本公開(kāi)涉及隧道工程、井巷工程、采煤強(qiáng)制放頂爆破技術(shù)，特別涉及一種切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法。

背景技術(shù)：
在進(jìn)行隧道或巷道施工時(shí)，在工作面推進(jìn)過(guò)程中，堅(jiān)硬巨厚的頂板不容易垮落，常會(huì)造成工作面揭露頂板面積過(guò)大，圍巖壓力大，礦壓顯現(xiàn)時(shí)間集中、強(qiáng)度大，極易導(dǎo)致頂板大面積冒頂和煤壁片幫事故，同時(shí)會(huì)壓垮、甚至壓死支架，對(duì)回采工作面構(gòu)成極大威脅。此外，大面積的空頂容易造成瓦斯等有害氣體的突然噴出，引起瓦斯爆炸等災(zāi)害。對(duì)于具有堅(jiān)硬頂板的工作面來(lái)說(shuō)，切眼的強(qiáng)制放頂爆破至關(guān)重要。目前常用的切眼強(qiáng)制放頂爆破方法主要是沿著切眼老塘區(qū)傾斜打一排炮眼，這些炮眼或是平行的，或是扇形的，基本上處于一個(gè)平行于切眼軸向的平面內(nèi)。雖然該種方法將頂板從四面固支轉(zhuǎn)化為三面固支、一面跤支的情況，但是由于巨厚堅(jiān)硬頂板的整體性和巨大板塊尺寸，垮落不十分理想(參見(jiàn)圖1)。如果把三面固支的巨大板塊在其中間通過(guò)爆破的方式切割成幾段，形成相對(duì)約束更小的塊體，則更容易垮落，減少對(duì)支架的壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本公開(kāi)的目的是提供一種切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法，不僅僅把切眼上部頂板一側(cè)通過(guò)爆破形成破裂面，同時(shí)通過(guò)在與軸線垂直的平面內(nèi)把上方要垮落的頂板分割成幾塊，這樣在上覆巖體的重力作用下，小的塊體更容易垮落，確保工作面推進(jìn)過(guò)程中，切眼頂板及時(shí)垮落，減少初期來(lái)壓步距，減少大面積頂板裸露，避免沖擊地壓的危險(xiǎn)。本公開(kāi)的一方面提供一種切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法，包括以下步驟：步驟1：在切眼頂板上，在平行于切眼軸向方向的一個(gè)平面內(nèi)平行布置多組平行炮眼，每組平行炮眼包括至少一個(gè)平行炮眼，所述平行炮眼與所述頂板表面的夾角a1在70°-85°之間，所述夾角a1朝向工作面推進(jìn)方向；步驟2：在切眼頂板上，在垂直于切眼軸向方向的多個(gè)平面的每個(gè)平面內(nèi)布置一組垂直炮眼，每組垂直炮眼包括至少一個(gè)垂直炮眼，所述垂直炮眼與所述頂板表面的夾角a2在35°-85°之間，所述夾角a2朝向工作面推進(jìn)方向，其中沿著所述軸向方向，一組垂直炮眼布置于相鄰的兩組平行炮眼之間。本公開(kāi)的另一方面提供一種切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法，包括以下步驟：步驟1：在切眼頂板上，在平行于切眼軸向方向的一個(gè)平面內(nèi)平行布置多組平行炮眼，每組平行炮眼包括至少一個(gè)平行炮眼，所述平行炮眼與所述頂板表面的夾角a1在70°-85°之間，所述夾角a1朝向工作面推進(jìn)方向；步驟2：在切眼頂板上，在垂直于切眼軸向方向的多個(gè)平面的每個(gè)平面內(nèi)布置一組垂直炮眼，每組垂直炮眼包括至少一個(gè)垂直炮眼，所述垂直炮眼與所述頂板表面的夾角a2在35°-85°之間，所述夾角a2朝向工作面推進(jìn)方向，其中沿著所述軸向方向，一組垂直炮眼布置于相鄰的兩組平行炮眼之間；以及步驟3：在所述切眼的兩側(cè)巷道上靠近工作面煤壁的位置，在巷道頂板內(nèi)布置多個(gè)巷道炮眼，所述巷道炮眼與所述巷道頂板的夾角a3在79°-85°之間，所述夾角a3朝向工作面方向。