CN117846594B - 一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法 - Google Patents
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Abstract
一种固‑液‑气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，包括以下步骤：在巷/隧道掘进面上开设若干个钻孔，钻孔采用环形区域方式进行布置；钻孔开设完毕后，确定掏槽眼钻孔、辅助眼钻孔装药量，并根据装药量确定碎裂***装置的数量，根据需要调整固、液介质所需的量以及比例，确定后即可进行装置的放置；周边眼钻孔根据装药量确认聚能***装置数量并调整固、液介质的比例，装填完毕后对聚能***装置中聚能管的朝向调整，使聚能孔对准巷/隧道轮廓面；装置装填完毕后，将引线从炮孔中引出；在起爆前需要对工作面的瓦斯浓度进行检测，符合条件即进行***，本发明在减少22％以上的***用量的基础上，能够提高掘进轮廓面的成型效果，使其更加平整，同时还能够提高掘进速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种***巷/隧道的方法，具体是一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，属于煤矿巷/隧道聚能***技术领域。
背景技术
巷/隧道掘进是矿井中最重要的环节之一，掘进的速度与效果等因素决定了工作面接替速度、通风效果等诸多环节，如何安全、高效的掘进是矿井的重要课题。
传统掘进方式主要为***破岩和机械破岩。***破岩指使用通过***的方式对岩石进行破碎，并形成巷/隧道，传统***存在粉尘多、产生的有害气体多等缺点；同时因为轮廓面不够光滑，超挖量与欠挖量大，需要进行修补与二次***导致工作效率低、***装药量多，进而导致掘进速度慢、效果差；且工作面环境条件差，对工人的健康十分不利。而机械掘进则是使用掘进机等机器，通过掘进头对岩石进行冲击、切割，使其破碎并形成巷/隧道，因为掘进头高速旋转，岩石破碎过程中往往产生大量粉尘与小颗粒碎石，不利于工人健康的同时能见度低；掘进机的施工条件要求高、成本高、可破岩强度低、连续工作时间短等问题则导致掘进机的实际适用范围进一步缩小。
因此需要一种可以提高掘进速度，减药节能，掘进轮廓面平整，并且对条件要求低，粉尘噪音等负面影响小，安全高效，适用范围广的掘进方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，能够大量减少装药量，提高掘进轮廓面的成型效果，使其更加平整，同时还能够提高掘进速度，并且对工况条件要求低，粉尘噪音等负面影响比较小。
为了实现上述目的，本发明提供一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，包括以下步骤：
①开设钻孔，在巷/隧道掘进面上开设若干个钻孔，若干个钻孔采用环形区域方式进行布置；
布设掏槽眼钻孔，掏槽眼钻孔位于巷/隧道掘进面的中心位置；
布设辅助眼钻孔，辅助眼钻孔以环形方式布置在掏槽眼钻孔的外侧周围，且靠近掏槽眼钻孔一侧的辅助眼钻孔的数量少于远离掏槽眼钻孔一侧的辅助眼钻孔的数量；
布设周边眼钻孔，在辅助眼钻孔的外侧周围沿着巷/隧道掘进面的边缘布设周边眼钻孔；
②在钻孔开设完毕后，需要确定掏槽眼钻孔、辅助眼钻孔需要的装药量，并根据装药量确定使用的固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的数量，根据需要调整固、液介质所需的量以及比例，确定后即可进行装置的放置；
