CN102549373B - 地下岩石爆破的方法 - Google Patents

Abstract

在地下爆破现场爆破岩石的方法，其中钻孔(11a、11b、11c)从巷道限定面(12)钻进岩块(10)中，每个钻孔装有爆炸材料的至少一个装料(13a-c、14a-c、15a-c)，至少一个引爆装置被与每个装料操作性关联地放置，并且一系列的至少两个引燃事件被引导用于爆破岩块，在每个引燃事件中，只有一些装料通过仅向与所述装料关联的引爆装置发送点燃信号而被引燃，并且其中每个引燃事件是离散的用户控制的引燃事件。在至少两个引燃事件的一个中，产生了岩块的滞留部分例如柱，其已经被钻孔并被装料，并且在至少两个引燃事件的随后的一个或多个中，岩块的滞留部分被爆破，而无需人员进入所述滞留部分。第一爆炸装料(13a、13b、13c和15a、15b、15c)可以在一个引燃事件中被爆破，留下具有穿过其延伸的预载的钻孔(11b)的滞留矿石柱。引爆装置可以是无线的。

Description

地下岩石爆破的方法

发明领域

本发明涉及采矿的领域，包括岩石的爆破和破碎。更具体地，本发明涉及在地下位置处的岩石爆破。

发明背景

在采矿作业中，岩石借助于爆炸装料的有效破碎和破裂要求相当高的技能和专业知识。爆炸装料以恰当的数量置于岩石内的预定位置，且然后通过具有预定时间延迟的引爆装置（detonator）激发，从而提供需要形式的爆破和岩石破碎。通常地，信号通过使用低能起爆线（LEDC）或激波管的非电系统从关联的爆破机器传送到引爆装置。可选择地，电线可用于传送点燃信号到电动引爆装置，或者将更复杂的信号传送到电子引爆装置和从电子引爆装置传送更复杂的信号。例如，此信号可包括备炸（ARM）、解除备炸（DISARM）和用于引爆装置点燃顺序远程编程的延迟时间指令。另外，作为安全特征，引爆装置可存储点燃代码并且仅在接收到来自爆破机器的匹配的点燃代码时响应于ARM信号和点燃（FIRE）信号。电子引爆装置可编程有精确降低到1ms或更少的时间延迟。

有线爆破布置的设立包括爆炸装料在岩石中钻孔内的正确定位，以及关联的爆破机器和引爆装置之间导线的正确连接。该过程通常是人力密集型的且非常依赖于爆破操作员的精确度和责任心。重要的是，爆破操作员必须确保引爆装置与引爆机器处于正确的信号传送关系，以此方式，爆破机器至少能够传送命令信号以控制每个引爆装置，并随后激发每个爆炸装料。爆破布置的构件之间不恰当的连接可导致爆破机器和引爆装置之间失去通信，并因此增加安全的忧虑。需要非常仔细以确保导线在引爆装置和关联的爆破机器之间延伸，而没有可能妨碍经由附接的爆破机器恰当地控制和操作引爆装置的干扰、阻碍、损伤或其他妨害。

无线引爆装置系统提供了用于规避这些问题的潜在可能，从而提高了爆破现场的安全。通过避免在引爆装置和爆破现场的其他构件（例如爆炸机器）之间使用物理连接（例如电线、激波管、LEDC或任意的线缆），减小了不恰当设立爆破布置的可能性。无线引爆装置的另一优点涉及有助于在爆破现场自动确立爆炸装料和关联的引爆装置。这可包括，例如装载到钻孔中的自动化引爆装置和相应引爆装置与每个爆破装料的自动化关联，比如包括机器人系统。由于爆破操作员能够从完全远程操作的位置设立爆破部署，所以这将在爆破现场的安全上提供明显的改进。然而，此系统带来棘手的技术挑战，很多这些挑战还没有被解决。自动操作的一个障碍是机器人操作和在爆破现场处理引爆装置的困难，特别是在引爆装置不是无线电子引爆装置且需要搭配到或以其他形式联接到电线、激波管或类似物的情况。

与露天采矿相比，地下采矿呈现出明显的挑战。例如，位于地下的矿石主体的破碎和采掘需要仔细的规划和执行。典型地，矿石主体通过开挖隧道或者一个或多个巷道而接近，以在至少一侧上暴露矿面。然后将钻孔钻进表面中并装载爆破装料。通过关联的引爆装置的装料激发破碎了自由面后面的岩石部分，从而暴露了待钻孔和装载的新表面。同时，来自初次爆破的破碎岩石能够通过用于处理的入口隧道去除。经过钻进、装载、爆破和采掘的重复循环，暴露的表面后退到矿石主体中且破碎的矿石被取回。

破碎矿石的采掘可使用驱动的交通工具或远程控制的交通工具来进行，但如上所述，钻孔中引爆装置的远程控制的位置及其与爆炸装料的操作性关联已待开发。

虽然实质上简单，但是如上所述的地下爆破呈现出明显的技术和组织挑战。例如，在技术方面，产生的空腔必须结构健全，且可能需要内部支撑以防止顶部坍塌。为此，矿立柱或矿柱被屡次留在适当的位置以帮助提供顶部支撑，特别是在剩余矿石的爆破和采掘的活动期期间。从而，有价值的矿石主体的部分被有效地“遗留”在地下爆破现场，至少直到空腔已经被结构增强，这减小了矿石采掘过程的效率。

地下采矿作业的复杂性被采矿现场的组织挑战进一步加剧。采矿工人的小组必须仔细协调以优化采矿作业以及接近自由面和破碎岩石两者。例如，不同的组可能需要在不同时间进入自由面以钻进钻孔、装载爆炸物、设立爆破装备、采掘破碎的岩石等。每个组将需要不同套的装备以有效地执行其指定的任务，并且在任何给定的时间，在自由面处可能没有足够的空间以容纳多于一个的组和关联的装备。

另外，来自一次爆破的破碎材料或者来自由此爆破导致的空腔的破碎材料可防止接近在此爆破远侧上的矿石主体，再次意味着有价值的矿石主体部分被有效地“留下”，至少直到破碎材料已经被采掘或者入口已经被以其他方式促进。另外，采矿现场作业人员组的活动和协调被安全忧虑进一步复杂化。基于岩石的完整性或采矿现场的安全条例，当爆破发生时，可能需要完全疏散采矿现场的所有采矿人员（以及可能的装备）。可选择地，或者另外，在允许人员进入现场以进一步钻进和爆破之前，可能需要增强剩余的岩块。如果不增强，剩余的岩块还必须被“留下”。所有这些的可能性进一步约束了在采矿现场对于所有工作面的所有其他作业的安排。

另外，进入矿石主体的后退表面可能是困难的。在新暴露的矿面能够被钻进和装载以用于下一次爆破循环之前，每个爆破循环需要破碎岩石的基本去除。如果岩石破碎以一些方式是非有效或者非恰当的，则可能难于完全通过入口隧道采掘矿石，且这接着可能延迟采掘过程。有时，不需要的岩石破碎或者投掷可能导致矿石主体从已有的入口隧道完全不能进入，因此必须形成新隧道以从不同的角度接近矿石主体。清楚地，这将延迟采掘过程，并增加明显的花费。

结果，本领域存在对用于地下采矿的改进爆破方法的持续需要。此需要延伸到使用与引爆装置和关联构件的或有线或无线的通信的爆破布置。

发明概述

本发明的目的是提供用于改进在地下位置爆破岩石的方法。

在选定的示例性实施方式中，提供在地下爆破现场爆破岩石的方法，该方法包括步骤：

a)将钻孔钻进岩块中；

b)给每个钻孔装上至少一个爆炸材料的装料；

c)与每个装料操作性关联地放置至少一个引爆装置；

d)进行一系列的至少两个引燃事件（initiation event）以爆破岩块，在每个引燃事件中，仅一部分的装料通过将点燃信号发送到只与所述装料关联的引爆装置来引燃，并且其中每个引燃事件是离散的用户控制的引燃事件；

