CN101441055A - 一种预裂爆破方法 - Google Patents
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Abstract
一种预裂爆破办法，在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔(3)，在主炮孔(1)和预裂孔(3)之间与预裂孔(3)平行设计有缓冲孔(2)。具体步骤是：a)确定预裂爆破穿孔参数，实施穿孔作业。b)根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式，实施爆破作业。本发明所述方法适用于高速公路路堑、大型水电站、长期裸露的金属矿山等的爆破施工。保护到界岩体的完整性和稳定性，预防滑坡事故的发生，为矿山提供安全、良好的生产环境，具有很好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于采矿工程之露天采矿边坡保护技术领域，具体为一种保护到界边坡岩石完整性和稳定性的预裂爆破方法。
背景技术
众所周知，在露天煤矿开采生产过程中，均面临着到界边坡的稳定性问题。由于边坡不稳定而造成滑坡、大面积片帮和浮石等事故隐患，不仅会影响矿山正常生产，造成机械设备的损坏，严重的还会威胁工作人员的生命安全。
而目前露天煤矿开采过程中对到界边坡实施预裂爆破的效果并不理想，因为露天煤矿开采强度大，地质条件复杂，岩石多为不同岩性的沉积岩，往往一个台阶内都要出现多种岩石，因此，目前尚没有成功的预裂爆破案例。而现有的预裂爆破方法存在边帮岩石爆破时过于破碎而造成电铲超挖，或爆破侧冲不到位而电铲无法挖到位的现象，边帮犬牙交错，边坡保护总体情况不容乐观。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术之缺陷，为露天矿开采过程中对到界边坡的保护提供一种预裂爆破方法，保护到界边坡岩石的完整性和稳定性。以提高安全生产效率，保证矿山工作人员的生命安全。
为解决上述技术问题，本发明采用预裂爆破的办法，在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔，在主炮孔和预裂孔之间与预裂孔平行设计有缓冲孔。每个预裂孔内通过传爆线串联至少一个起爆药柱，该起爆药柱靠主炮孔一侧布置，其上部采用空气间隔器间隔，并用岩粉回填。
所述主炮孔内装有铵油炸药，通过非电导爆管连接起爆药柱，反向起爆铵油炸药，其上部采用岩粉回填。
所述缓冲孔内通过导爆管连接起爆药柱，起爆炸药。缓冲孔内炸药的装药高度为4—6米，其上部采用岩粉回填。
所述主炮区与预裂孔的连接采用导爆雷管连接导爆索至预裂孔的前排，并将预裂孔的传爆线串联起来。具体步骤为：
1)、首先确定预裂爆破穿孔参数，实施穿孔作业；
2)、根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式，实施爆破作业。
所述预裂爆破穿孔参数包括预裂孔的孔径、孔距、孔深、穿孔标准等。预裂爆破穿孔参数确定后，用推土机对预裂孔位置进行清理，达到平整、无虚量，满足钻机穿孔的要求；给出最终边界位置和高程；进行穿孔设计并进行现场放线、定位及布孔，应使预裂孔在一条直线上，然后实施穿孔作业。
上述穿孔作业完成后，选择合理的装药结构与参数是保证全部炸药稳定爆轰，完全传爆，不产生瞎炮、残炮和带炮的重要环节。本发明的预裂孔采用药串结构，不连续装药形式，每隔一定间距将起爆药柱串联，绑扎在传爆线上，由传爆线引爆所有起爆药柱。鉴于大多数预裂孔均含水等问题，应以抗水的起爆药柱为预裂孔爆破炸药，并实现不偶合装药。
为减轻爆破震动对预裂孔的破坏并利于形成较平整的边坡，本发明设计有缓冲孔，该炮孔是距离预裂孔最近的一排炮孔，在主炮孔爆破后起爆，和预裂孔爆破相互作用。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1为预裂孔、主炮孔及缓冲孔剖面装药结构示意图。