③掏槽眼钻孔、辅助眼钻孔的装置设置完毕后进行周边眼钻孔的装置设置，周边眼钻孔需要根据装药量确认固-液-气三相耦合介质聚能***装置数量并根据需要调整固、液介质的比例，装填完毕后对聚能***装置中聚能管的朝向进行调整，使聚能孔对准巷/隧道轮廓面；
④待固-液-气三相耦合介质碎裂***装置以及固-液-气三相耦合介质聚能***装置全部装填完毕后，将上述装置的引线从炮孔中引出，并使用炮泥封堵炮孔；
⑤在起爆前需要对工作面的瓦斯浓度进行检测，若瓦斯浓度超标则不允许***；瓦斯检查完毕后确认***工作面的人员全部撤离至安全范围内后，再引爆***装置，在***过程中，固-液-气三相耦合介质碎裂***装置通过加入固体介质与液体介质后，二者与钻孔以及装置空隙内的空气共同作为耦合介质，形成固-液-气三相耦合介质，对***产生的能量以及***生成的振动波的传递效率更高，对四周产生冲击，对比水压***威力可提升至十几倍，***时固体介质直接冲击岩石、对岩石进行破坏，并且可以在裂隙内作为支撑剂维持裂隙的张开状态，还有***产生的高压气体以及吸收了大量能量的高压液体对岩石进行冲击，产生高压气流形成的“气楔”以及高压液体形成的“液楔”，与粒子状固体介质共同破坏岩石，生成更多爆生裂缝，对岩石的破碎效果更好；
固-液-气三相耦合介质聚能***装置在聚能***时，由于其需要使岩石产生定向破裂的效果，借助聚能管的聚能作用，将无序的能量转化为有序，能量被导向聚能方向，沿聚能方向射出，能量更加集中，利用率更高，聚能后由于聚能管仅在聚能方向发生断裂而不破碎，进一步保护了其他方向的围岩不受冲击且受力均匀，岩体完整的同时为定向裂隙的拉张破坏提供能量，聚能过后的***装置在聚能方向释放的能量更高，并且固体介质与液体介质也同样经过聚能管的收束，可以造成更深的定向裂隙；
***完成后对***结果进行评价，并对半眼残痕率进行统计，半眼残痕率越高则巷/隧道定型效果越好，炮孔利用率越高。
本发明掏槽眼钻孔的数量为5，且具体布置方式是钻孔2、钻孔3、钻孔4、钻孔5通过包围的方式将钻孔1包围在内部中心位置处；
辅助眼钻孔的数量为28，靠近掏槽眼钻孔一侧的钻孔数量为13，远离掏槽眼钻孔一侧的钻孔数量为15；
周边眼钻孔，周边眼钻孔的数量为22，沿巷/隧道掘进面均匀布置。
本发明固-液-气三相耦合介质碎裂***装置以及固-液-气三相耦合介质聚能***装置中的***在装填时可以根据装药管长度或者钻孔深度能够进行调整装入数量，并且根据需要与固-液介质承装袋交错放置，通常每两到三根***装填完毕后装填一组固-液介质承装袋。
本发明的固-液介质承装袋在承装方式上分为固-液混合式和固-液分离式，固-液混合式是将固体介质和液体介质充分混合，其起到的效果更好，而固-液分离式就是在在实际操作中将固体介质和液体介质分开装，其在实际操作中更为简便；液体介质为水或者加入无机盐的盐水；固体介质为高强度的成颗粒状的固体材料，为保证最佳的***威力，固体介质与液体介质最佳比例为1/6-1/4，固体介质强度越大，***时的动态冲击能力越大且维护裂缝不闭合能力越强，考虑到经济成本，选用该强度固体粒子介质，固体介质强度应高于70MPa。
本发明的固-液-气三相耦合介质碎裂***装置还包括装药管、连接卡榫、***、固-液介质承袋、液体介质以及固体介质，***设置在装药管中，***固定在***中，通过引线与***连接，并从装药管中引出，通过将***、***、承装有固体介质与液体介质的固-液介质承装袋设置在装药管的内部来实现碎裂***的功能，并使用连接卡榫进行固定与连接，借助***与引线控制起爆的顺序与时间，来实现装置的实际使用。
本发明的固-液-气三相耦合介质聚能***装置还包括聚能***管、连接卡榫、***、固-液介质承装袋，***固定在***中，通过引线与***连接，并从聚能孔中引出，通过将***、***、承装有固体介质与液体介质的固-液介质承装袋设置在聚能管的内部来实现聚能***的功能，并使用连接卡榫进行固定与连接，借助***与引线控制起爆的顺序与时间，来实现装置的实际使用。
