[发明专利]一种水压致裂分段爆破快速掘进巷道的方法

摘要

一种水压致裂分段爆破快速掘进巷道的方法，所述方法是在超前掘进面上钻孔，在钻孔中开设若干个楔形环槽，由注水封孔器连通高压水泵，从孔底依次对楔形环槽进行预裂，再对呈棱形设置钻孔装药后用炮泥封孔，连接爆破网络进行施爆，再向钻孔注入化学溶液，实现快速掘进。本方法水压致裂产生的裂隙为爆破提供了很多自由面，使得裂隙发育更加充分，进一步注入化学溶液与岩石作用，使岩石的力学强度显著降低，进一步加快了掘进机的掘进速度，同时在掘进过程中降低了粉尘，而且操作简单，经济效益显著。

主权项

1.一种水压致裂分段爆破快速掘进巷道的方法，所述方法是按下列步骤进行的：（1）在超前掘进面上钻5个与掘进面方向相平行的钻孔，其中四个钻孔是呈棱形设置，一个钻孔位于棱形中间位置，并在所述钻孔中由钻孔的孔底依次向孔口开设若干个楔形环槽，每个楔形环槽相隔一定的距离；通过实验室试验确定硬岩的矿物特征、物理力学性质、化学软化特性，确定硬岩软化最优溶液及浓度、注液量和注液时间参数；（2）将注水封孔器连通于高压管及其高压水泵，由孔底依次对每个楔形环槽实施后退式分段水压致裂，压力峰值为40‑50MPa、致裂时间为100‑120s，在高压预裂过程中，要对水压进行实时监测；（3）对所述呈棱形设置的四个孔装药，装药的层数与楔形环槽的个数相等，装药的位置是在任意两个所述楔形环槽的中间位置，装药的步骤是将药卷送入孔内紧密相连，后再送入炮泥压实，完成第一层的装药，再重复以上步骤，直至将所有的钻孔装满，完成装药后，用炮泥进行封孔，连接爆破网络，采用毫秒爆破进行施爆；（4）向中间的钻孔注入化学溶液，实现快速掘进巷道；（5）随着掘进工作面推进到预设定好的预裂距离时，重复上述步骤，继续对硬岩进行预裂，确保掘进机能够正常、稳定截割；所述矿物特征包括硬岩的物理化学成分、矿物组成及含量；物理力学特征包括硬岩的单轴抗压强度、三轴抗压强度、孔隙率、渗透率、吸水性和透水性；所述化学软化特性是根据硬岩矿物特征和物理力学特征，选择能与该硬岩发生反应的化学溶液，利用化学溶液与硬岩中的SiO2矿物发生化学反应软化硬岩；在软化试验基础上，分析不同浓度与种类的化学溶液、在不同作用时间条件下的软化效果，经过拟合确定最优化学溶液、浓度。