图中：1-主炮孔；2-缓冲孔；3-预裂孔；4-起爆药柱；5-导爆管；6-传爆线；7-间隔器；8-岩粉；9-炸药。
图2为炮区起爆网络及预裂孔、缓冲孔平面位置示意图。
图中：A-炮区起爆雷管；1-主炮孔；2-缓冲孔；3-预裂孔；E-起爆预裂孔雷管；K-导爆索。
具体实施方式
图1、图2给出了本发明所述预裂爆破方法的预裂孔、主炮孔及缓冲孔装药结构示意图与起爆网络及预裂孔、缓冲孔平面位置示意图。在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔3，在主炮孔1与预裂孔3之间与预裂孔3平行设计有缓冲孔2。每个预裂孔3内通过传爆线6串联六个起爆药柱4，该起爆药柱4靠主炮孔1一侧布置，其上部采用空气间隔器7间隔，并用岩粉8回填。充填高度是炮孔直径的12-20倍。
所述主炮孔1内装有铵油炸药9，通过一对非电导爆管5分别连接起爆药柱4，反向起爆铵油炸药9，其上部采用岩粉8回填。
所述缓冲孔2内通过导爆管5连接起爆药柱4，起爆炸药9。缓冲孔2内炸药9的装药高度为4—6米，其上部采用岩粉8回填。
所述主炮区与预裂孔3的连接采用导爆雷管E连接导爆索K至预裂孔3的前排，并将预裂孔3的传爆线6串联起来。具体步骤为：
1)、确定预裂爆破穿孔参数，实施穿孔作业；
所述预裂爆破穿孔参数包括预裂孔3的孔径、孔距、孔深、穿孔标准等。
穿孔孔径的确定，由于小直径钻孔对周围岩石破坏范围小，预裂面形状容易控制，使用专门的预裂穿孔设备，孔径确定在40-100毫米之间。
钻孔间距的确定，钻孔间距确定的原则是能够使裂缝贯通，同时又不出现过度破坏。由于爆破岩面的质量主要取决于炮孔间距，因此孔距的确定依据公式：a＝(8--14)d计算，并根据岩石特性选取。式中：a---孔距；d---孔径。
预裂孔3的孔深根据岩石情况和采掘高度确定。如岩石较硬，可适当超深，但超深度不得超过1米。
预裂爆破穿孔参数确定后，用推土机对预裂孔3的位置进行清理，达到平整、无虚量，满足钻机穿孔的要求；给出最终边界位置和高程；进行穿孔设计并进行现场放线、定位及布孔，应使预裂孔3在一条直线上，然后实施穿孔作业。
2)、根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式，实施爆破作业。
装药量确定的原则是保证起爆威力能贯通相邻炮孔，同时不破坏孔壁。其计算公式：
△x＝0.36σC 0.63*a0.67g/m
式中：σC----为岩石极限抗压强度。
a----孔距。
为保证预裂孔3贯通，结合岩石的硬度，需给予△x一定的修正系数，该修正系数为1—2.5。
合理的装药结构与参数必须保证全部装药稳定爆轰，完全传爆，不产生瞎炮、残炮，保证按炮眼作用产生一定的爆破威力，而且尽可能工艺简单。本发明的预裂孔3采用药串结构，不连续装药形式，每隔一定间距将六个起爆药柱4绑扎在传爆线6上，由传爆线6引爆所有起爆药柱4。
不偶合系数的确定：不偶合系数是指炮孔直径与药柱直径的比值。在不偶合情况下，爆炸作用从炸药传播到空气，爆轰压力严重衰减，降低了爆炸压力对预裂孔壁的冲击作用，避免炮孔周围岩石受到过度粉碎，有利于预裂孔3半孔的形成，同时保证了边坡岩体的完整性。因此不偶合装药系数按下式计算：
KV＝1+18.32σC -0.26
式中：KV——不偶合装药系数；
σC——岩石极限抗压强度。
鉴于大多数预裂孔3均含水并考虑施工方便、高效，本发明通过传爆线6间隔串接起爆药柱4的方法实现不偶合装药；起爆药柱4全部靠主炮孔1一侧布置。预裂孔3内起爆药柱4装好后，即可进行充填。充填采用空气间隔器7，上部回填岩粉8。充填高度与炮孔直径有关，为炮孔直径的12--20倍。
主炮孔1装药同正常深孔爆破一样，用一对非电导爆管5分别连接起爆药柱4，反向起爆铵油炸药9。主炮孔1采用岩粉8回填。
缓冲孔2是在主炮孔1起爆后最后爆破形成最终边坡的一排炮孔。为减轻爆破震动和形成较平整的边坡，它的孔网参数要比主炮孔1适当减小，每孔装药量确定为主炮孔1的50％～60％。缓冲孔2与预裂孔3的排距为5米，与主炮孔1排距为6米，缓冲孔2的行距为8米。