聚能***管包括聚能管体和聚能结构，所述聚能管体外表面的横截面为圆形，聚能管体内腔的横截面为椭圆形，所述聚能结构为两个，两个聚能结构对称设置在椭圆形内腔两侧，且两个聚能结构均处于椭圆形内腔的长轴上，使椭圆形内腔的长轴为聚能方向；所述聚能管体的管壁厚度从椭圆形内腔的长轴向其短轴逐渐增大，并在椭圆形内腔的短轴方向上厚度最大；所述聚能结构由多个聚能孔组成，多个聚能孔等间距呈直线排列，且该直线与聚能管体的轴线平行。
本发明的聚能孔为轴对称形状的聚能孔(如圆形孔、椭圆型孔、菱形孔、正六边形孔等)，且每个聚能孔的最长对称轴方向与刻线方向一致，选择轴对称型聚能孔的目的为与刻线相配合，辅助聚能管沿刻线方向线性释放能量。所述内腔的长轴与短轴的比例在16：9至4：3之间；这样能保证管壁厚度的控制，且在***时使得能量更好的聚集在聚能方向；所述每个聚能孔的最长对称轴长度为聚能管体外表面圆形直径的1/7～1/11，相邻聚能孔之间的距离为聚能孔最长对称轴长度的3-5倍，所述聚能管体外表面圆形直径比炮孔直径小6-8mm，处于该范围内在***时使得能量更好的聚集在聚能方向，聚能管的材质具有阻燃抗静电的性能，进而保证与***接触时的安全。
本发明的连接卡榫为“工”字形结构，上下用于和装药管连接的部分边缘为圆弧状。
与现有技术相比，本发明使用固-液-气三相耦合介质碎裂***装置以及固-液-气三相耦合介质聚能***装置来对巷/隧道进行掘进，其中固-液-气三相耦合介质碎裂***装置主要负责对岩石进行破碎，固-液-气三相耦合介质聚能***装置负责巷/隧道壁轮廓面的成型。因此碎裂装置决定了岩石的破碎效果，而聚能装置则决定了轮廓面的成型程度。岩石越破碎，则***所需的钻孔数量与***量越少，掘进的成本就越低，速度也将有明显的提升；轮廓面越光滑，则成型效果越好，超挖量与欠挖量就越少，需要二次***与时候修补的部分也就越少，可以进一步提升掘进效率，提高掘进速度，提升掘进效果，降低后续通风阻力，后续工作的展开也更加轻松；
本发明的固-液-气三相耦合介质碎裂***装置通过加入固体耦合剂而区别于传统的直接***和水压***，加入固体介质与液体介质后，二者与钻孔以及装置空隙内的空气共同作为耦合介质，形成固-液-气三相耦合介质，对***产生的能量以及***生成的振动波的传递效率更高，对四周产生冲击，对比水压***威力可提升至十几倍。***时固体介质直接冲击岩石、对岩石进行破坏，并且可以在裂缝内作为支撑剂维持裂隙的张开状态，还有***产生的高压气体以及吸收了大量能量的高压液体对岩石进行冲击，产生高压气流形成的“气楔”以及高压液体形成的“液楔”，与粒子状固体介质共同破坏岩石，生成更多爆生裂隙，对岩石的破碎效果更好；
本发明的固-液-气三相耦合介质聚能***装置由于同样加入了固体耦合剂而拥有上述优点，由于其需要使岩石产生定向破裂的效果，借助聚能管的聚能作用，将无序的能量转化为有序，能量被导向聚能方向，沿聚能方向射出，能量更加集中，利用率更高。聚能后由于聚能管仅在聚能方向发生断裂而不破碎，进一步保护了其他方向的围岩不受冲击且受力均匀，岩体完整的同时为定向裂缝的拉张破坏提供能量。聚能过后的***装置在聚能方向释放的能量更高，并且固体介质与液体介质也同样经过聚能管的收束，可以造成更深的定向裂缝。
本发明能够提高岩石破碎威力，且能够大量减少装药量，实际统计后大概能减少22％以上的***量，同时还能提高掘进轮廓面的成型效果，使其更加平整，相对于传统掘进方式其掘进轮廓面的成型效果不好，就会浪费大量的材料来修补轮廓面，所以本发明能够减少后期对轮廓面的修补材料，同时本发明还能够提高掘进速度，并且对工况条件要求低，粉尘噪音等负面影响比较小。