其中至少两个引燃事件中的一个引燃事件产生已经在步骤a）、b）和c）中被钻进和装料的岩块的滞留部分（stranded portion），并且所述岩块的所述滞留部分在至少两个引燃事件中的随后一个或多个引燃事件中被爆破，而无需人员接近所述滞留部分。

通过此方法，地下爆破的效率和安全能被极大地增强。通过预钻进所有的选定岩块或矿石主体，或者块或主体的选定部分，以及通过之后根据需要装料所有钻出的钻孔，并与爆破装料操作性关联地放置引爆装置，从而所有的装料可以以需要的顺序被至少两个不同的引燃事件引燃，而不需要人员在引燃事件之间接近块或主体的任何部分。这意味着岩块的滞留部分能够被简单且安全地爆破并回收破碎的材料。

本发明的方法允许实现爆破的全部新顺序。具体地，不再需要执行后退采矿—即，在距离入口点最远的岩块点爆破—或者一次钻进并爆破单独的水平面。现在可能执行步骤a）、b）和c）至岩块的全部高度或者岩块的选定部分，并且如果需要，在相应的引燃事件中选择爆破不同水平面的岩块。岩块或岩块的选定部分可以在两个巷道或隧道之间，一个在另一个上方。

通常，钻孔将从顶部巷道或底部巷道钻进岩块中，该底部巷道可以是唯一的巷道，且在一个实施方式中，在步骤a）中从沿着巷道的整个长度钻出钻孔。因此，巷道的长度限定了在至少两个引燃事件中待爆破的岩块的范围。

本发明的方法需要引爆装置的精确引燃，且在实施方式中，引爆装置可以是电动引爆装置或电子引爆装置。在一个具体实施方式中，引爆装置是电子的。此电子引爆装置可以是有线的或无线的。然而，有线连接例如爆破机构到在至少两个引燃事件中的随后一个引燃事件中引燃的引爆装置的有线连接，存在可能被之前的引燃损伤的风险，且为此原因，无线引爆装置有可能被选择。

在实施方式中，每个引爆装置形成用于接收并响应无线命令信号的无线引爆装置组件的一部分，进行一系列的至少两个引燃事件的步骤包括传送来自一个或多个关联的爆破机器的至少两个无线命令信号以有选择地点燃（FIRE）无线引爆装置组件。

在具体的实施方式中，每个无线引爆装置组件是无线电子助爆器（wireless electronic booster）。

在一些实施方式中，与至少两个引燃事件中的随后一个或多个相关联的引爆装置在其激发之前进入休止模式（sleep mode）。

由于随后一个或多个引燃事件的爆炸材料的装料必须早于至少两个引燃事件就位，所以爆炸材料必须是相当稳定的，例如ANFO或散装乳化爆炸物（bulk emulsion explosive）。合适的散装乳化爆炸物可选自来自Orica采矿服务范围的Fortis^TM。

每个引燃事件的作用是破碎岩块的爆破部分，破碎的岩块然后可落到底部巷道中。在至少两个引燃事件中的随后一个引燃事件之前，可能需要采掘所有的或一些破碎的岩石。这可从底部巷道的一部分被远程或安全地进行，且该底部巷道的一部分已经被钻进并装载且已经使得至少一个引爆装置与每个装料操作性关联地放置，但其不是未支撑的岩石，因此保持稳定—即，其不是岩块的滞留部分。

岩块的此滞留部分可以是岩柱，其在至少两个引燃事件中的一个引燃事件之后留在适当的位置以支撑岩块的其他部分。

在一个具体实施方式中，岩块包括底部巷道上方的矿石主体，且钻孔在向上的方向上从底部巷道钻进主体中，该方法还包括可选择地通过激发至少一个钻孔中的引爆装置和关联的装料来在矿石中形成以大体向上的方向上从底部巷道延伸的至少一个天井（rise），据此在所述至少两个引燃事件中的所述一个引燃事件中，邻近天井的来自矿石主体的材料被破碎并落入天井和底部巷道中，以通过底部巷道采掘，留下空腔，可能具有未支撑的岩石，并从而在至少两个引燃事件中的随后一个或多个引燃事件中，矿石主体的剩余材料被破碎并至少部分落入空腔中。

在此实施方式中，在至少两个引燃事件中的随后一个或多个引燃事件中，在矿石主体的邻近空腔的部分和底部巷道之间的最后矿石主体被破碎之前，所述部分和钻孔的上端可以被破碎，并可选择地通过底部巷道被采掘。

在此实施方式的一种型式中，在至少两个引燃事件中的一个引燃事件中破碎的所述矿石主体材料是在底部巷道的纵向方向上天井的一侧，且在随后的一个或多个引燃事件中破碎的所述矿石主体材料在天井的相对侧。

在随后的一个或多个引燃事件中破碎的矿石主体部分可能位于在至少两个引燃事件中的一个引燃事件中破碎的矿石主体部分的上方。

引燃事件可沿着底部巷道重复。底部巷道可具有一个或两个盲端。

在此一个具体实施方式中，在底部巷道上方可能没有巷道。

在另一具体实施方式中，岩块包括在底部巷道和上部巷道之间延伸的矿石主体，所述底部巷道和上部巷道每一个具有相应的盲端，且钻孔以向下的方向从上部巷道钻入主体中，该方法还包括可选择地通过激发至少一个钻孔中的引爆装置和关联的装料，来在矿石中形成在底部巷道和上部巷道之间延伸并远离巷道的所述盲端的至少一个天井，所述至少两个引燃事件中的所述一个引燃事件邻近天井并留下空腔，可能具有未支撑的岩石，且引燃事件中的随后的一个或多个引燃事件在矿石主体的位于天井和巷道盲端之间的一个或多个部分中执行，以破碎所述一个或多个部分的材料，使得破碎的材料可通过底部巷道被采掘。

在又一具体实施方式中，岩块包括在底部巷道和上部巷道之间延伸的矿石主体，该矿石主体邻近在其远端形成在底部巷道和上部巷道之间的回采工作面，并且钻孔从一个巷道朝着另一巷道钻进矿石主体中，该方法还包括在矿石中形成位于底部巷道和上部巷道之间并远离所述回采工作面的至少一个天井，以在回采工作面和天井之间形成矿石主体的一部分，所述至少两个引燃事件的所述一个引燃事件在矿石主体中邻近所述天井进行，以留下由所述矿石主体部分形成的柱，并且至少两个引燃事件中的随后的一个或多个引燃事件是在处于天井位置的远离柱的侧面的残留矿石主体中执行的，之后从底部巷道中采掘破碎材料，并且至少两个引燃事件中的再随后的一个或多个引燃事件被执行以破碎柱的材料。

在此实施方式中，回采工作面可至少部分地填有回填材料，其可从上部巷道被引入以取代矿石主体的破碎和采掘的材料。

所述另一具体实施方式和所述又一具体实施方式中的每一个可使用所述一个具体实施方式的特征来执行。

这些实施方式中的钻孔可以以已知的方式钻进，例如相对于竖直面成0到45°。在一个实施方式中，至少一些钻孔以在巷道上居中的钻孔环的形式布置，钻孔从该钻孔环被钻进以用于根据预编程的延迟时间环形地点燃一些引爆装置。

