药爆炸能量非均匀地作用于炮孔壁面上，其对孔壁周围的作用能量不相等，会改变设计的爆破效果，导致保留区域岩体的过度损伤，影响到岩体的稳定性，甚至造成超欠挖。所以针对该种定向断裂控制爆破方法中由于切缝管与炮孔之间的空隙会使切缝管处于一种偏心位置的问题，本发明提供适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置及施工方法，旨在保证药卷居中放置以及保护非聚能切缝方向的岩体并有效提升煤矿岩石巷道周边成型质量。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题就是提供适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置及施工方法。采用的技术方案为：
6.适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置，包括聚能切缝管体、两块定位半月板、刻槽软木塞；
7.所述定位半月板为两块，两块定位半月板组成中间留有缝隙的管体包裹在聚能切缝管体的外部，且两块定位半月板组成的管体的直径大于聚能切缝管体的直径；
8.各定位半月板上至少设置三个预制孔口，分别在其左侧、中间、右侧，所述聚能切缝管体相对应的位置均设有相同的预制孔口，大于预制孔口直径的刚性弹簧设置于聚能切缝管体和定位半月板之间，圆头铆钉穿过定位半月板、刚性弹簧、聚能切缝管体并将三者相连接；
9.所述聚能切缝管体的右端口对称两侧呈180
°
位置处切割出聚能切缝，所述聚能切缝的位置与两块定位半月板留有的缝隙位置相对应；
10.所述刻槽软木塞安装在聚能切缝管体左端口处，刻槽软木塞的侧面边缘设有一条
预留槽口。
11.优选的，所述聚能切缝管体及定位半月板均为pvc材质；所述定位半月板的直径大于聚能切缝管体直径10～15mm。
12.优选的，所述聚能切缝的宽度为2～4mm，其最左侧距离聚能切缝管体的左端口200～300mm。
13.优选的，所述聚能切缝的宽度小于两块定位半月板留有的缝隙宽度。
14.优选的，各所述定位半月板上均匀、对称开设9个预制孔口，分别在其左侧、中间、右侧位置组成三圈；所述聚能切缝管体相对应位置均开设预制孔口，共设置18个。
15.优选的，所述圆头铆钉的顶端圆形帽的直径大于预制孔口的直径，圆头铆钉钉身的直径与预制孔口的直径相适配，且钉身的长度大于定位半月板、刚性弹簧、聚能切缝管体三者的厚度之和。圆头铆钉在选用时，不但长度要满足要求，还要保证钉身的末端在使用时不随意脱离聚能切缝管体、刚性弹簧，人为有意使其脱离时才能脱离。
16.优选的，所述圆头铆钉穿过聚能切缝管体的预制孔口后直接插入到聚能切缝管体中的炸药内。
17.优选的，所述刚性弹簧的长度大于两块定位半月板组成的管体与聚能切缝管体之间固有的距离。
18.适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置的施工方法，具体包括如下步骤：
19.步骤1.选取直径小于炮孔直径10～15mm的pvc管，使用切割机在现场进行预加工制作，在pvc管对称两侧呈180
°
位置处切割出2～4mm宽的聚能切缝，切割出的聚能切缝最左侧距聚能切缝管体左端口200～300mm即可；
20.步骤2.将直径大于聚能切缝管体10～15mm的pvc管沿轴向中间切割开得到大小相同的两块定位半月板，在所述聚能切缝管体以及各定位半月板上设置相对应的预制孔口，炮孔直径略大于未切割的定位半月板的直径；
21.步骤3.将定量的炸药装入到聚能切缝管体中，并将起爆雷管插入炸药中，用预制好的刻槽软木塞堵塞在聚能切缝管体的左端口处，并将在聚能切缝管体内部连接雷管的雷管脚线从预留槽口处穿出；
22.步骤4.在聚能切缝管体中装入炸药后，将圆头铆钉依次穿过加工好的定位半月板、刚性弹簧、聚能切缝管体，并将圆头铆钉直接插入炸药中；
23.步骤5.进行巷道工程爆破施工，对所述居中装药双层切缝管装置通过按压两侧的定位半月板，使其装入巷道打好的周边眼炮孔中，在刚性弹簧回弹作用下，两块定位半月板紧贴炮孔壁，在放置过程中保证聚能切缝的连线与周边眼炮孔的连线重合。
24.与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
25.1)本发明采用居中装药双层切缝管装置现场操作方便，通过刚性弹簧的压缩有利于双层切缝管装置装入炮孔，当切缝管到达合适位置时刚性弹簧的回弹作用使双层切缝管装置固定在炮孔中心位置，防止出现偏心。
26.2)通过选取不同直径的pvc管制作聚能切缝管体以及选取不同长度的刚性弹簧，可以使所述居中装药双层切缝管装置能适用于不同直径的炮孔。