附图说明
图1为本发明的钻孔分布结构示意图；
图2为本发明固-液混合式固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的结构示意图；
图3为本发明固-液分离式(固体介质靠近***)固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的结构示意图；
图4为本发明固-液分离式(液体介质靠近***)固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的结构示意图；
图5为本发明固-液混合式固-液-气三相耦合介质聚能***装置的结构示意图；
图6为本发明固-液分离式(固体介质靠近***)固-液-气三相耦合介质聚能***装置的结构示意图；
图7为本发明固-液分离式(液体介质靠近***)固-液-气三相耦合介质聚能***装置的结构示意图；
图8为本发明掏槽眼钻孔及辅助眼钻孔装填效果图；
图9为本发明周边眼钻孔装填效果图；
图10为本发明聚能***管的结构示意图；
图11为图6的左视图；
图12为本发明中线式聚能结构的示意图；
图13为本发明中点线组合式聚能结构的示意图。
图中：S1、掏槽眼钻孔，S2、辅助眼钻孔，S3、周边眼钻孔，1、固-液介质承装袋，2、固-液混合介质，3、固体介质，4、液体介质，5、***，6、气体介质-空气，7、***，8、引线，9、聚能***管，9.1、聚能管体，9.2、聚能孔，10、炮泥，11、聚能槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，包括以下步骤：
①开设钻孔，在巷/隧道掘进面上开设若干个钻孔，若干个钻孔遍布在巷/隧道掘进面上，若干个钻孔采用环形区域方式进行布置；
如图1所示，布设掏槽眼钻孔S1，掏槽眼钻孔S1位于巷/隧道掘进面的中心位置；掏槽眼钻孔S1的钻孔数量为5，且具体布置方式是钻孔2、钻孔3、钻孔4、钻孔5通过包围的方式将钻孔1包围在内部中心位置处；
布设辅助眼钻孔S2，辅助眼钻孔S2以环形方式布置在掏槽眼钻孔S1的外侧周围，且靠近掏槽眼钻孔S1一侧的辅助眼钻孔S2的数量少于远离掏槽眼钻孔S1一侧的辅助眼钻孔S2的数量；辅助眼钻孔S2的钻孔数量为28，靠近掏槽眼钻孔S1一侧的钻孔数量为13，远离掏槽眼钻孔S1一侧的钻孔数量为15；
布设周边眼钻孔S3，在辅助眼钻孔S2的外侧周围沿着巷/隧道掘进面的边缘布设周边眼钻孔S3；周边眼钻孔S3钻孔数量为22，沿巷/隧道掘进面均匀布置，I-III级围岩周边眼钻孔S3的间距为750-900mm，IV-V级围岩周边眼钻孔S3的间距为600-750mm，本发明由掏槽眼钻孔S1最先起爆，提供自由面；辅助眼钻孔S2用来扩大掏槽眼爆出的槽腔，为周边眼钻孔S3的***创造有利条件，边眼钻孔S3形成井巷断面形状；
②在钻孔开设完毕后，需要确定掏槽眼钻孔S1、辅助眼钻孔S2需要的装药量，并根据装药量确定使用的固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的数量，根据需要调整固-液混合介质2所需的量以及比例，确定后即可进行固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的放置，针对固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的具体放置手段为现有技术，只要能满足将固-液-气三相耦合介质碎裂***装置放入钻孔即可；
本发明掏槽眼钻孔S1装药量：Ⅰ-Ⅲ级围岩1-1.2kg，Ⅳ-Ⅴ级围岩0.8-1kg；辅助眼钻孔S2装药量:Ⅰ-Ⅲ级围岩0.8-1kg，Ⅳ-Ⅴ级围岩0.6-0.8kg，固-液介质所需的量以及比例：每两到三根***(0.4-0.6kg)装填完毕后装填1个固-液介质承装袋1，其中固-液混合介质2的比例为1/6-1/4；