優(yōu)選地，根據(jù)所述工作面的長(zhǎng)度確定所述平行炮眼的組數(shù)。優(yōu)選地，所述平行炮眼的深度為10-30米，裝藥深度為6-20米，封堵深度為4-10米，一組平行炮眼中，相鄰平行炮眼的孔口間距為2-5米。優(yōu)選地，各組平行炮眼之間的間距s1為20-50米。優(yōu)選地，每組垂直炮眼包括多個(gè)垂直炮眼，所述多個(gè)垂直炮眼等間距地布置在所述切眼頂板上，且每個(gè)垂直炮眼與所述頂板表面的夾角a2不相等。優(yōu)選地，所述垂直炮眼的炮孔深度為10-40米，裝藥深度為6-30米，封堵深度為4-10米，一組垂直炮眼中，相鄰垂直炮眼的孔口間距為2-5米。優(yōu)選地，各組垂直炮眼之間的間距s2為20-50米。優(yōu)選地，相鄰巷道炮眼之間的間距為2-5米。優(yōu)選地，所述巷道炮眼的炮孔深度為10-30米，裝藥深度為6-20米，封堵深度為4-10米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開(kāi)的有益效果在于通過(guò)兩種不同形式的炮眼組合，即在切眼頂板同時(shí)設(shè)置相互平行的平行炮眼和垂直于切眼軸向方向的垂直炮眼，將巨厚堅(jiān)硬的頂板切割成幾個(gè)塊段，從而使得頂板非常容易垮落，可以減少初始來(lái)壓步距，減少大面積頂板裸露，減少因此造成沖擊地壓的危險(xiǎn)。附圖說(shuō)明通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本公開(kāi)示例性實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開(kāi)的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本公開(kāi)示例性實(shí)施例中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中垮落頂板和圍巖的約束關(guān)系的平面示意圖；圖2示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法的流程圖；圖3示出了示例性實(shí)施例中的平行炮眼和垂直炮眼布置示意圖；圖4示出了沿圖3中的B-B剖面示意圖；圖5示出了沿圖3中的C-C剖面示意圖；圖6示出了第二示例性實(shí)施例中的巷道炮眼布置剖面示意圖，其是沿圖3中的D-D剖面示意圖；圖7a和圖7b分別示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例和第二示例性實(shí)施例的垮落頂板和圍巖的約束關(guān)系的平面示意圖。具體實(shí)施方式下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了使本公開(kāi)更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖2示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法的流程圖，圖3示出了示例性實(shí)施例中的平行炮眼和垂直炮眼布置示意圖，圖4示出了沿圖3中的B-B剖面示意圖，圖5示出了沿圖3中的C-C剖面示意圖，其中B-B剖面和C-C剖面均垂直于切眼軸向方向A-A，圖6示出了第二示例性實(shí)施例中的巷道炮眼布置剖面示意圖，其是沿圖3中的D-D剖面示意圖。