附图简述

现将参照附图描述根据本发明的爆破方法的实施方式和现有技术方法，附图中：

图1a提供可根据本发明进行爆破的矿石主体的示意性透视图；

图1b提供沿着钻孔选取的图1a所示矿石主体的示意性横截面图；

图2a-h阐示根据本领域已知方法爆破和采掘位于地下的矿石主体的连续阶段；

图3a-h阐示根据本发明方法的实施方式爆破和采掘位于地下的矿石主体的连续阶段；

图4是根据本发明的德劳贝尔爆破（drawbell blast）的一种实施方式的第一阶段的示意性透视图；

图5是类似于图4的示图，但显示爆破的第二阶段；

图6是根据本发明的德劳贝尔爆破的另一种实施方式的第一阶段的示意性透视图；

图7是类似于图6的示图，但显示爆破的第二阶段；

图8是根据本发明的爆破方法的再一种实施方式的第一阶段的示意性透视图，其中再处理了最终采矿场的爆破和回填；

图9是类似于图8的示图，但显示爆破的第二阶段；

图10是类似于图8的示图，但显示爆破的第三阶段；

图11是类似于图8的示图，但显示爆破的第四阶段；

图12是类似于图8的示图，但显示爆破的第五阶段；以及

图13是类似于图8的示图，但显示爆破的第六阶段。

定义

激发或引燃：指爆炸材料的引燃、点火或触发，典型地通过引物、引爆装置或其他装置，例如助爆器，能够接收外部信号并转换信号以引起爆炸材料的爆燃。

阵列：指一组离散的爆炸装料，优选乳化爆炸装料，每一个位于与引爆装置可操作性关联的邻近钻孔中，使得装料大体位于岩层或岩段内，由此装料的激发引起岩层或岩段的爆破和破碎。在选择的实施方式中，装料的组形成被基本上关于大体垂直于钻孔轴线的大致方向的平面来布置的阵列。在另外选择的实施方式中，形成阵列的装料组可以以除平面之外的方式布置。本领域已知很多种阵列的构造和布置，包括但不限于不同种类的环、扇和切口。

基本装料：指爆炸材料的任何离散部分，其接近引爆装置的其他构件，并与这些构件以允许爆炸材料根据接收来自其他构件的适当信号来激发的方式相关联。基本装料可以保持在引爆装置的主外壳内，或者可选择地可位于引爆装置的主外壳附近。基本装料可用于向外部爆炸装料传递输出功率（output power）以引燃外部爆炸装料。

爆破机器：指能够与引爆装置信号通信以激发引爆装置的任何装置。在电动引爆装置的情形下，信号通信例如可以用于发送ARM、DISARM和FIRE信号至引爆装置，并且/或者对引爆装置编程有延迟时间和/或点燃代码。爆破机器还可以能够从引爆装置直接接收信息，例如延迟时间或点燃代码，或者这还可以通过中间装置实现，中间装置例如用于收集引爆装置信息并向爆破机器传送信息的记录器。

助爆器：指能够从关联的爆破机器接收命令信号并响应于例如用于点燃的信号的适当信号的任何装置，能够引起形成助爆器的整体构件的离散爆炸装料的激发。由此，离散爆炸装料的激发可引起外部数量的爆炸材料的激发，例如装到岩石中的钻孔内的材料。助爆器可以是有线的或无线的。在选择的实施方式中，助爆器可包括以下非限制性的构件列表：引爆装置，其包括点燃电路和基本装料；爆炸装料，其与所述引爆装置操作地关联，使得所述基本装料通过所述点燃电路的激发引起所述爆炸装料的激发；收发器，其用于接收并处理来自爆破机器的至少一个无线命令信号，收发器与所述点燃电路信号通信，使得在接收到用于点燃的命令信号时所述点燃电路引起所述基本装料的激发并从而引起所述爆炸装料的激发。

引爆装置：指任何形式的引爆装置，但在有利实施方式中指电子引爆装置或电动引爆装置，并且在本领域很多形式的引爆装置是已知的。作为最低限度，引爆装置包括根据接收的适当信号被引燃的基本装料，以及例如点燃电路的设备，用于传送适当信号以激发基本装料。典型地，很多引爆装置还将包括一些形式的壳体以包含引爆装置的一个或多个构件。通常，壳体包括基本管状的材料部分（例如金属）以限定引爆装置的基本装料所位于的碰撞激发端，和用于连接到其他构件或信号传送线的相对端。在选择的实施方式中，‘引爆装置’涉及包括可编程的引燃设备的那些引爆装置，例如包括用于储存特殊引爆装置鉴定信息和/或引爆装置点燃代码的设备的引爆装置。引爆装置可以是有线的或无线的。电子引爆装置在本领域中是已知的，且可包括记忆设备以存储例如延迟时间、点燃代码或安全信息的数据，并且/或者可连接到顶盒（top-box）或无线引燃装置的其他构件。

远端的：指钻孔的相对于近端（其中近端是在岩石的自由面处、邻近自由面或者在自由面附近，钻孔从此处钻进岩石中，或者在自由面的岩石爆破之后，破碎的岩石从此处被去除）的端部。此自由面可形成巷道的一部分。远端可以是远离岩石自由面一定距离的钻孔的封闭端，例如通过刺入岩石的钻孔装置比如钻头产生的。在可选择的实施方式中，如果远端延伸进入岩石中的远离自由面的另一巷道中，则钻孔的远端还可以是开放端。

巷道：指在地下延伸穿过矿石主体、在矿石主体上方或下方的水平或大体水平的切口或空腔。典型地，巷道通过岩石的破碎和采掘形成，例如通过开挖隧道。巷道可提供用于采矿操作员及其装备的入口，以钻出用于装载爆炸材料、爆破和破碎矿石主体的以任意方向伸进矿石主体中的钻孔，用于通过巷道和巷道入口采掘。任何地下采矿现场可包括例如在相对于地面或矿石主体的表面处于不同水平面的一个、一些或很多巷道。巷道有时在本文中指作隧道。

爆炸装料/装料：通常指钻孔中的或者用于置于钻孔中的爆炸材料的具体部分。爆炸装料具有典型的形式和足够的尺寸以接收源自基本装料或引爆装置的激发的能量，或者来自形成助爆器一部分的爆炸材料的可选择能量。爆炸装料的点燃应该足以引起岩石的爆破和破碎。爆炸装料的化学成分可采取本领域已知的任何形式。在一些实施方式中，爆炸装料是具有很好稳定性的散装乳化炸药，例如那些由Orica采矿服务的以Fortis^TM商标提供的。

层：指相对于水平面处于任意定向的岩石的任意层，包括与使用引爆装置相关联的爆炸装料的阵列。层可包括在层中以大体平面的方式布置的阵列，或者在其几何形状方面不太有序的阵列。由此，与爆炸装料关联的引爆装置可以作为组在层内被控制和激发，从而如根据设定的爆破所期望的有选择地破碎层。

近端的：指钻孔的在岩石的自由面处、邻近自由面或在自由面附近的端部，钻孔从此钻进岩石中，或者在一些实施方式中，在自由面处爆破岩石后，破碎的岩石被从此去除。

岩石：包括包含有价值矿石的所有类型的岩石。这种有价值矿石包括页岩。

岩块的滞留部分：指在爆破过程期间在地下位置处“留下”或将被“留下”的岩块或矿石的任何部分，因为其由于至少两个引燃事件中的一个和/或较前的一个而导致是物理不可进入的，并且/或者因为其是对于人员进入来说存在潜在危险的未支撑的岩石（因此在相关规则下，人员进入可能被禁止），并且/或者因为其可能需要保持在爆破现场以保持爆破现场的结构完整性，包括在爆炸现场因矿石主体的采掘产生的任何空腔。岩块的滞留部分包括具有价值的且根据本发明在至少两个引燃事件中的随后的一个或多个中被爆破的矿石，且没有人员进入该滞留部分。