③针对掏槽眼钻孔S1、辅助眼钻孔S2的装药量设置完毕后进行周边眼钻孔S3所使用的固-液-气三相耦合介质聚能***装置的设置，所述聚能***装置如图5-7所示，周边眼钻孔S3需要根据装药量确认固-液-气三相耦合介质聚能***装置数量，正常是一个周边眼钻孔S3对应放置一根聚能管，并根据需要调整固-液混合介质2的比例，装填完毕后对聚能***装置中聚能管的朝向进行调整，使聚能孔9.2对准巷/隧道轮廓面；周边眼钻孔S3装药量：Ⅰ-Ⅲ级围岩0.6-0.8kg，Ⅳ-Ⅴ级围岩0.4-0.6kg，固-液介质的量：每两到三根***(0.4-0.6kg)装填完毕后装填1个固-液介质承装袋1，固-液混合介质2的比例为1/6-1/4；
④待固-液-气三相耦合介质碎裂***装置以及固-液-气三相耦合介质聚能***装置全部装填完毕后，将上述装置的引线8从炮孔中引出，并使用炮泥10封堵炮孔；
⑤在起爆前需要对工作面的瓦斯浓度进行检测，若瓦斯浓度超标则不允许***；瓦斯检查完毕后确认***工作面的人员全部撤离至安全范围内后，再引爆***装置，在***过程中，固-液-气三相耦合介质碎裂***装置通过加入固体介质3与液体介质4后，二者与钻孔以及装置空隙内的气体介质-空气6共同作为耦合介质，形成固-液-气三相耦合介质，对***产生的能量以及***生成的振动波的传递效率更高，对四周产生冲击，对比水压***威力可提升至十几倍，***时固体介质3直接冲击岩石、对岩石进行破坏，并且可以在裂隙内作为支撑剂维持裂缝的张开状态，还有***产生的高压气体以及吸收了大量能量的高压液体对岩石进行冲击，产生高压气流形成的“气楔”以及高压液体形成的“液楔”，与粒子状固体介质共同破坏岩石，生成更多爆生裂缝，对岩石的破碎效果更好；固-液-气三相耦合介质***利用固-液-气三相耦合介质进行能量传递，特别是高强度固体粒子的加入可显著提高***威力，据现场试验可比传统***减少22％以上的***用量。固-液-气三相耦合介质***利用高强度固体粒子介质的高速动态冲击作用、液体介质4所形成的高压流体水射流的液楔作用、***的爆轰波作用和高压气流的气楔作用共同致裂煤岩体，同时，利用固体粒子维持裂缝的破裂状态不闭合；与传统聚能***主要依靠爆轰波和高能气体破岩作用外相比，该技术增加了“高速粒子冲击(固体介质产生)+高压水射流(液体介质产生)”破岩作用，与传统聚能水压***相比，该技术增加了“高速粒子冲击(固体介质产生)”破岩作用，此外，固体粒子还可以维持裂缝破裂的状态。
固-液-气三相耦合介质聚能***装置在聚能***时，由于其需要使岩石产生定向破裂的效果，借助聚能管的聚能作用，将无序的能量转化为有序，能量被导向聚能方向，沿聚能方向射出，能量更加集中，利用率更高，聚能后由于聚能管仅在聚能方向发生断裂而不破碎，进一步保护了其他方向的围岩不受冲击且受力均匀，岩体完整的同时为定向裂缝的拉张破坏提供能量，聚能过后的***装置在聚能方向释放的能量更高，并且固体介质3与液体介质4也同样经过聚能管的收束，可以造成更深的定向裂缝；
***完成后对***结果进行评价，并对半眼残痕率进行统计，半眼残痕率越高则巷/隧道定型效果越好，炮孔利用率越高，半眼残痕率为现有技术。
固-液-气三相耦合介质碎裂***装置以及固-液-气三相耦合介质聚能***装置中的***7在装填时根据装药管长度或者钻孔深度能够进行调整装入数量，并且根据需要与固-液介质承装袋1交错放置，通常每两到三根***装填完毕后装填一组固-液介质承装袋1。
