本公开涉及技术采矿技术领域，具体而言，涉及一种采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法。
背景技术：
在我国的生产矿井中，半煤岩巷比重越来越大。目前，半煤岩巷掘进大多采用爆破工艺进行掘进，但在爆破掘进中主要存在以下的问题：巷道成型困难，围岩破坏严重，造成支护设备的浪费，掘进工作面施工条件差；炸药审批比较困难，导致掘进速度比较慢，严重影响工作面的生产接替；炸药爆炸的能量难以控制，在掘进岩层时会将岩石炸碎，无法得到可以利用的石料；炸药在运输和存储中需要专人看管，增加了安全成本。
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。
技术实现要素：
本公开的目的在于提供一种采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法，能够将掘出的岩石爆破成具有一定几何形状的石料。
根据本公开的一个方面，提供了一种采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法，半煤岩巷包括煤层和位于所述煤层上的岩层，该几何成型爆破的方法包括：
在所述煤层的预设区域中形成多个炮眼；
在各所述炮眼中装入炸药，引爆各所述炮眼中炸药对煤层进行爆破；
在所述岩层与所述煤层的所述预设区域对应的区域预设破岩区域，所述破岩区域包括中间部、位于所述中间部外围的多个边缘部、连接相邻所述边缘部的转角部，在所述破岩区域形成阵列排布的安装孔；
在位于所述中间部的所述安装孔设置第一胀裂器，所述第一胀裂器的第一聚能管上形成有多排第一聚能孔，各所述第一胀裂器上的第一聚能孔的朝向相互对应；
在位于所述边缘部的所述安装孔设置第二胀裂器，所述第二胀裂器的第二聚能管上形成有三排第二聚能孔，其中两排所述第二聚能孔均朝向其所在所述边缘部的延伸方向，且两排所述第二聚能孔的朝向相背设置，其余一排所述第二聚能孔朝向所述预设破岩区域内；
在位于所述转角部的所述安装孔设置第三胀裂器，所述第三胀裂器的第三聚能管上形成有两排第三聚能孔，两排所述第三聚能孔分别朝向相邻的所述边缘部的延伸方向。
在本公开的一种示例性实施例中，所述几何成型爆破的方法还包括：
将各胀裂器的引线与电流引发装置进行连接；
启动岩层电流引发装置，在岩体中进行几何成型爆破。
在本公开的一种示例性实施例中，采用径向不耦合装药的方式在所述炮眼中装入炸药。
在本公开的一种示例性实施例中，在所述安装孔中所述胀裂器靠近所述安装孔的开口一侧设置多个水泡泥。
在本公开的一种示例性实施例中，采用炮泥封堵各所述安装孔。
在本公开的一种示例性实施例中，所述炮泥在所述安装孔径向上的长度不小于所述安装孔长度的三分之一。
在本公开的一种示例性实施例中，所述煤层的所述预设区域中的炮眼呈一排设置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一聚能管上形成有2n排第一聚能孔，2n排所述第一聚能孔的夹角为360°/2n。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二聚能管上的三排第二聚能孔的夹角为90°。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第三聚能管上的两排第三聚能孔的夹角为90°。
本公开提供的采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法，具有两次起爆过程，首先采用炸药爆破煤层，待下部煤层全部掏出后，为岩层增加一个临空面，接着通过在位于所述中间部的所述安装孔设置第一胀裂器、在位于所述边缘部的所述安装孔设置第二胀裂器以及在位于所述转角部的所述安装孔设置第三胀裂器，限制各胀裂器的聚能孔的朝向，能够对上层岩石进行几何成型爆破，从而获得预定几何形状的碎岩。
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采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法的流程图；
图2为本公开的一种实施例提供的半煤岩巷进行几何成型爆破的示意图；
图3为本公开的一种实施例提供的第一胀裂器的示意图；
图4为图3中a-a面的剖视图；
图5为本公开的一种实施例提供的第一胀裂器在岩层中的示意图；
图6为本公开的一种实施例提供的第二胀裂器的示意图；
图7为图6中b-b面的剖视图；
图8为本公开的一种实施例提供的第二胀裂器在岩层中的示意图；
图9为本公开的一种实施例提供的第三胀裂器的示意图；
图10为图9中c-c面的剖视图；
图11为本公开的一种实施例提供的第三胀裂器在岩层中的示意图。
附图标记说明：
11、第一聚能管，12、第一聚能孔；
21、第二聚能管，22、第二聚能孔；
31、第三聚能管，32、第三聚能孔；
40、岩层，41、安装孔，411、中间部安装孔，412、边缘部安装孔，413、转角部安装孔，42、胀裂面；
50、煤层，51、炮眼。