27.3)聚能切缝管体上设有聚能切缝，定向断裂控制爆破通过促进聚能切缝方向的裂纹扩展和抑制非聚能切缝方向的爆生裂纹扩展可以使炮孔连线方向形成定向裂缝以减少
对围岩的损伤。
28.4)刻槽软木塞上设有用于雷管脚线穿出的预留槽口，方便雷管脚线从聚能切缝管体中穿出。
附图说明
29.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
30.图1为本发明的适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置侧剖视图；
31.图2为本发明的适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置去掉刻槽软木塞的左视图；
32.图3为本发明的适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置的右视图；
33.图4为本发明的圆头铆钉连接细部图；
34.图5为本发明的刻槽软木塞的立体视图；
35.图6为本发明的刻槽软木塞的俯视图；
36.图7为本发明的施工方法流程示意图；
37.图8为本发明的装置布设截面视图；
38.图9为本发明实施例1的装置与对比例的装置爆破效果对比图，其中的a图为本发明实施例1的爆破效果图，b图为对比例1的爆破效果图。
39.图中：1-聚能切缝管体、2-定位半月板、3-刚性弹簧、4-聚能切缝、5-刻槽软木塞、6-预留槽口、7-圆头铆钉、8-巷道开挖轮廓线、9-预制孔口、10-内部螺丝。
具体实施方式
40.附图仅用于示例性说明；为了更好说明本实施例，附图某些部件会省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，附图中的某些公知结构及其说明可能省略，因此，不能理解为对本发明的限制。
41.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
42.实施例1
43.如图1、图2、图3所示，本发明实施例提供了适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置，包括聚能切缝管体1、定位半月板2、刻槽软木塞5；
44.所述定位半月板2为两块，两块定位半月板2组成中间留有缝隙的管体包裹在聚能切缝管体1的外部，且两块定位半月板2组成的管体的直径大于聚能切缝管体1的直径。
45.各所述定位半月板2上均匀、对称开设9个预制孔口，分别在其左侧、中间、右侧位置组成三圈；所述聚能切缝管体1相对应位置均开设预制孔口9，共设置18个。大于预制孔口9直径的刚性弹簧3设置于聚能切缝管体1和定位半月板2之间，圆头铆钉7依次穿过定位半
月板2、刚性弹簧3、聚能切缝管体1并将三者相连接。图2的左侧视图、图3的右侧视图中，可以看到左端口、右端口均有一圈圆头铆钉7的连接结构图。
46.定位半月板2上开设圆形的预制孔口9，同一对应位置处的聚能切缝管体1上也开设相同的预制孔口9。圆头铆钉7顶端圆形帽的直径大于预制孔口9的直径，圆头铆钉7钉身的直径与预制孔口9的直径相适配，且钉身的长度大于定位半月板2、刚性弹簧3、聚能切缝管体1三者的厚度之和。刚性弹簧3的直径大于预制孔口9直径约2mm，刚性弹簧3的长度大于定位半月板2与聚能切缝管体1之间固定的半径宽度，其夹在定位半月板2与聚能切缝管体1之间，使定位半月板2与聚能切缝管体1之间的距离可伸缩。
47.所述聚能切缝管体1及定位半月板2均为pvc材质；所述定位半月板2的直径大于聚能切缝管体直径10mm，那么定位半月板2与聚能切缝管体1之间固有的距离是5mm，也就是刚性弹簧3的长度大于5mm，一般情况下其长度不超过固有距离的3倍。圆头铆钉7穿过聚能切缝管体1的预制孔口9后直接插入到聚能切缝管体1中的炸药内。
48.在本发明实施例中所用的圆头铆钉7采用现有技术中能满足使用要求的铆钉，能保证穿过定位半月板2上的预制孔口9、刚性弹簧3、聚能切缝管体1的预制孔口9并且不容易掉下来，且还能满足按压定位半月板2时，定位半月板2可以沿着圆头铆钉7滑动。如图4所示，可以采用包括内部螺丝10、底部带有膨胀部分的圆头铆钉7，使用时将内部螺丝10拧入圆头铆钉7中，圆头铆钉7底部膨胀，防止脱落。
49.所述聚能切缝管体1的右端口对称两侧呈180
°
位置处切割出聚能切缝4，所述聚能切缝4的位置与两块定位半月板2留有的缝隙位置相对应；所述聚能切缝的宽度为4mm，其最左侧距离聚能切缝管体的左端口200mm。所述聚能切缝的宽度小于两块定位半月板留有的缝隙宽度。