无线：指没有物理的导线（例如电线、激波管、LEDC或任意的线缆）将本发明的引爆装置或其构件连接到关联的爆破机器或能量源。无线能量可采取适用于引爆装置的无线通信和/或无线充电的任何形式。例如，这些形式的能量可包括但不限于，包括光、红外线、无线电波（包括ULF）的电磁能，和微波，或者可选择地采取一些其他的形式，例如电磁感应或声能。

无线引爆装置组件：通常的措辞“无线引爆装置组件”包括引爆装置，最优选的电子引爆装置（典型地包括至少引爆装置壳体和基本装料）以及用于根据由所述无线引爆装置组件从至少一个关联的爆破机器接收的用于点燃的信号来引起基本装料的激发的设备。例如，用于引起激发的此设备可包括信号接收设备、信号处理设备和在接收点燃信号的情形下被激发的点燃电路。无线引爆装置组件的优选构件可进一步包括用于将关于组件的信息传送到其他的组件或传送到爆破机器的设备，或者用于将无线信号中继给爆破器械的其他构件的设备。无线引爆装置组件的其他优选构件将从整个说明书中变得清楚。在非常具体的实施方式中，措辞“无线引爆装置组件”可简单地涉及无线信号中继装置，而没有到引爆装置单元的任何关联。在此实施方式中，此中继装置可形成用于简单地将无线信号中继到爆破机器和从爆破机器中继的无线中继线，据此与中继设备相通信的其他无线引爆装置组件可包括无线引爆装置组件的所有一般特征，其中包括用于其激发的引爆装置，实际上在无线网络中形成无线支线。无线引爆装置组件还可包括如本文定义的顶盒，用于在作业期间保持组件的特定构件远离组件的地下部分，并用于定位在更适合于接收源自例如爆破机器或由另一无线引爆装置组件中继的无线信号的位置。

无线电子助爆器：指能接收来自关联的爆破机器的无线命令信号并响应于例如用于点燃的无线信号的恰当信号、能引起形成助爆器的整体构件的爆炸装料的激发的任何设备。由此，爆炸装料的激发可引起外部数量的爆炸材料的激发，例如装载到岩石中的钻孔的材料。在选择的实施方式中，助爆器可包括以下非限制的构件列表：引爆装置，其包括点燃电路和基本装料；爆炸装料，其与所述引爆装置操作性关联，使得所述基本装料经由所述点燃电路的激发引起所述爆炸装料的激发；接受器或收发器，用于接收并处理来自所述爆破机器的所述至少一个无线命令信号，所述接受器或收发器与所述点燃电路信号通信，使得根据接收的用于点燃的命令信号，所述点燃电路引起所述基本装料的激发和所述爆炸装料的激发。优选地，引爆装置是电子引爆装置，包括根据由所述助爆器从至少一个关联的爆破机器接收的用于点燃的信号来引起基本装料激发的设备。例如，用于引起激发的此设备可包括收发器或信号接收设备、信号处理设备，以及用于在接收点燃信号的情形下被激发的点燃电路。无线助爆器的优选构件可进一步包括用于将关于组件的信息传送到其他组件或爆破机器的设备，或者用于将无线信号中继到爆破器械的其他构件的设备。用于传送或中继的此设备可形成收发器功能的一部分。

本发明的详述

包括位于地下的矿石主体的爆破和采掘的地下采矿作业需要大量的技术技能和专业知识。与表面采矿相比，地下采矿需要详细的规划。首先，爆破必须以用于在爆破之前（以设立爆炸装料和引爆装置）以及爆破期间和之后（用于采掘破碎的岩石）最佳地进入矿石主体的顺序和方式引导。例如，地下爆破事件的粗劣规划可能导致不想要的岩石破碎和移动，使得用于采掘矿石的进入隧道变得阻塞或不能使用。

地下爆破的其他复杂因素包括包围待破碎和采掘的矿石主体的岩石的结构完整性。爆破期间，产生了地下空腔，且在本领域中用于帮助提高空腔的“壁”和“顶”的结构完整性的技术是已知的。其包括回填空腔或部分的空腔，例如利用比如之前破碎的废岩石、混凝土或水泥的材料。其他技术包括“留下”立柱或待采掘的其他矿石块，以帮助支撑空腔的顶部。有用的同时，这些技术必然地减小了爆破和采掘过程的效率，这是由于花费的增加或者需要在爆破现场留下有价值的矿石。

地下采矿再进一步的复杂因素包括限制进入用于岩石爆破和采掘的自由面，以及在适当时间将多组采矿工人（及其装备）带到自由面的后勤和协调的挑战。每组需要在自由面处执行特定的任务（例如钻孔或装载钻孔、设立爆破设备、去除破碎的岩石等）。需要这些组及其地下运动的仔细管理以最大化采矿作业的效率。与每组的作业相关的花费可能是明显的，并且例如由于组活动和运动的粗劣管理以及协调，在采矿现场被任何组浪费的时间可导致明显的花费和采矿作业的低效率。

因此至少在优选实施方式中，本发明意在通过提供用于爆破位于地下的矿石主体或岩体的改进方法，来增加采矿作业的效率。在选择的实施方式中，本发明甚至允许多于一个自由面的形成，使得连续的爆破、岩石破碎以及矿石主体的去除可从多于一个的方向上发生。换句话说，本发明选择的方法允许矿石主体从多于一“侧”被破碎和采掘，从而减少了通过单个自由面进行采掘的限制。

在选择的实施方式中，本文公开的发明在与成组的引爆装置或引爆装置组件的选择控制相关的技术中扩展了先前的进步。例如，通过引用方式并入本文的WO2010/085837及其相应的公开于2010年8月26日的美国专利申请US2010/0212527公开了适于选择控制成组引爆装置的方法的示例。本发明不限于US2010/0212527中的用于在爆破现场选择控制引爆装置的方法，以及本领域中已知的此选择控制方法和设备的其他示例，或者那些已经在本领域中被开发可适用于本文公开的方法的示例。

一些示例性实施方式提供了用于在地下爆破现场爆破岩石的方法，该方法包括步骤：（a）在岩石中钻出钻孔，钻孔具有足够的深度以允许装载爆炸材料的多于一个的离散装料；（b）给每个钻孔装有所述多于一个的装料，使得相邻钻孔中的装料形成离散装料层；（c）以与每层装料操作性关联的方式放置引爆装置；以及（d）选择地激发引爆装置和相关层的装料，从而根据对于层的期望爆破顺序来破碎在每层中的一些或全部的岩石。

此实施方式参照图1仅通过示例的方式进行阐示，其中图1a提供待爆破岩体的示意性透视图，且图1b提供同一岩体的示意性横截面图。大体以10所示的主体具有钻在其中并以竖直、大体垂直的方向从暴露面12延伸通过岩石的一系列钻孔11a、11b、11c。尽管图1阐示大体竖直的钻孔，但要清楚此定向仅仅适用于阐示性的目的，且可依赖于爆破现场的环境和爆破的设计而要求除了大体竖直之外的其他定向。在一种实施方式中，钻孔可以形成从暴露面12延伸的钻孔环的一部分。暴露面12可以在巷道中或者爆破现场的其他空腔中。

不论如何，以用于爆破作业的典型方式，钻孔11a、11b、11c从主体10的暴露面12在向上的方向上伸入岩石中。钻孔11a、11b、11c具有足够的深度用于将多于一个的爆炸装料装载其中，且可通向在其远端的另一巷道或其他空腔，或者可以是盲孔。为了阐示的目的，在每个钻孔中显示了装载的三个爆炸装料，其中在钻孔11a中装载了爆炸装料13a、13b、13c，在钻孔11b中装载了爆炸装料14a、14b、14c和在钻孔11c中装载了爆炸装料15a、15b、15c。每个位于邻近钻孔中的爆炸装料13a、14a和15a可被认为是位于主体10内的第一层16内，其中层16由直接邻近面12的岩石的一部分构成。同样，爆炸装料13b、14b和15b位于主体10的邻近层16的层17内。最后，爆炸装料13c、14c和15c位于主体10的邻近层17的层18内。还可以呈现其他的钻孔、爆炸装料和层，但是为了简化的目的其未在图1中示出。