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范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，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。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”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。
本示例实施方式中首先提供了一种采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法，半煤岩巷包括煤层和位于煤层上的岩层，如图1和图2所示，该几何成型爆破的方法包括：
步骤s100、在煤层的预设区域中形成多个炮眼；
步骤s200、在各炮眼中装入炸药，引爆各炮眼中炸药对煤层进行爆破；
步骤s300、在岩层与煤层的预设区域对应的区域预设破岩区域，破岩区域包括中间部、位于中间部外围的多个边缘部、连接相邻边缘部的转角部，在破岩区域形成阵列排布的安装孔；
步骤s400、在位于中间部的安装孔设置第一胀裂器，第一胀裂器的第一聚能管上形成有多排第一聚能孔，各第一胀裂器上的第一聚能孔的朝向相互对应；
步骤s500、在位于边缘部的安装孔设置第二胀裂器，第二胀裂器的第二聚能管上形成有三排第二聚能孔，其中两排第二聚能孔均朝向其所在边缘部的延伸方向，且两排第二聚能孔的朝向相背设置，其余一排第二聚能孔朝向预设破岩区域内；
步骤s600、在位于转角部的安装孔设置第三胀裂器，第三胀裂器的第三聚能管上形成有两排第三聚能孔，两排第三聚能孔分别朝向相邻的边缘部的延伸方向。
本公开提供的采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法，具有两次起爆过程，首先采用炸药爆破煤层，待下部煤层全部掏出后，为岩层增加一个临空面，接着通过在位于中间部的安装孔设置第一胀裂器、在位于边缘部的安装孔设置第二胀裂器以及在位于转角部的安装孔设置第三胀裂器，限制各胀裂器的聚能孔的朝向，能够对上层岩石进行几何成型爆破，从而获得预定几何形状的碎岩。
下面，将对本示例实施方式中的采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法的各步骤进行进一步的说明。
在步骤s100中，在煤层的预设区域中形成多个炮眼。
示例的，如图2所示，掘进巷道为水平直巷，总长1568m，巷道断面形状为矩形，采用恒阻锚杆、金属网联合支护，恒阻锚杆型号：
具体地，预设区域可为巷道掘进方向的区域，先在煤层50中打一排炮眼51，孔深均为1.8m，孔直径40mm。
在步骤s200中，在各炮眼中装入炸药，引爆各炮眼中炸药对煤层进行爆破。
具体地，每个炮眼51中按煤层50的硬度装入三级乳化炸药量，通常为150g-600g，例如400g，药卷单重200g，长度20cm，直径32mm，可采用径向不耦合装药的方式在炮眼51中装入炸药。接着，将引线与炮孔线进行连接，连接好后，启动煤层电流引发装置，把下部0.5m厚的煤层先抛出来，人工或机械清理煤渣。
在步骤s300中，在岩层与煤层的预设区域对应的区域预设破岩区域，破岩区域包括中间部、位于中间部外围的多个边缘部、连接相邻边缘部的转角部，在破岩区域形成阵列排布的安装孔。
具体地，清理煤渣完成后，岩层40增加了一个临空面，在岩层40与临空面对应的区域预设破岩区域，破岩区域包括中间部、位于中间部外围的多个边缘部、连接相邻边缘部的转角部。当巷道为矩形时，破岩区域也为矩形，包括两个转角部。在破岩区域形成阵列排布的安装孔41，包括中间部安装孔411、边缘部安装孔412和转角部均安装孔413。
示例的，安装孔得孔深可为1.8m，孔直径可为50mm，孔间距可为400mm，根据巷道断面大小，岩层宽3.2m，高1.5m，共布置4行9列炮眼。
在步骤s400中，在位于中间部的安装孔设置第一胀裂器，第一胀裂器的第一聚能管上形成有多排第一聚能孔，各第一胀裂器上的第一聚能孔的朝向相互对应。
具体地，如图3和图4所示，第一胀裂器的第一聚能管11上形成有2n排第一聚能孔12，2n排第一聚能孔12的夹角为360°/2n(n为除0以外的自然数)。多n裂面切缝管的管壁上开有2n排第一聚能孔12，2n排第一聚能孔12的夹角为360°/2n。第一聚能管11形状为圆柱形，两侧开有多排第一聚能孔12，一排聚能孔有多个第一聚能孔12。使用这种多裂面切缝管，裂缝面沿着聚能孔定向开裂，胀裂面42的数目为聚能孔的排数，这类多裂面瞬时胀裂器的切缝效果如图5所示，本公开岩层40中间的孔全都用的是双裂面瞬时胀裂器，图4为双裂面瞬时胀裂器的截面图，图5为双裂面瞬时胀裂器的效果图，形成有两个胀裂面42。
在步骤s500中，在位于边缘部的安装孔设置第二胀裂器，第二胀裂器的第二聚能管上形成有三排第二聚能孔，其中两排第二聚能孔均朝向其所在边缘部的延伸方向，且两排第二聚能孔的朝向相背设置，其余一排所述第二聚能孔朝向所述预设破岩区域内。