以下參考圖2-5描述根據(jù)第一示例性實(shí)施例的切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法，包括以下步驟：步驟1：在切眼1頂板上，在平行于切眼軸向方向A-A的一個(gè)平面內(nèi)平行布置多組平行炮眼2，每組平行炮眼包括至少一個(gè)平行炮眼，平行炮眼與頂板表面的夾角a1在70°-85°之間，夾角a1朝向工作面推進(jìn)方向。在圖4中，工作面推進(jìn)方向指向圖中的右側(cè)?？梢岳靡簤夯蝻L(fēng)動(dòng)沖擊鉆打出炮眼。一般情況下，可根據(jù)工作面長(zhǎng)度確定平行炮眼的組數(shù)：例如，對(duì)于100-180米長(zhǎng)的工作面，可以沿著切眼軸向方向設(shè)置4-7組平行炮眼，各組平行炮眼之間的間距s1為20-50米。作為優(yōu)選方案，平行炮眼2的深度為10-30米，裝藥深度為6-20米，封堵深度為4-10米，一組平行炮眼中，相鄰平行炮眼的孔口間距為2-5米。通過(guò)設(shè)置平行炮眼，可以確保切眼頂板通過(guò)爆破沿著某個(gè)面形成破裂弱面，便于頂板垮落時(shí)，把切眼頂部要垮落的部分強(qiáng)制和周圍的巖體分開(kāi)，減少圍巖對(duì)即將垮落部分的約束和夾制作用，便于頂板的垮落。步驟2：在切眼1頂板上，在垂直于切眼軸向方向A-A的多個(gè)平面的每個(gè)平面內(nèi)布置一組垂直炮眼，每組垂直炮眼包括至少一個(gè)垂直炮眼3，垂直炮眼3與頂板表面的夾角a2在35°-85°之間，夾角a2朝向工作面推進(jìn)方向，其中沿著切眼軸向方向A-A，一組垂直炮眼布置于相鄰的兩組平行炮眼之間，從而垂直炮眼與平行炮眼形成間隔布置的形式。通過(guò)設(shè)置垂直炮眼，可以將近似長(zhǎng)方體的頂板分割成更小尺度的長(zhǎng)方體，減少圍巖對(duì)該小塊體的約束，更利于頂板垮落。作為優(yōu)選方案，每組垂直炮眼3包括多個(gè)垂直炮眼，例如，每組垂直炮眼可包括1-4個(gè)垂直炮眼。在這種情況下，各個(gè)垂直炮眼可以等間距地布置在切眼頂板上，而且每個(gè)垂直炮眼與頂板的夾角a2不相等，例如沿著切眼的橫向方向(圖5中自左向右的方向)，垂直炮眼與頂板的夾角a2依次減小，但是夾角a2均在35°-85°之間，從而多個(gè)垂直炮眼形成類似扇形分布。這樣可以把切眼上部的頂板沿著切眼軸向方向的垂直面內(nèi)形成一個(gè)破裂面，將較大的頂板長(zhǎng)方體切割成小的長(zhǎng)方塊體，在上覆巖體的重力作用下，容易垮落。作為優(yōu)選方案，每個(gè)垂直炮眼3的炮孔深度為10-40米，裝藥深度為6-30米，封堵深度為4-10米，一組垂直炮眼中，相鄰垂直炮眼的孔口間距為2-5米。作為優(yōu)選方案，各組垂直炮眼之間的間距s2為20-50米。優(yōu)選地，間距s2與間距s1可以相等，從而可以沿著切眼軸向方向等間距地間隔布置垂直炮眼3和平行炮眼2。根據(jù)示例性實(shí)施例的切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法通過(guò)兩種不同形式的炮眼組合，即在切眼頂板同時(shí)設(shè)置相互平行的平行炮眼和垂直于切眼軸向方向的垂直炮眼，將巨厚堅(jiān)硬的頂板切割成幾個(gè)段，從而使得頂板非常容易垮落，可以減少初始來(lái)壓步距，減少大面積頂板裸露，減少因此造成沖擊地壓的危險(xiǎn)。以下參考圖3-6描述根據(jù)第二示例性實(shí)施例的切塊式切眼強(qiáng)制放頂爆破方法，包括以下步驟：步驟1：在切眼1頂板上，在平行于切眼軸向方向的一個(gè)平面內(nèi)平行布置多組平行炮眼2，每組平行炮眼包括至少一個(gè)平行炮眼，平行炮眼與頂板表面的夾角a1在70°-85°之間，夾角a1朝向工作面推進(jìn)方向?？梢岳靡簤夯蝻L(fēng)動(dòng)沖擊鉆打出炮眼。