[发明专利]一种岩性巷道工程预裂布孔结构以及掘进方法

权利要求书

1.一种岩性巷道工程预裂布孔结构，其特征在于：包括多个用于对掘进工作面（1）上的岩石实施冲击波作业的作业孔（2），所述作业孔（2）包括边缘作业孔（21）和中央作业孔（22）；

多个所述边缘作业孔（21）设置在所述掘进工作面（1）的两侧及上方；每个所述边缘作业孔（21）距掘进工作面轮廓线（3）的距离L₁≤r，相邻的两个所述边缘作业孔（21）之间的距离L₂满足r≤L₂≤2r；

多个所述中央作业孔（22）设置在多个所述边缘作业孔（21）围合成的区域内；相邻的两个所述中央作业孔（22）之间的距离L₃≤2r，位于最外部的所述中央作业孔（22）与其相邻的所述边缘作业孔（21）的距离L₄≤2r；

其中，r为冲击波预裂半径，所述冲击波预裂半径指对所述掘进工作面（1）上的岩石实施冲击波作业后冲击波作业点（5）至裂纹端部的距离。

2.根据权利要求1所述的岩性巷道工程预裂布孔结构，其特征在于：每个所述边缘作业孔（21）距所述掘进工作面轮廓线（3）的距离L₁=r，相邻的两个所述边缘作业孔（21）之间的距离L₂=2r。

3.根据权利要求2所述的岩性巷道工程预裂布孔结构，其特征在于：多个所述中央作业孔（22）位于一个虚拟网格的节点处，所述虚拟网格由多个正三角形构成，所述中央作业孔（22）位于所述正三角形的顶点处。

4.根据权利要求3所述的岩性巷道工程预裂布孔结构，其特征在于：还包括设置在所述掘进工作面（1）上的导向孔（4），所述导向孔（4）位于所述正三角形的几何中心处。

5.一种岩性巷道工程预裂掘进方法，其特征在于，采用如权利要求4所述的岩性巷道工程预裂布孔结构，包括以下步骤：

按照所述岩性巷道工程预裂布孔结构，在掘进工作面（1）上打出所述边缘作业孔（21）和所述中央作业孔（22）；并在每个所述作业孔（2）中设置多个冲击波作业点（5），同一所述作业孔（2）中相邻的两个所述冲击波作业点（5）之间的距离L₅满足r≤L₅≤2r；

将多个所述作业孔（2）分为若干个作业组，每个所述作业组均包括2～3个相邻的所述作业孔（2），每个所述作业组中的所述作业孔（2）的相同序号的所述冲击波作业点（5）处于同一剖面，所述剖面垂直于巷道掘进的方向；

对一个所述作业组中处于同一剖面的所有冲击波作业点（5）同时实施冲击波作业；按照同样的方式对该所述作业组其它冲击波作业点（5）实施冲击波作业；按照同样的方式对其它所述作业组实施冲击波作业；

冲击波将岩石预裂，在所述剖面上，所述岩石的裂缝沿相邻两个所述作业孔（2）的连线分布，在所述作业孔（2）的延伸方向上，所述岩石的裂缝沿相邻两个所述作业孔（2）之间的平面分布，进而将所述岩石预裂为岩块。

6.根据权利要求5所述的岩性巷道工程预裂掘进方法，其特征在于：在所述剖面上，所述岩石的裂缝沿导向孔（4）和与其相邻的所述作业孔（2）的连线分布，在所述作业孔（2）的延伸方向上，所述岩石的裂缝沿所述导向孔（4）和与其相邻的所述作业孔（2）之间的平面分布，从而进一步将所述岩石预裂为岩块。

7.根据权利要求5所述的岩性巷道工程预裂掘进方法，其特征在于：对每个所述冲击波作业点（5）进行不少于三次的所述冲击波作业。

8.根据权利要求5所述的岩性巷道工程预裂掘进方法，其特征在于：通过调整相邻的两个所述边缘作业孔（21）之间的距离L₂、相邻的两个所述中央作业孔（22）之间的距离L₃和/或位于最外部的所述中央作业孔（22）与其相邻的所述边缘作业孔（21）的距离L₄的大小，来调整预裂后石块的截面大小；根据相邻的两个所述冲击波作业点（5）之间的距离L₅调整预裂后石块的长度。

9.根据权利要求6所述的岩性巷道工程预裂掘进方法，其特征在于：根据所述掘进工作面（1）上的所述岩石的岩性，通过调整单次冲击波的幅值和冲量来调整所述冲击波预裂半径r。