具体地，如图6和图7所示，多裂面瞬时胀裂器形状为圆柱体的第二聚能管21，开有三排第二聚能孔22，一排聚能孔有多个第二聚能孔22。三排第二聚能孔22的夹角为90°，可以在岩体中产生两个垂直的胀裂面42。本发明方法中岩层40的边缘部安装孔412中是用这种胀裂器。多裂面瞬时胀裂器如图6所示，本公开岩层40中间的孔全都用的是多裂面瞬时胀裂器，图7为多裂面瞬时胀裂器的截面图，图8为多裂面瞬时胀裂器的效果图，形成有两个胀裂面42。
在步骤s600中，在位于转角部的安装孔设置第三胀裂器，第三胀裂器的聚能管上形成有两排聚能孔，两排聚能孔分别朝向相邻的边缘部的延伸方向。
具体地，如图9和图10所示，第三胀裂器的第三聚能管31上的两排第三聚能孔32的夹角为90°，可以在岩体中产生90°的胀裂面42。本公开中岩层中拐角采用这种胀裂器，图11为90°瞬时胀裂器效果图。
其中，本公开所采用的安装孔的深度可以与循环作业相适应，能保证每班完成整循环，并能保证实现正规循环作业，现场采用的是每班一个循环，再综合考虑炸药及瞬时胀裂器威力设计。
本公开的方法中安装孔的数目及布置方式直接影响着钻眼工作量、岩石破裂的块度、成型的效果、巷道形状等。安装孔的数目取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、瞬时胀裂器威力和安装孔直径等因素。合理的安装孔数目应以保证爆破效果的实现为原则。一般是以岩石性质和断面大小进行初步估算，然后做出安装孔布置图，得出安装孔总数，再通过试验效果进行修正。
此外，采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法还包括：
步骤s700，待安装完成各胀裂器后，在各安装孔中装入多节水泡泥以降低反应后的co、co2气体的浓度，例如3-4节水炮泥。
步骤s800，接着在确保胀裂器的引线不被损坏的前提下在各安装孔中捣入炮泥，炮泥在安装孔径向上的长度不小于安装孔长度的三分之一，长度大概在65cm-80cm之间，确保炮泥封到安装孔的孔口。
步骤s900，将各胀裂器的引线与电流引发装置进行连接，将各胀裂器采用串联的方式连接起来。
步骤s1000，启动岩层电流引发装置，在岩体中进行几何成型爆破。
此外，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。
1.一种采用瞬时胀裂器对半煤岩巷进行几何成型爆破的方法，半煤岩巷包括煤层和位于所述煤层上的岩层，其特征在于，包括：
在所述煤层的预设区域中形成多个炮眼；
在各所述炮眼中装入炸药，引爆各所述炮眼中炸药对煤层进行爆破；
在所述岩层与所述煤层的所述预设区域对应的区域预设破岩区域，所述破岩区域包括中间部、位于所述中间部外围的多个边缘部、连接相邻所述边缘部的转角部，在所述破岩区域形成阵列排布的安装孔；
在位于所述中间部的所述安装孔设置第一胀裂器，所述第一胀裂器的第一聚能管上形成有多排第一聚能孔，各所述第一胀裂器上的第一聚能孔的朝向相互对应；
在位于所述边缘部的所述安装孔设置第二胀裂器，所述第二胀裂器的第二聚能管上形成有三排第二聚能孔，其中两排所述第二聚能孔均朝向其所在所述边缘部的延伸方向，且两排所述第二聚能孔的朝向相背设置，其余一排所述第二聚能孔朝向所述预设破岩区域内；
在位于所述转角部的所述安装孔设置第三胀裂器，所述第三胀裂器的第三聚能管上形成有两排第三聚能孔，两排所述第三聚能孔分别朝向相邻的所述边缘部的延伸方向。
2.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，所述几何成型爆破的方法还包括：
将各胀裂器的引线与电流引发装置进行连接；
启动岩层电流引发装置，在岩体中进行几何成型爆破。
3.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，采用径向不耦合装药的方式在所述炮眼中装入炸药。
4.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，在所述安装孔中所述胀裂器靠近所述安装孔的开口一侧设置多个水泡泥。
5.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，采用炮泥封堵各所述安装孔。
6.根据权利要求5所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，所述炮泥在所述安装孔径向上的长度不小于所述安装孔长度的三分之一。
7.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，所述煤层的所述预设区域中的炮眼呈一排设置。
8.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，所述第一聚能管上形成有2n排第一聚能孔，2n排所述第一聚能孔的夹角为360°/2n。
9.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，所述第二聚能管上的三排第二聚能孔的夹角为90°。
10.根据权利要求1所述的几何成型爆破的方法，其特征在于，所述第三聚能管上的两排第三聚能孔的夹角为90°。
技术总结