缓冲孔2装药量计算公式：
QH＝K*aH*bH*h*q0
式中K——缓冲孔增加药量系数 K＝1.2；
aH——缓冲孔同预裂孔间距m；
bH——缓冲孔与主爆孔间距m
h——台阶高度m；
q0——标准装药系数0.4kg/m3。
缓冲孔2内通过导爆管5连接起爆药柱4，起爆炸药9。装药高度根据岩性情况定为4—6米。缓冲孔2采用岩粉8回填。
为了保证对预裂孔3的传爆线6可靠的引爆并保证延时100ms左右，本发明主炮区与预裂孔3的连接采用一发400毫秒延期导爆雷管E连接导爆索K至预裂孔3的前排，并同预裂孔3的传爆线16串联起来。
本发明对预裂孔3采用不偶合装药结构，减小装药量，在开挖区主炮孔爆破之前爆破。当相邻两炮孔起爆后，在两炮孔周围各自形成一个独立的应力场，沿径向应力波呈园形传播。如果同时起爆继续传播，则在两炮孔之间应力波发生叠加，加强了炮孔连心面的切向拉应力作用。由于炮孔之间较近，相邻炮孔形成应力加强带，为形成裂缝创造了有利条件。当炮孔之间距离适当，在炮孔连心面切向拉应力大于岩石的极限抗拉强度时，则将岩面拉断，但不致破坏炮孔壁面。由于炮孔内装药爆炸后，在冲击波和爆生气体共同作用下两炮孔形成贯通裂缝。在这一排预裂孔间联线的方向上形成一条平整的、宽度为1-2厘米的预裂缝。
本发明所述方法适用于高速公里路堑、大型水电站、长期裸露的金属矿山等的爆破施工。保护到界岩体的完整性和稳定性，预防滑坡事故的发生，为矿山提供安全、良好的生产环境，具有很好的社会效益和经济效益。
Claims (6)
1、一种预裂爆破办法，其特征在于：在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔(3)，在主炮孔(1)和预裂孔(3)之间与预裂孔(3)平行设计有缓冲孔(2)；每个预裂孔(3)内通过传爆线(6)串联至少一个起爆药柱(4)，该起爆药柱(4)靠主炮孔(1)一侧布置，其上部采用空气间隔器(7)间隔，并用岩粉(8)回填，充填高度是炮孔直径的12-20倍；
所述主炮孔(1)内装有铵油炸药(9)，通过非电导爆管(5)连接起爆药柱(4)，反向起爆铵油炸药(9)，其上部采用岩粉(8)回填；
所述缓冲孔(2)内通过导爆管(5)连接起爆药柱(4)，起爆炸药(9)，缓冲孔(2)内炸药(9)的装药高度为4—6米，其上部采用岩粉(8)回填；
所述主炮区与预裂孔(3)的连接采用导爆雷管(E)连接导爆索(K)至预裂孔(3)的前排，并将预裂孔(3)的传爆线(6)串联起来；具体步骤是：
a)、确定预裂爆破穿孔参数，实施穿孔作业；
预裂爆破穿孔参数包括预裂孔(3)的孔径、孔距、孔深、穿孔标准等，预裂爆破穿孔参数确定后，用推土机对预裂孔(3)的位置进行清理；给出最终边界位置和高程；进行穿孔设计和现场放线、定位及布孔，然后实施穿孔作业。
b)、根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式，实施爆破作业。
2、根据权利要求1所述的预裂爆破办法，其特征在于：所述穿孔孔径为40-100毫米。
3、根据权利要求1所述的预裂爆破办法，其特征在于：所述钻孔间距依据公式：a＝(8--14)d，并根据岩石特性选取，其中：a为孔距；d为孔径。
4、根据权利要求1所述的预裂爆破办法，其特征在于：本发明预裂孔(3)采用药串结构，不连续装药形式，每隔一定间距将起爆药柱(4)绑扎在传爆线(16)上。
5、根据权利要求1所述的预裂爆破办法，其特征在于：预裂孔(3)的装药量根据公式：△x＝0.36σC 0.63*a0.67g/m确定，其中σC为岩石极限抗压强度，a为孔距。
6、根据权利要求1所述的预裂爆破办法，其特征在于：缓冲孔(2)的装药量根据公式：QH＝K*aH*bH*h*q0确定，其中K代表缓冲孔(2)增加药量系数K＝1.2；aH代表缓冲孔(2)同预裂孔(3)的间距m；bH代表缓冲孔(2)与主炮孔(1)的间距m；h代表台阶高度m；q0代表标准装药系数0.4kg/m3。
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