相应的引爆装置（未示出）与每个爆炸装料操作性关联地放置，使得每个引爆装置的激发引起其关联的爆炸装料的激发。引爆装置通过与关联的爆炸机器有线或无线通信而控制，使得其被选择地激发。其可以成组地有选择地被激发，其中每组对应于引爆装置和位于主体10中的每层16、17、18内的爆炸装料。由此，每层可根据用于层的期望顺序而被有选择地破碎。例如，爆破操作员可期望在相对于面12的钻孔11a、11b、11c远端处激发第一这些引爆装置和位于主体10的层18中的关联的爆炸装料13c、14c和15c，且随后激发其它层16和17中的爆炸装料。破碎材料可落入邻近所示主体10的天井或其他空腔中（未示出），并进入用于采掘的位于暴露面12下方的巷道。层18中的爆破可导致岩块的滞留部分，例如在层16和17中并且/或者在层18位置的上方。然而，因为钻孔已经形成并装有爆炸装料13a、14a、15a和13b、14b、15b并具有与装料操作性关联而放置的引爆装置，所以层16和17在接下来的一个或多个引燃事件下仍然将安全地爆破。从而，无需人员的进入。

在变体中，仅通过示例的方式，层16可以首先爆破，将层17和18留作岩块的滞留部分，但是其可被安全地爆破因为其已经准备好了爆破，或者装料14a-c可被首先引燃以形成天井，之后是装料13c、15c，用于留下仍然可被安全爆破的滞留部分。可选择地，钻孔11a和11c中所有的爆炸装料可以在一个或多个离散的引燃事件下被引燃，以留下具有装料的钻孔11b通过其的岩柱或岩石立柱。在无需人员进入的接下来离散的用户控制的引燃事件下，岩柱或岩石立柱可以在之后的时间通过爆炸装料14a、b、c的引燃被破碎。

根据所公开的方法，不再需要以从最接近暴露面的岩石部分开始的渐进方式钻出（钻孔）、用爆炸装料和关联的引爆装置装载钻孔、爆破并采掘岩石的部分。反而，所有钻出的钻孔装有爆炸装料和关联的引爆装置，或它们的组或阵列，并且在离散的用户控制的引燃事件下被相继地引燃。根据期望的爆破规划，爆破操作员现在能够选择哪些部分的岩石首先破碎，而不考虑其相对于暴露面的位置。

如所讨论的，与爆炸装料关联的引爆装置可以是电子的，并由提供用于随后引燃事件的命令信号的一个或多个关联的爆破机器控制。命令信号可以采取任何形式，包括在有线网络或导线上传送的信号，或者其可以是通过任何无线设备通信的无线命令信号，包括例如无线电信号的电磁信号。包括通过地面传送无线命令信号的无线命令信号的使用已经在例如国际专利申请WO2006/047823、WO2006/076777、WO2006/096920和WO2007/124539中提出，所有这些通过引用的方式并入本文。

与在后来的或随后的一个或多个离散的用户控制的引燃事件下引燃的爆炸装料相关联的引爆装置在其引燃之前可被造成进入“休止”模式。休止的引爆装置（即，那些已经进入休止模式的）在其之后的激发之前，可保持不活动状态，持续所延长的时期段。由此，所选择的爆炸装料及其关联的引爆装置可能被强迫进入休止时期，其中休止的引爆装置在缺乏特定的命令信号时不能激发。

源自在至少一次引燃事件中爆破的破碎矿石可由自动化的（像机器人的）设备采掘，尤其是在未被支撑的空腔的结构完整性和安全性是可疑的地方。

发明人已经证明了，组合使用相对稳定的爆炸物（例如散装乳化爆炸材料或者其他爆炸材料，例如浆状爆炸物、ANFO、炸药、黑火药、推进燃料）和电子引爆装置以在至少两次爆破引燃事件中的随后一个或多个中采掘岩块的滞留部分的明显优势。例如，至少在选择的实施方式中，乳化爆炸物和电子引爆装置可通过与水接触而抵抗降解。乳化爆炸材料在激发之前可在钻孔中保持所延长的时期。电子引爆装置可包括至少基本密封的外壳和/或可被并入引爆装置组件中，其中引爆装置组件包括外罩以至少基本防止水和赃物的流出。例如，电子助爆器在本领域中是已知的，其包括用于包含爆破助爆材料的一部分的外罩，以及与爆破助爆材料可操作性关联的引爆装置。通过引用方式并入本文的国际专利公开WO2006/096920公开了一种无线电子助爆器，其为基本上密封的、其对于地下放置是强健的且能够接收无线命令信号，例如通过岩石的LF无线电信号。

从而，总结为在步骤（d）中进行至少两个引燃事件之前，步骤（a）到（c）发生于待在至少两个引燃事件下爆破的所有岩块中。从而，本发明包括一些实施方式，其中在将变成岩块的滞留部分或者“滞留矿石”的部分中钻出钻孔并用乳化爆炸物和电子引爆装置装载该钻孔会发生于在一个引燃事件中破碎和采掘包围滞留矿石的矿石之前。由此，全部体积的地下矿石可被钻进并装载完毕用于爆破，但只有选定的体积部分可通过初始的引燃事件而被破碎和采掘，留下选定部分的未破碎矿石例如以帮助保持地下空腔的结构完整性或者其为另外的滞留矿石。然而，由于选定部分的地下矿石已经被钻进并装有乳化爆炸材料和电子引爆装置的组合，所以引爆装置可能需要进入“休止模式”并保持不活动，可能会持续所延长的时期，直到至少两个引燃事件中的随后一个或多个。一旦该时期逝去，矿物操作员然后可选择以破碎和采掘初始爆破循环之后留下的选定部分的未破碎矿石。例如，用于点燃的无线命令信号可从位于地面表面处或之上的爆破机器通过地面传送到位于选定部分的未破碎岩石内的与乳化爆炸物相关联的无线电子引爆装置。在此情形下，柱或其他支撑结构或其他滞留矿石的预加载，与乳化爆炸物和无线电子引爆装置的组合一起允许柱和支撑结构在以后的时间从地面上的位置“掉下”，而不需要在地下爆破现场中出现人员或设备。如果地下爆破现场保持安全，不管柱或其他支撑结构或者其他滞留矿石的破碎，则源自爆破滞留矿石的破碎矿石然后可通过传统的或自动化的设备采掘。

在选定的实施方式中，在该方法的步骤（a）中，每个钻孔被钻进到足够的深度以在步骤（b）中装载多于一个的离散装料，使得在相邻的钻孔中的装料形成离散装料层，且在步骤（d）中，每层的引爆装置和关联的装料被有选择地激发，从而根据对于层的期望爆破顺序关于岩柱或岩块中的每层破碎岩石。例如，每层装料可包括位于相邻的钻孔中的离散装料的基本平面阵列，每个基本平面的阵列关于大体垂直于钻孔轴线的平面布置。每个平面的阵列可在相对于水平面的任何角度上定向。例如，每个基本平面的阵列可关于至少基本水平或竖直的平面，或者以从0到90度的角度与水平面相交的平面布置。在选定的实施方式中，层中的至少一些以从位于钻孔远端处的层开始的顺序被爆破，且之后对层的爆破朝着钻孔的近端后退。由此，可以在远离岩石表面的位置处的岩石内产生空腔，从而在朝着钻孔的近端后退的次序中，在表面和通过爆破层产生的新表面之间产生支撑柱或其他支撑结构。

