一种煤矿顶板深孔预裂定向爆破聚能管装置的制作方法

本发明涉及煤矿开采领域，具体涉及到一种煤矿顶板深孔预裂定向爆破聚能管装置。

背景技术：

煤矿垮落式开采过程中，靠近下一个工作面采空区边缘顶板冐落不充分，未冐落的顶板在采空区边缘形成顶板悬顶，顶板悬顶对下一个工作面的巷道及两侧煤柱形成顶板旋转压力，造成巷道及两侧巷道两侧煤柱压力及变形增大，增大了巷道支护难度，影响巷道使用安全。

为了减轻顶板悬顶对巷道和巷道两侧煤柱形成的顶板旋转压力，需要沿采空区边缘将一定高度范围的悬顶切落下来。切顶的高度范围与开采煤层厚度和顶板岩性相关，切顶的高度范围一般需要十几米至几十米。

顶板深孔预裂定向爆破为切顶的有效手段，顶板深孔预裂定向爆破孔口向下，需多个聚能管连接，每个聚能管的劈裂方向一致等特点，现有聚能管存在以下问题：

①现采用聚能装置一般采用聚能特殊结构或在聚能管两侧切缝或钻孔，采用特殊聚能结构的聚能管加工复杂；采用两侧切缝或钻孔的聚能管在往聚能管内装炸药时，存在从切缝或钻孔内漏炸药问题；

②不能有效解决安装聚能管时，由于重力作用聚能管下滑问题；

③不能有效解决聚能管在钻孔内的居中问题，造成每个聚能管的切槽不在一条直线上，顶板预裂效果不好；

④不能有效的解决多个聚能管连接后切槽在一条直线上的问题，造成顶板预裂效果不好；；

⑤爆破时多个聚能管之间有可能产生装药不连续，造成钻孔上部聚能管内炸药残爆问题。

技术实现要素：

针对顶板深孔预裂定向爆破所用聚能管及爆破装置的不足，本发明的目的是提供一种适用于顶板深孔预裂定向爆破聚能管装置，具体如下：

一种煤矿顶板深孔预裂定向爆破聚能管装置，包括聚能管、聚能管连接装置、聚能管定位装置、导爆索，所述聚能管包括若干第一聚能管和一个第二聚能管；所述第一聚能管和所述第二聚能管均包括管体，所述管体的外侧设有两个对称的切槽，所述第一聚能管和所述第二聚能管的所述管体的上、下两端均分别设有若干对穿定位孔，所述第二聚能管的所述管体的一端还设有一道卡槽。

可选的，所述聚能管连接装置包括圆形套筒，所述圆形套筒内设有环向凸起和与所述切槽配合的纵向凸起。

可选的，所述聚能管定位装置包括与所述对穿定位孔配合的定位钢丝和固定所述定位钢丝的卡片。

可选的，还包括聚能管定向装置，所述聚能管定向装置包括连接杆和卡头套筒；所述卡头套筒包括圆筒，所述圆筒一端设有与所述卡槽配合的卡头，另一端设有与连接杆连接的接头，所述连接杆还设有标志线。

可选的，所述第一聚能管和第二聚能管的管体均为阻燃、抗静电的pvc圆管制成。

可选的，所述管体为长1000mm-2000mm，φ30-60mm，壁厚2-5mm的阻燃、抗静电pvc圆管；所述切槽宽4-6mm，深度h＝s-δ，s为管体壁厚，δ为切槽未切透部分，δ厚度0.3mm～5mm；所述定位孔的数目为四个；所述卡槽的槽宽5mm，槽深20mm，与所述切槽成90°角。

可选的，所述圆形套筒长5mm-10mm，壁厚2-5mm，内径比所述管体11的内径大0.5-1mm；所述环向凸起厚1-2mm，凸起高度3-5mm。

可选的，所述定位钢丝为8号钢丝。

可选的，所述圆筒的内径比所述管体的内径大0.5mm，壁厚2-5mm，长度100mm。

可选的，所述连接杆由若干长1500-2000mm的圆杆连接而成，每个所述圆杆上均设有标志线。

有益效果：

1.聚能管两侧切槽，不将管壁切透可以解决聚能管装药时漏药问题，并能解决聚能管的抗扭能力；

2.聚能管连接装置可以保证多个聚能管内炸药装药连续，并能保证每根聚能管的两边切槽分别在一条直线上，从而保证顶板的预裂效果；

3.聚能管固定装置可以保证安装聚能管时聚能管不下滑并且聚能管在钻孔内居中；

4.聚能管定向装置可以保证在往钻孔底推送聚能管时聚能管不转动，保证聚能管安装到位后每根聚能管的两侧切槽分别在一条直线上并与钻孔连线一致。

5.解决了聚能管与聚能管内炸药的连接问题，采用导爆索，防止炸药出现残爆问题。

附图说明

图1为第一聚能管的外部结构示意图；

图2为第一聚能管的侧视图；

图3为图1的a-a向的剖视图；

图4为第二聚能管的外部结构示意图；

图5为图4的b-b向的剖视图；

图6为聚能管连接装置的结构示意图；

图7为图6的c-c向的剖视图；

图8为图6的d-d向的剖视图；

图9为聚能管定位装置的结构示意图；

图10为图9的e-e向的剖视图；

图11为卡头套筒的剖视图；

图12为聚能管定向装置的结构示意图；

图中，杆体11、切槽12、定位孔13、卡槽15、圆形套筒21、环向凸起22、纵向凸起23、定位钢丝31、卡片32、连接杆44、圆筒41、卡头42、接头43、标志线45、圆杆46、顶板岩层6、钻孔7、炸药8。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

