1.一种固‑液‑气三相耦合介质爆破掘进巷/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爆破装置的数量,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爆破装置数量并根据需要调整固‑液介质的比例,装填完毕后对聚能爆破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爆破装置以及固‑液‑气三相耦合介质聚能爆破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爆破;瓦斯检查完毕后确认爆破工作面的人员全部撤离至安全范围内后,再引爆爆破装置,在爆破过程中,固‑液‑气三相耦合介质碎裂爆破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,对爆破产生的能量以及爆破生成的振动波的传递效率更高,对四周产生冲击,对比水压爆破威力提升至十几倍,爆炸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,还有爆炸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爆破装置在聚能爆破时,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,聚能过后的爆破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;
爆破完成后对爆破结果进行评价,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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/隧道的方法,其特征在于,固‑液‑气三相耦合介质碎裂爆破装置以及固‑液‑气三相耦合介质聚能爆破装置中的炸药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,每两到三根炸药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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/隧道的方法,其特征在于,固‑液‑气三相耦合介质碎裂爆破装置还包括装药管、连接卡榫、雷管、固‑液介质承袋、液体介质以及固体介质,炸药设置在装药管中,雷管固定在炸药中,通过引线与雷管连接,并从装药管中引出,通过将炸药、雷管、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爆破的功能,并使用连接卡榫进行固定与连接,借助雷管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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/隧道的方法,其特征在于,固‑液‑气三相耦合介质聚能爆破装置还包括连接卡榫、雷管、固‑液介质承装袋,雷管固定在炸药中,通过引线与雷管连接,并从聚能孔中引出,通过将炸药、雷管、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爆破的功能,并使用连接卡榫进行固定与连接,借助雷管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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/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‑气三相耦合介质爆破掘进巷/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。