本发明的固-液介质承装袋1在承装方式上分为固-液混合式和固-液分离式，所述固-液介质承袋1中的液体介质和固体介质混合地装配于同一袋体中，如图2所示，这种承载方式为固-液混合式，该承装方式操作相对简单，能借助******时产生的冲击使固、液介质更充分地混合；如果固-液介质承袋1中的液体介质和固体介质分别装配于同一袋体中的两个隔离空间中，这种承载方式为固-液分离式，如图3和图4所示，这种承装方式操作相对复杂一些，但能确保固体介质的分布更加均匀，并且固体介质与液体介质的比例调节能够更加灵活。
本发明的液体介质为水或者加入无机盐的盐水，液体介质在材料选取上有多种选择，从最简单的水或者加入无机盐的盐水，到加入其他对岩石破裂其辅助作用的成分或者辅助减轻***产生的有害因素的成分，例如还可以采用加入硅酸钠的水，这样既可以促进***产生的硝化物完全反应生成无害气体，也可以对岩石起到一定的腐蚀作用，加强对岩石的破坏效果。加入液体介质的主要目的为借助液体提高***能量的传递速率，液体介质比起气体介质具有更不易压缩、密度更大，传播能量时能量损耗更小的优点。液体介质还可以更好吸收***后产生的热量，进而能避免产生由于热量过大产生明火导致产生其他的隐患。此外液体介质还可以吸收***产生的粉尘以及有毒有害气体，可以减小震动，改善工作环境，提高工作效率。
本发明的固体介质为高强度的成颗粒状的固体材料，固体介质主要的作用为以下两点：在***过程中借助***的***获得大量的能量，对岩石产生高速冲击，打击在岩石上后使岩石破坏产生裂缝；在岩石破坏后楔入爆生裂缝中，作为支撑剂维持爆生裂缝的张开状态，使其在围岩压力的作用下也不会闭合，不同钻孔之间生成的定向裂缝之间联通效果更好，最终形成的轮廓面更加光滑完整。
本发明的固-液-气三相耦合介质碎裂***装置还包括装药管、连接卡榫、***5、固-液介质承袋1、液体介质4以及固体介质3，***7设置在装药管中，***5固定在***7中，引线8的一端与***5连接，并从装药管中引出连接***，通过将***7、***5、承装有固体介质与液体介质的固-液介质承装袋1设置在装药管的内部来实现碎裂***的功能，并使用连接卡榫进行固定与连接，借助***5与引线8控制起爆的顺序与时间，来实现装置的实际使用。
本发明的固-液-气三相耦合介质聚能***装置还包括聚能***管3、连接卡榫、***7、引线8、***5、固-液介质承装袋1，***5固定在***7中，引线8的一端与***5连接，另一端从聚能孔9.2中引出连接***，通过将***7、***5、承装有固体介质与液体介质的固-液介质承装袋1设置在聚能管的内部来实现聚能***的功能，并使用连接卡榫进行固定与连接，借助***5与引线8控制起爆的顺序与时间，来实现装置的实际使用。
如图10和11所示，本发明的聚能***管9包括聚能管体9.1和聚能结构，所述聚能管体9.1外表面的横截面为圆形，聚能管体9.1内腔的横截面为椭圆形，所述聚能结构为两个，两个聚能结构对称设置在椭圆形内腔两侧，且两个聚能结构均处于椭圆形内腔的长轴上，使椭圆形内腔的长轴为聚能方向；所述聚能管体9.1的管壁厚度从椭圆形内腔的长轴向其短轴逐渐增大，并在椭圆形内腔的短轴方向上厚度最大；所述聚能结构由多个聚能孔9.2组成，多个聚能孔9.2等间距呈直线排列，且该直线与聚能管体9.1的轴线平行。
这种聚能孔是一种“点”式聚能，***时产生的能量通过这些小孔以“点”的形式聚能冲击岩体。聚能的方式还可以在管壁上开设聚能槽11，聚能槽11是“线”式聚能，***时产生的能量通过管壁上的槽以“直线”的形式聚能冲击岩体。此外，在管壁上还可以开设“聚能孔+管壁开槽”，实现“点-线”组合式聚能，吸纳“点”式聚能集中程度高和“线”式加工方便的优势。根据实际试验效果，“点式”聚能效果最佳，因此选用聚能孔方式定向。