再进一步的实施方式包括用于采掘在穿过主体的下部部分形成的巷道上方延伸的矿石主体的方法。此方法被之前描述的本发明的实施方式所包含并在其之上进行扩展，以允许从单个巷道中采掘大体积的矿石，减小了对多个巷道的需要，这从以下的描述和附图中将是明显的。在选定的实施方式中，此方法还包括在矿石中形成以大体向上的方向从底部巷道延伸的至少一个天井，据此在至少两个引燃事件的所述一个引燃事件中，邻近天井的来自矿石主体的材料被破碎并落入天井和底部巷道中以用于通过底部巷道采掘，使得留下空腔，并且据此在至少两个引燃事件中随后的一个或多个中，矿石主体的材料被破碎并至少部分落入空腔中。

尽管此方法至少基于开始的考虑而在本质上看上去相当地简单，但是提供单个巷道以采掘全部的矿石主体能够仅通过钻进和装载钻孔，以及放置引爆装置的一个循环借助于引爆装置的选择性激发来实现。该方法的进一步优势以及其他的步骤将从以下对图2和3以及随后附图的描述中变得清楚。

如根据经过主体A-A’的每个所附剖视图所示，图2和3提供了本领域中用于采掘（也称为回采作用）在倾斜方向上向上延伸的矿石主体的已知技术的比较。尽管图2和3阐示了倾斜的矿石主体，此类型的矿石主体仅显示用于阐示性的目的，且本文公开的方法将用于宽范围的矿石主体定向和构型。

图2a到2h阐示了本领域已知用于爆破和采掘通常以30表示的矿石主体的技术，矿石主体30位于地面以下并至少基本被其他地下岩石或材料31包围。图2a到2h以一系列的阶段显示在连续情形下前进以破碎并采掘矿石，在图2a中以在主体30的中间顶部部分处形成上部巷道入口32开始。在图2b中，上部巷道入口32被扩张以形成上部巷道33。在图2c和2d中，重复该过程，首先通过在图2c中形成中间巷道入口34，然后在图2d中通过扩张中间巷道入口34以形成中间巷道35。在图2e中，缆索和缆索栓通常以36显示，以帮助支撑巷道35的倾斜顶部部分37（如图2e的剖面A-A’所示）。

在图2f中，巷道形成的过程再次重复，首先形成下部巷道入口38，然后形成下部巷道39。钻孔40通过进入上部、中间和下部巷道（33、35、39）而连续地钻进剩余的主体30。确实，在将钻孔40钻入主体30的位于下部巷道39和中间巷道35之间的一部分中的过程中，设备41显示在下部巷道39中。剖面A-A’阐示了钻孔40是如何在向上倾斜的方向上钻进的，该向上倾斜的方向大体与矿石主体30的大体向上的倾斜平行。接下来，如图2g所示，邻近巷道的相对盲端的、装有引爆装置和关联的爆炸装料（例如乳化爆炸装料）的选定钻孔被激发，例如通过从关联的爆破机器向引爆装置传送用于点燃的命令信号的方式。如图2g中所示，结果是围绕这些钻孔的岩石破碎并落入中间巷道35和下部巷道39中，导致破碎的岩柱通过巷道35、39和巷道入口34、38被采掘，以形成在剖面A-A’中的一端清楚显示的狭窄天井42。

随后，如图2h所示，紧邻天井42并在其相对侧上的钻孔40被装载和爆破，然后在如箭头43所示的后退顺序中，邻近的剩余钻孔40被装载和爆破。对于爆破的每个循环，需要巷道33、35、39以进入和装载钻孔，从而能够实现岩石破碎的后退顺序。注意图2h中的剖面A-A’，其显示了主体30的在中间巷道35和下部巷道39之间的下部部分如何在主体30的位于上部巷道32和中间巷道35之间的上部部分爆破稍微之前以后退的方式爆破的。由此，破碎的岩石将落到下部巷道39，地下爆破现场的最下部部分，用于通过下部巷道39和巷道入口38采掘。通常，如所示，采掘是借助于自动化的交通工具，这是因为对于人员来说在任何时间越过剩余岩块的巷道口、即最外面的下部角落都是不安全的。

根据图2中所示的现有技术的实施方式，需要多个巷道以形成钻孔40，然后在主体30的所有水平上进入并装载钻孔40，并且随后需要以线性后退的次序在钻孔中点燃以保持进入矿石主体的通道。对地下矿物和爆破以及采掘次序的设计受到矿石主体的几何形状和巷道入口的推动，其贯穿作业的所有阶段必须被保持以确保进入用于装载的钻孔和与爆破机器恰当通信。

相反，本发明的方法允许在单个循环中在所有的钻孔中装载装料，可选择的，在每个钻孔中装入多个装料，且在至少两个用户控制的引燃事件下选择控制装料和相关引爆装置。

图3a到3h显示根据本文的教导，用于从地下位置爆破或采掘岩石的方法的示例性实施方式的事件进展次序。对于每幅图，提供剖面A-A’以有助于理解和待采掘岩石的定向。对于图2，图3阐示了在相对于水平面向上倾斜延伸的矿石主体。然而，此布置仅用于阐示性目的，且本文公开的方法可用于对于矿石主体来说如果不是所有其他布置和定向的很多情形。

具体参照图3a，通常以30显示矿石主体，同时包围或邻近主体的岩石以31显示。仅需要单个的下部入口巷道38和下部巷道39以开始整个矿石主体30的采掘。钻孔40例如通过设备41沿着巷道39和矿石主体的全部长度在基本向上的方向上从巷道39钻进，使其延伸明显的长度至主体30的上部区域。然后在通过炮泥分隔的多个平台中，所有的钻孔装有例如包括乳化爆炸物的爆炸装料（未示出），并且一个或多个引爆装置与爆炸装料操作性关联地放置。优选地，如前所述，引爆装置是无线的。根据需要，装料沿着钻孔的长度放置在预定的位置。在优选实施方式中，引爆装置和关联的装料能够成组地有选择地被激发，但将变得明显的是，爆破的方法包括通过爆破机器的连续引燃事件，对于穿过一个或多个钻孔的一个或多个爆炸装料的每一个以及每一个离散的用户控制的引燃事件。从而，例如，用户必须在需要的时间动作以触发每个引燃事件。

在图3b中，两个选定钻孔（每个在入口巷道38和巷道39的相应盲端之间的中点处，且任意地位于邻近钻孔内）内的这些引爆装置和关联的装料已经被选择地激发以在主体30中形成两个向上延伸的天井或空腔51、52，其中源自此最初爆破的破碎的岩石落入巷道39中以形成用于通过巷道39和入口巷道38进行远程采掘的桩（pile）53、54。矿石主体30的除天井51、52之外的这些部分为滞留矿石。接下来如图3c中所示，不需要任何人员进入除天井51、52之外的区域，邻近天井51的钻孔55中的那些引爆装置和装料被有选择地激发，从而用于加宽天井51，其中破碎材料再次通过采掘器的远程控制取出。

在图3d中，位于钻孔55的上部远端处的引爆装置和装料被有选择地激发，使得破碎的岩石通过空腔51落到下部巷道39，据此通过由箭头56所示的岩石的后退来加宽天井51的上部部分。再次，最终破碎的岩石通过下部巷道39和巷道入口38从现场采掘。根据本文公开的方法，引爆装置和爆炸装料在钻孔的远端被激发，使得最终破碎的岩石能落入下部巷道39中并从下部巷道39中采掘，因此引爆装置的选择控制和激发排除了在地下采矿现场对多个巷道的需要。这是因为本文公开的方法绕开了现有的在后退次序中对装载和激发钻孔中的爆炸物的需要，以保持安全的物理入口。相反，本文公开的方法允许引爆装置和关联的装料被逐个或成组地有选择地激发，而不考虑其相对于打开面或巷道的位置。这转而打开了通向很多种爆破模式和次序的门路，其中一个示例显示在图3中。