一般情況下，可根據(jù)工作面長(zhǎng)度確定平行炮眼的組數(shù)：例如，對(duì)于100-180米長(zhǎng)的工作面，可以沿著切眼軸向方向設(shè)置4-7組平行炮眼，各組平行炮眼之間的間距s1為20-50米。作為優(yōu)選方案，平行炮眼的深度為10-30米，裝藥深度為6-20米，封堵深度為4-10米，一組平行炮眼中，相鄰平行炮眼的孔口間距為2-5米。通過(guò)設(shè)置平行炮眼，可以確保切眼頂板通過(guò)爆破沿著某個(gè)面形成破裂弱面，便于頂板垮落時(shí)，把切眼頂部要垮落的部分強(qiáng)制和周圍的巖體分開(kāi)，減少圍巖對(duì)即將垮落部分的約束和夾制作用，便于頂板的垮落。步驟2：在切眼1頂板上，在垂直于切眼軸向方向A-A的多個(gè)平面的每個(gè)平面內(nèi)布置一組垂直炮眼3，每組垂直炮眼包括至少一個(gè)垂直炮眼，垂直炮眼3與頂板表面的夾角a2在35°-85°之間，夾角a2朝向工作面推進(jìn)方向，其中沿著切眼軸向方向A-A，一組垂直炮眼布置于相鄰的兩組平行炮眼之間，從而垂直炮眼3與平行炮眼2形成間隔布置的形式。通過(guò)設(shè)置垂直炮眼3，可以將近似長(zhǎng)方體的頂板分割成更小尺度的長(zhǎng)方體，減少圍巖對(duì)該小塊體的約束，更利于頂板垮落。作為優(yōu)選方案，每組垂直炮眼3包括多個(gè)垂直炮眼，例如，每組垂直炮眼可包括1-4個(gè)垂直炮眼。在這種情況下，各個(gè)垂直炮眼可以等間距地布置在切眼頂板上，而且每個(gè)垂直炮眼與頂板的夾角a2不相等，例如沿著切眼的橫向方向(圖5中自左向右的方向)，垂直炮眼3與頂板的夾角a2依次減小，但是夾角a2均在35°-85°之間，從而多個(gè)垂直炮眼形成類似扇形分布。由于切眼內(nèi)部空間有限，采用扇形分布的方式可以通過(guò)調(diào)整炮孔角度的方式確定深孔爆破破裂面的范圍，為設(shè)計(jì)和優(yōu)化頂板垮落步距提供，確保安全生產(chǎn)。作為優(yōu)選方案，每個(gè)垂直炮眼的炮孔深度為10-40米，裝藥深度為6-30米，封堵深度為4-10米，一組垂直炮眼中，相鄰垂直炮眼的孔口間距為2-5米。作為優(yōu)選方案，各組垂直炮眼之間的間距s2為20-50米。優(yōu)選地，間距s2與間距s1可以相等，從而可以沿著切眼軸向方向等間距地間隔布置垂直炮眼和平行炮眼。步驟3：在切眼的兩側(cè)巷道5上靠近工作面煤壁的位置，在巷道頂板內(nèi)布置多個(gè)巷道炮眼4，巷道炮眼4與巷道頂板的夾角a3在79°-85°之間，夾角a3朝向工作面方向，參見(jiàn)圖6。作為優(yōu)選方案，相鄰巷道炮眼之間的間距為2-5米，巷道炮眼的炮孔深度為10-30米，裝藥深度為6-20米，封堵深度為4-10米。與第一示例性實(shí)施例相比，由于在巷道上布置了額外的炮眼，兩側(cè)巷道也通過(guò)爆破方式將頂板切割開(kāi)，爆破切割面把頂部的長(zhǎng)方體分割成幾組小塊體，便于頂板垮落。圖7a和圖7b分別示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例和第二示例性實(shí)施例的垮落頂板和圍巖的約束關(guān)系的平面示意圖，從圖中可以看出，示例性實(shí)施例通過(guò)爆破方式將頂板分割成小塊體，更利于頂板的垮落。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的示例性實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)的原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施例的描述，因此前面的描述只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。