本发明聚能***管的材料为阻燃、抗静电的材料；在聚能管体9.1的内腔长轴方向为聚能方向，并且在管体内外进行刻线，聚能孔9.2沿刻线方向均匀排布在管壁上；为了提高聚能效果，本发明聚能孔9.2的直径为***管体圆形轮廓直径的1/7-1/11，聚能孔9.2间距离为聚能孔9.2直径的3-5倍；聚能管体9.1的管体总长度在0.5m-2m之间；在聚能管体9.1的两端均带有T型凹槽，与连接卡榫适配连接。
本发明的连接卡榫为“工”字形结构，上下用于和装药管以及聚能***管连接的部分边缘为圆弧状，保证连接后与装药管或者聚能***管外侧轮廓保持一直，不会凸起导致放入钻孔时造成干涉；连接时从T型槽侧面对齐后滑入，直至全部嵌入其中；卡榫与T型槽连接后更便于调整装药管或者聚能***管位置，在放置时可以保证结构更加稳定不易滑动，并且在取出时更加轻松，例如发现哑炮后取出时，不需要与***接触即可将整组装置取出，安全性更高。在朝向向下的钻孔中放置时也可以避免调整过程中由于重力导致下方聚能管与上方聚能管脱离的情况发生。
Claims (9)
1.一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，包括以下步骤：
①开设钻孔，在巷/隧道掘进面上开设若干个钻孔，若干个钻孔采用环形区域方式进行布置；
布设掏槽眼钻孔，掏槽眼钻孔位于巷/隧道掘进面的中心位置；
布设辅助眼钻孔，辅助眼钻孔以环形方式布置在掏槽眼钻孔的外侧周围，且靠近掏槽眼钻孔一侧的辅助眼钻孔的数量少于远离掏槽眼钻孔一侧的辅助眼钻孔的数量；
布设周边眼钻孔，在辅助眼钻孔的外侧周围沿着巷/隧道掘进面的边缘布设周边眼钻孔；
②在钻孔开设完毕后，需要确定掏槽眼钻孔、辅助眼钻孔需要的装药量，并根据装药量确定使用的固-液-气三相耦合介质碎裂***装置的数量，根据需要调整固-液介质所需的量，确定后进行装置的放置；
③掏槽眼钻孔、辅助眼钻孔的装置设置完毕后进行周边眼钻孔的装置设置，周边眼钻孔需要根据装药量确认固-液-气三相耦合介质聚能***装置数量并根据需要调整固-液介质的比例，装填完毕后对聚能***装置中聚能管的朝向进行调整，使聚能孔对准巷/隧道轮廓面；
④待固-液-气三相耦合介质碎裂***装置以及固-液-气三相耦合介质聚能***装置全部装填完毕后，将上述装置的引线从炮孔中引出，并使用炮泥封堵炮孔；
⑤在起爆前需要对工作面的瓦斯浓度进行检测，若瓦斯浓度超标则不允许***；瓦斯检查完毕后确认***工作面的人员全部撤离至安全范围内后，再引爆***装置，在***过程中，固-液-气三相耦合介质碎裂***装置通过加入固体介质与液体介质后，二者与钻孔以及装置空隙内的空气共同作为耦合介质，形成固-液-气三相耦合介质，对***产生的能量以及***生成的振动波的传递效率更高，对四周产生冲击，对比水压***威力提升至十几倍，***时固体介质直接冲击岩石、对岩石进行破坏，并且能够在裂隙内作为支撑剂维持裂缝的张开状态，还有***产生的高压气体以及吸收了大量能量的高压液体对岩石进行冲击，产生高压气流形成的“气楔”以及高压液体形成的“液楔”，与粒子状固体介质共同破坏岩石，生成更多爆生裂隙，对岩石的破碎效果更好；
固-液-气三相耦合介质聚能***装置在聚能***时，由于其需要使岩石产生定向破裂的效果，借助聚能管的聚能作用，将无序的能量转化为有序，能量被导向聚能方向，沿聚能方向射出，能量更加集中，利用率更高，聚能后由于聚能管仅在聚能方向发生断裂而不破碎，进一步保护了其他方向的围岩不受冲击且受力均匀，岩体完整的同时为定向裂隙的拉张破坏提供能量，聚能过后的***装置在聚能方向释放的能量更高，并且固体介质与液体介质也同样经过聚能管的收束，可以造成更深的定向裂缝；