在图3e中，引爆装置组的进一步选择性激发已经发生，以加宽最初的天井52并破碎在最初天井51和52每侧延伸的邻近钻孔的岩石。特别地，在与钻孔56关联的主体30的上部区域中的引爆装置和关联的装料的层已经被激发以破碎邻近的岩石，使得最终破碎的岩石落下（现已加宽的）天井51并进入用于采掘的巷道39。同样，在与钻孔57和58关联的主体30的上部区域中的引爆装置和关联的装料的层已经被激发以破碎邻近的岩石，使得最终破碎的岩石落下（现已加宽的）天井52并进入用于远程控制采掘的巷道39中。与钻孔55、56、57和58关联的引爆装置和关联的爆炸装料的下层也已经被激发，再次引起邻近的岩石破碎并进入用于远程控制采掘的巷道39中。再一次，有选择地激发成组的引爆装置和关联的装料而不考虑其相对于巷道在爆破现场的位置的能力允许主体30以实际上任何需要的模式被破碎和采掘，并通过下部巷道39采掘。需要落到巷道30中的破碎岩石的远程控制采掘，因为采掘交通工具在空腔中的越过巷道口的岩石还没有稳定的情况下越过稳定岩石的最近巷道口60移动到入口巷道38。

在图3f中，钻孔55中的剩余引爆装置和装料的再进一步选择的激发已经发生，因此来自主体左侧的滞留矿石（如图中所示）已经被完全去除。同样，在图3g中，钻孔58中的剩余引爆装置和装料的再进一步选择的激发已经发生，因此来自主体右侧的滞留矿石（如图中所示）已经被完全去除。本来，未破碎矿石59的中间立柱或柱保持在爆破现场，且如果是结构原因的需要，此立柱可以留在适当位置所延长的时期，例如直到采矿人员和装备已经从最接近爆破现场的位置撤离。位于立柱59中的引爆装置和关联的装料可进入休止模式所延长的时期，直到合适的时间“来临”（即，破碎）并采掘柱形矿石材料。可选择地，如果对于现场的结构完整性只有很少的或没有忧虑，则可快速地进行立柱59的上层的选择爆破。

图3h中显示了立柱59的上层的选择爆破及之后矿石主体30中的其他岩石的选择爆破。这被继续以通过单巷道39和入口巷道38来从爆破现场完成全部主体30的破碎和采掘。

因此，通过比较图2和3中事件的次序，能够容易地看到，本文公开的方法呈现出了超过现有技术的方法的明显优势。当设计爆破和采掘次序时，在本发明此实施方式中的包括选择性激发钻孔内成组引爆装置和关联的装料的以下步骤极大地拓宽了对于爆破操作员可用的选择：（a）在大体向上的方向上从下部巷道钻孔进入主体中，或者向下从上部巷道钻孔进入下部巷道中；（b）向所有的钻孔装载至少一个且通常多于一个的爆炸材料的装料（例如乳化爆炸材料，或者其他相对稳定的爆炸材料）；（c）以与装料操作性关联的方式放置引爆装置；（d）选择地通过激发至少一个钻孔中的引爆装置和关联的装料，在矿石中形成至少一个初始天井，其以大体向上的方向从巷道延伸；（e）在邻近至少一个天井的钻孔的远端/上端，有选择地激发矿石主体上部部分的引爆装置和关联的装料，从而破碎上部部分的岩石，使得破碎的岩石沿至少一个天井落下并进入下部巷道中，用于通过巷道采掘。该方法包括在从邻近至少一个天井的钻孔的所述远端/上端后退的前进次序中，有选择地激发在其他部分中的引爆装置和关联的装料，从而破碎其他部分的岩石，使得破碎的岩石沿至少一个天井落下并进入巷道中，用于通过巷道采掘，从而用于加宽天井。

现转向图4和5，其中显示了使用本发明方法的实施方式的德劳贝尔点燃的示例。德劳贝尔为从主体的底部向上并向外扩展的矿石主体100，其中所示底部巷道102已经形成。从而，主体100相对于巷道102的长度向下并横向倾斜到巷道。

德劳贝尔采矿是分块崩落采矿法（block cave mining）和其他大规模地下采矿方法的标准部分。典型地，德劳贝尔，即矿石主体100以两个阶段被爆破，因为可用的空腔、形成在矿石主体中的巷道102和天井104不足够大以在一次爆破中引爆德劳贝尔，而没有“冻结”破碎矿石的风险。

典型地，德劳贝尔100预钻有钻孔（为了清楚的原因未示出），钻孔在沿着主体（在巷道102的方向上）从底部巷道102到主体的顶部106或者邻近顶部规则地隔开的一系列扇形物或环形物中延伸。因此，每个扇形物中最外面的钻孔将大体平行于德劳贝尔的倾斜侧面108和110延伸，同时中间的钻孔将以逐渐减小的角度延伸到中央的、几乎竖直的钻孔。

天井104通过向邻近侧面110位置的一个或多个钻孔装载爆炸装料和关联的引爆装置并引燃这些装料来邻近侧面110形成。破碎材料将通过生成的空腔落入用于远程或以其他方式控制采掘的底部巷道102中。在此阶段，德劳贝尔100下方的巷道102对于人员进入来说仍然是安全的，这是因为他们可以不在由天井104产生的空腔下方通过巷道102。采掘的材料可以在巷道102的左手端（见图）通过入口通道（未示出）从底部巷道102去除。

通常，天井104的远离入口巷道的侧部的矿石主体100中的钻孔然后将装载爆炸装料和关联的引爆装置并被点燃以破碎整个矿石主体，或其选定的部分，到达天井104的该侧。破碎的材料扩展进入天井104并落到底部巷道102中。这在图5中显示，其中破碎材料以112参照。随着破碎材料落到底部巷道102中，空腔114在其上产生。

更接近于入口巷道的矿石主体剩余部分116的入口被底部巷道102中破碎的岩石118妨碍，且这必须在该部分116爆破之前被远程地或以其他方式去除。

在该部分116被爆破之前，在传统的程序中，其中的钻孔必须装有爆炸装料和关联的引爆装置。要清楚，本文对关联的引爆装置的所有参照包括将其置于钻孔的爆炸装料中或者邻近钻孔的爆炸装料放置，如果其不是无线的则对其连线，并确保其与关联的爆破机器操作性通信。

在清除矿石部分116下方的底部巷道102中破碎的岩石以及在该部分116中装载钻孔和关联的引爆装置的问题是，该部分116可能通过爆破已经损坏以产生破碎材料112，使得甚至在材料118已经去除之后，该部分116潜在地留下作为未支撑的岩石并因此为滞留矿石。这将使得接近该部分116以装载爆炸装料和关联的引爆装置危险且/或有违条例。为了克服此问题，该部分116将必须在结构上支撑和/或加强。

根据本发明的实施方式，此困难通过最初向部分116装载爆炸装料和关联的引爆装置来减轻，即同时作为待爆破的主体100的第一部分。与第一部分中的引爆装置一样，部分116中的引爆装置可以是有线的或者无线的，但有利地为无线的，以在第一部分爆破以产生破碎材料112期间，减轻破坏其连接到爆破机器的风险。