50.如图5、图6所示，所述刻槽软木塞5安装在聚能切缝管体1左端口处，用于堵住其左端口。刻槽软木塞5的侧面边缘设有一条预留槽口6，所述预留槽口6从刻槽软木塞5的一个端面一直开设到另一个端面。将炸药装入所述居中装药双层切缝管装置后，将雷管插入炸药中，刻槽软木塞5堵塞在聚能切缝管体1的左端口，雷管脚线可以从预留槽口6中穿出，刻槽软木塞5可以防止爆炸能量的耗散，提高爆破效率。
51.本发明还涉及适用于巷道工程的居中装药双层切缝管装置的施工方法，如图7所示，具体包括如下步骤：
52.步骤1.选取直径小于炮孔直径15mm的pvc管，使用切割机在现场进行预加工制作，在pvc管对称两侧呈180
°
位置处切割出4mm宽的聚能切缝4，切割出的聚能切缝4最左侧距聚能切缝管体1左端口220mm即可，得到需要的聚能切缝管体1；
53.步骤2.将直径大于聚能切缝管体1的pvc管沿轴向中间切割开得到大小相同的两块的定位半月板2，定位半月板2的pvc管大于聚能切缝管体1的直径为10mm，在所述聚能切缝管体1以及定位半月板2上设置相对应的预制孔口9，刚性弹簧3选取长度为12mm；
54.步骤3.将定量的炸药装入到聚能切缝管体1中，并将起爆雷管插入炸药中，用预制好的刻槽软木塞5堵塞在聚能切缝管体1的左端口处，并将在聚能切缝管体1内部连接雷管的雷管脚线从预留槽口6处穿出；
55.步骤4.在聚能切缝管体中装入炸药后，将圆头铆钉7依次穿过加工好的定位半月板2、刚性弹簧3、聚能切缝管体1，并将圆头铆钉7直接插入炸药中，制作好所述的居中装药
双层切缝管装置；
56.通过按压聚能切缝管体1两侧的定位半月板2，将加工好的双层切缝管装置放入炮孔之中，在放置过程中，随着装置的深入圆头铆钉7挤压两侧的定位半月板2，居中装药双层切缝管装置发生压缩，保证装置可以顺利放入炮孔。到达炮孔底部后在刚性弹簧3的回弹作用下定位半月板2会紧贴炮孔壁，致使切缝管装置固定在炮孔中心位置，防止出现药卷偏心。聚能切缝管体1上设有聚能切缝4，定向断裂控制爆破，通过促进聚能切缝方向的裂纹扩展和抑制非聚能切缝方向的爆生裂纹扩展，可以使炮孔连线方向形成定向裂缝以减少对围岩的损伤。
57.步骤5.进行巷道工程爆破施工，对所述居中装药双层切缝管装置通过按压两侧的定位半月板，使其装入巷道打好的周边眼炮孔中，在刚性弹簧回弹作用下，两块定位半月板紧贴炮孔壁，在放置过程中保证聚能切缝的连线与周边眼炮孔的连线重合。
58.如图8所示，在所述巷道工程中，巷道轮廓线上所设炮眼为周边眼，巷道工作面中间位置设置掏槽眼。所述周边眼的连线与巷道开挖轮廓线8完全重合，通过居中装药双层切缝管装置的聚能效应使爆炸能量沿巷道开挖轮廓线8即周边眼连线释放。如图9(a)所示，起爆后周边眼爆破轮廓线整齐，炮孔壁较为光滑，非聚能切缝方向无明显损伤，爆破效果好。
59.实施例2
60.使用本发明的装置在施工时，遇到不同炮孔直径，可以通过选取不同直径的pvc管制作聚能切缝管体以及选取不同长度的刚性弹簧来实现，因此，本发明所述的居中装药双层切缝管装置能适用于不同直径的炮孔。在具体使用时，也可以在合适的宽度、长度范围内，进行一些调整。
61.选取直径小于炮孔直径14mm的pvc管作为聚能切缝管体1，定位半月板2的pvc管大于聚能切缝管体1的直径为10mm，刚性弹簧3选取长度为8mm。其他同实施例1。
62.对比例1
63.定向预裂爆破装置，包括由pvc塑料制成的聚能导爆筒、炸药卷、电雷管和堵头；聚能导爆筒上沿轴向设置有两条宽度为3～5mm的切缝，两条切缝相对于聚能导爆筒轴线对称；炸药卷填充于聚能导爆筒内；堵头封堵聚能导爆筒两端；电雷管插入炸药卷，电雷管的脚线穿过堵头位于聚能导爆筒外部。不设置如实施例1外层的定位半月板2等装置。
64.在所述巷道工程中，其安装方式同实施例1。起爆后，由于重力等原因无法保证居中装药，切缝的连线与周边眼炮孔的连线产生一定的偏移。爆破后非切缝方向有明显损伤，炮孔壁不平整，爆破效果不理想，爆破效果见图9(b)。
65.圆头铆钉7还可以采用其他如汽车铆钉、塑料卡扣等形式的，穿过各孔口、弹簧后，其下端能撑开或弹性变大，阻挡铆钉或卡扣脱落，附图1-3和8只是便于说明定位半月板2、刚性弹簧3、聚能切缝管体1三者的连接，仅是示例性说明，是简单的图，圆形铆钉7的结构和形式并不局限于图1-3和8中的示例。
66.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
67.其他未述及的地方均采用现有技术中通常的做法，在此不再详述。
68.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非本发明仅包含实施例中的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案还可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式，也在本发明的保护范围。