***完成后对***结果进行评价，并对半眼残痕率进行统计，半眼残痕率越高则巷/隧道定型效果越好，炮孔利用率越高；
聚能管包括聚能管体和聚能结构，所述聚能管体外表面的横截面为圆形，聚能管体内腔的横截面为椭圆形，所述聚能结构为两个，两个聚能结构对称设置在椭圆形内腔两侧，且两个聚能结构均处于椭圆形内腔的长轴上，使椭圆形内腔的长轴为聚能方向；所述聚能管体的管壁厚度从椭圆形内腔的长轴向其短轴逐渐增大，并在椭圆形内腔的短轴方向上厚度最大；所述聚能结构由多个聚能孔组成，多个聚能孔等间距呈直线排列，且该直线与聚能管体的轴线平行。
2.根据权利要求1所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，掏槽眼钻孔的钻孔数量为5，且具体布置方式是钻孔2、钻孔3、钻孔4、钻孔5通过包围的方式将钻孔1包围在内部中心位置处；
辅助眼钻孔的钻孔数量为28，靠近掏槽眼钻孔一侧的钻孔数量为13，远离掏槽眼钻孔一侧的钻孔数量为15；
周边眼钻孔，周边眼钻孔数量为22，沿巷/隧道掘进面均匀布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，固-液-气三相耦合介质碎裂***装置以及固-液-气三相耦合介质聚能***装置中的***在装填时根据装药管长度或者钻孔深度能够进行调整装入数量，并且根据需要与固-液介质承装袋交错放置，每两到三根***装填完毕后装填一组固-液介质承装袋。
4.根据权利要求3所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，液体介质为水或者加入无机盐的盐水；固体介质为高强度的成颗粒状的固体材料，固体介质与液体介质最佳比例为1/6-1/4，固体介质强度应高于70Mpa。
5.根据权利要求3所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，固-液介质承装袋在承装方式上分为固-液混合式和固-液分离式。
6.根据权利要求3所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，固-液-气三相耦合介质碎裂***装置还包括装药管、连接卡榫、***、固-液介质承袋、液体介质以及固体介质，***设置在装药管中，***固定在***中，通过引线与***连接，并从装药管中引出，通过将***、***、承装有固体介质与液体介质的固-液介质承装袋设置在装药管的内部来实现碎裂***的功能，并使用连接卡榫进行固定与连接，借助***与引线控制起爆的顺序与时间，来实现装置的实际使用。
7.根据权利要求3所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，固-液-气三相耦合介质聚能***装置还包括连接卡榫、***、固-液介质承装袋，***固定在***中，通过引线与***连接，并从聚能孔中引出，通过将***、***、承装有固体介质与液体介质的固-液介质承装袋设置在聚能管的内部来实现聚能***的功能，并使用连接卡榫进行固定与连接，借助***与引线控制起爆的顺序与时间，来实现装置的实际使用。
8.根据权利要求7所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，所述聚能孔为轴对称形状的聚能孔，且每个聚能孔的最长对称轴方向与刻线方向一致，所述内腔的长轴与短轴的比例在16：9至4：3之间；每个聚能孔的最长对称轴长度为聚能管体外表面圆形直径的1/7～1/11，相邻聚能孔之间的距离为聚能孔最长对称轴长度的3-5倍，所述聚能管体外表面圆形直径比炮孔直径小6-8mm，聚能管的材质具有阻燃抗静电的性能。
9.根据权利要求7所述的一种固-液-气三相耦合介质***掘进巷/隧道的方法，其特征在于，连接卡榫为“工”字形结构，上下用于和装药管连接的部分边缘为圆弧状。
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