实施例1

一种煤矿顶板深孔预裂定向爆破聚能管装置，包括聚能管、聚能管连接装置、聚能管定位装置、导爆索，所述聚能管包括若干第一聚能管和一个第二聚能管；所述第一聚能管和所述第二聚能管均包括管体11，所述管体11的外侧设有两个对称的切槽12，所述第一聚能管和所述第二聚能管的所述管体11的上、下两端均分别设有若干对穿定位孔13，所述第二聚能管的所述管体11的一端还设有一道卡槽15。所述聚能管连接装置包括圆形套筒21，所述圆形套筒21内设有向内的环向凸起22和与所述切槽12配合的向内的纵向凸起23。

所述聚能管定位装置包括与所述对穿定位孔13配合的定位钢丝31和固定所述定位钢丝31的卡片32。

还包括聚能管定向装置，所述聚能管定向装置包括连接杆44和卡头套筒；所述卡头套筒包括圆筒41，所述圆筒41一端设有与所述卡槽15配合的卡头42，另一端设有与连接杆44连接的接头43，所述连接杆44还设有标志线45。

所述第一聚能管和第二聚能管的管体11均为阻燃、抗静电的pvc圆管制成。

所述管体11为长1000mm-2000mm，φ50mm，壁厚2mm的阻燃、抗静电pvc圆管；所述切槽12宽5mm，深度为1.5mm；所述定位孔13的数目为四个；所述卡槽15的槽宽5mm，槽深20mm，与所述切槽12成90°角。

所述圆形套筒21长10mm，壁厚3mm，内径比所述管体11的外径大0.5mm；所述环向凸起22厚1.5mm，凸起高度3mm。

所述定位钢丝31为8号钢丝。

所述圆筒41的内径比所述管体11的内径大0.5mm，壁厚2mm，长度100mm。

所述连接杆44由若干长1500-2000mm的圆杆46连接而成，每个所述圆杆46上均设有标志线45。

使用前，顶板深孔预裂爆破前根据钻孔直径、深度、倾角，确定聚能管的直径及总长度，选择单根聚能管的长度，确定聚能管的根数n，n-1根第一聚能管，1根第二聚能管，n-1个聚能管连接装置，4(n-1)个聚能管定位装置。

使用前，把上述的各个独立的聚能管、聚能管连接装置、聚能管定位装置及聚能管定向装置、导爆索按照下述方法及步骤组装起来，边组装边施工，最终形成n-1根第一聚能管在上，一根第二聚能管在下，第1根聚能管与第n根聚能管采用导爆索连接，最后是定向装置，相邻聚能管之间由连接装置连接，聚能管用定位装置定位的整体状态：

ⅰ将所需的第一聚能管、第二聚能管装好炸药后，先将第一根第一聚能管的4个定位孔13穿入定位钢丝31，钢丝两端伸出聚能管的长度相等，在钢丝31穿出出口处卡上卡片32，将聚能管1的大部分伸入钻孔7内，在安装聚能管1过程中聚能管1的切槽12对准钻孔连线。

ⅱ将第一个聚能管连接装置的圆形套筒21环向凸起以上的内壁涂抹粘接剂，将圆形套筒21套在第一根第一聚能管上，安装时，圆形套筒21的纵向凸起23与聚能管切槽12对应，聚能管1伸入聚能管连接装置2的环向凸起22时被挡住，聚能管1与聚能管连接装置2粘接在一起。

ⅲ将第二根第一聚能管的4个定位孔13穿入定位钢丝31，钢丝两端伸出聚能管的长度相等，在钢丝31穿出出口处卡上卡片32；

ⅳ将第一个聚能管连接装置2的圆形套筒21环向凸起以下的内壁涂抹粘接剂7，将第二根第一聚能管伸入到圆形套筒21内，直到环向凸起22；

ⅴ检查第一根第一聚能管与第二根第一聚能管两侧的切槽是否分别在一条直线上，并且与钻孔连线对应。是，继续下步工作，否，重新安装。

ⅵ将连接在一起的聚能管送入钻孔7内，重复ⅲ～ⅵ的步骤，直至装完n-1根聚能管。

ⅶ第n根聚能管为第二聚能管，要求带有卡槽14的一端在下端，其他工序同安装第一聚能管。

ⅷ采用定向装置的圆筒41将套在第二聚能管上，卡头42对应卡槽14，用接头43接上连接杆44，连接杆44上标志线与聚能管1切槽12在一条线上，并与钻孔连线对应。将聚能管送到钻孔7孔底。

聚能管切槽深度有两种影响因素，对不同的切槽深度做实验得出下列关系：

采用常用的切缝，即将聚能管管壁切透，往聚能管内装炸药时，漏炸药；

当切槽不切透，δ<0.3mm时，装药时易把未切透部分撑破；达不到满意效果；

当δ>0.5mm时，影响到顶板切缝效果。

因此，0.3mm<δ<0.5mm，效果最好

尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，本领域技术人员将会理解。根据已经公开的所有教导，可以对那些细节进行各种修改和替换，这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。