由于第一部分中的爆破，部分116的爆炸装料中的散装乳化爆炸物也应该稳定以抵抗不敏感，优选地需要稳定的散装乳化爆炸物，例如之前所述类型的。乳化爆炸物还应该足够稳定以在第一阶段爆破和爆破第二部分116之间的时期内不会不敏感。延迟可能仅仅用于用来清除底部巷道102中的破碎材料118的时间，包括当其继续落到底部巷道102中同时新空腔通过材料118的去除而在底部巷道中产生时的所有或者大多数破碎材料112。

可选择地，部分116的爆破可能因为任何的技术、安全或商业原因而被更长地延迟。在此期间，在部分116下方可能不需要人员进入。同样，破碎材料118的采掘应该远程地进行。从以上将清楚，相对于导致破碎材料112的第一部分的爆破，部分116的爆破是单独的且相继的用户控制的引燃事件。在这些部分中的每一个中的所有各个爆炸装料可以被一起引燃，即同时或以成阶段的方式，或者其组可以被作为离散的事件而被引燃。

来自该部分116的破碎材料将从第一部分落入由破碎材料112留下的空腔中，并落入底部巷道102中，且可以从底部巷道102和入口巷道远程地采掘。

现转向图6和7，显示了使用本发明方法的实施方式的传统德劳贝尔点燃的另一变体。德劳贝尔、底部巷道和钻孔的钻进以及其装有爆炸装料和关联的引爆装置与根据参照图4和5描述的本发明的方法中的相同，因此为了方便将不再描述。另外，相同的参照数字已经用于相同的部件。

图6和7与图4和5的区别在于连续的用户控制的引燃事件被水平地而不是竖直地隔开。因此在此实施方式中，天井120竖直地形成于矿石主体100的中心，且仅到达从底部巷道102到顶面106的大约一半路程。这通过不点燃钻孔上部部分中的引爆装置实现，其中天井120围绕引爆装置形成。根据地面条件，天井120可到达德劳贝尔100的全部高度，即到达顶面106。另外，天井可以在矿石主体100内的任何其他位置，并且/或者还可以有多于一个的天井，只要需要结果能够实现。

连续的离散用户控制的引燃事件中的第一个的期望结果显示在图7中。其类似于图5，除了矿石主体100的下部部分首先整个围绕天井120爆破以实现破碎矿石122。所示破碎矿石为在124处已经掉进底部巷道102中，在破碎材料122上方并在第二阶段矿石主体100的未爆破部分128下方留下空腔126。

矿石主体的上部第二部分128为滞留矿石，在某种意义上说其在下部第一部分的爆破期间可能已经损伤，其未支撑在地面，且其入口已经被材料122和124封锁。在爆破第二部分128之前，那些材料中的一些或全部可通过远程采掘被去除，但这可能一点都不必要，因为爆破时该材料能落到空腔126中。如果来自第一部分的破碎材料122和124首先去除，则破碎的第二部分128能直接落到底部巷道102中，至少部分用于通过远程采掘回收。如在图4和5的实施方式中，德劳贝尔100的第一和第二部分能每个通过单个的引燃事件或多个引燃事件同时或者在一定时期内爆破。然而，优选地是，每个在单个的引燃事件中爆破，同时两个部分在两个连续的离散用户控制的引燃事件中爆破。

本方法可用于多种回采方法，由此通过多个离散的引燃事件的竖直后退能够在没有人员进入的情况下发生。还可能使用相同的方法论开发“盲的”上孔长孔天井。

图8到13阐示根据本发明使用回采和回填的爆破方法的实施方式。填充由采矿产生的地下空腔的通常方法是使用破碎的岩石或者尾砂充填，通过或不通过水泥稳定。随着邻近填充物的部分矿石被采掘，此填充材料能成为矿石贫化的原因。当大量的回采工作面在一个或多个离散的用户控制的引燃事件中被爆破和开采时，本发明方法的此实施方式允许矿石的保留柱留在适当的位置以防止由于填充物的贫化，同时在一个或多个离散用户控制的引燃事件中爆破和开采回采工作面的大部分。然后矿石的保留柱在随后的离散的用户控制的引燃事件中被爆破和开采。

首先参照图8，所示矿石主体150为已经部分被开采而留下打开的回采工作面152，打开的回采工作面152已经填充有回填物154。传统地，矿石主体150通过后退式采矿法被开采，其中破碎的矿石（图中从矿石主体的左手端）通过入口巷道158从底部巷道156中采掘，并且回填物通过另一入口巷道160（两个入口巷道都是示意性地阐示）和上部巷道162被引入打开的回采工作面152。

在当前实践中，矿石主体150的爆破可以从矿石主体30的一端参照图2a到2h描述，例如如图2g和2h中的左手端处所示，尽管只有上部巷道和下部巷道162和156。因此，矿石主体150中的所有钻孔可以在爆破任何矿石主体之前钻进，但是只有那些在单个离散的引燃事件中待爆破的矿石主体部分中的钻孔装有爆炸装料和关联的引爆装置。

先于每个引燃事件，来自任何之前的引燃事件的破碎材料通过底部巷道156和入口巷道158采掘，并且例如且只为了显示的目的，如图9中所示，在剩余矿石主体旁边的生成空腔填有回填物。然后需要通过底部巷道156和入口巷道158去除一些回填物以产生空腔，如图8中以164所示的，新爆破的材料能够破碎进入该空腔中。然而，新爆破的材料然后能与回填物混合，结果一些破碎的矿石丢失了。

根据本发明的实施方式在图9到13中阐示。在此实施方式中，图9中，回填物被阐示为填充打开的回采工作面152并硬靠在矿石主体150的邻近端166上。如之前，所有的钻孔可以从底部巷道156钻通整个矿石主体到上部巷道162或邻近上部巷道162（来自导致打开的回采工作面152开始的矿石主体150中的第一爆破，或者来自第一爆破以从图9所示的阶段发生）。同样，根据本发明，在执行两个或多个连续的但不必须连续的离散的用户控制的引燃事件的每个情形中，所有的钻孔可装有爆炸装料和关联的引爆装置，优选地无线引爆装置，或者较不传统的引爆装置，例如只有图9所示矿石主体150的左手端中的那些钻孔可被装载。如图9所示，天井168通过矿石主体150从底部巷道156到顶部巷道162以隔开现有的端面166一定的距离形成，该距离足以形成柱170（见图10），以支撑回采物并最小化爆破时剩余矿石主体的保留。天井168可通过在一个或多个钻孔中爆破爆炸装料来形成。

参照图10，在位于天井168的远离端面166的侧部的部分矿石主体150，和在与端面166相同侧上的部分矿石主体在一个或多个离散的用户控制的引燃事件中爆破，以破碎这些部分的矿石主体，如172处所示并留下残留柱170。

如上所述，除了柱材料170中的钻孔，在此时期爆破的钻孔可能只是装有爆炸材料和关联的引爆装置的钻孔。可选择地，矿石主体的残留部分174中的钻孔也可能已经装有爆炸材料和关联的引爆装置以等待一个或多个单独的引燃事件。

图11中，破碎材料172已经借助于远程采掘器（未示出）通过底部巷道156和关联的入口巷道158去除，留下柱170作为滞留矿石以支撑回填材料154，且因此采掘的矿石材料172至少基本上免于被回填材料污染。

图12中，柱170的预载材料在没有单独人员进入的情况下爆破，以产生破碎的柱材料176。其与回填材料154接触，并当其通过底部巷道156采掘时，将因此被回填材料至少部分地污染。然而，比起对于没有柱170存在的破碎矿石主体材料172的情形，其已经具有了很小的体积。

在破碎材料176去除之后，残留矿石主体174可以以传统的后退顺序爆破，随后装载爆炸装料和关联的引爆装置（如果其还没有发生的话）。然而，如图13所示，开采的打开的回采工作面152需要填充回填物，并且从残留矿石主体174上方的上部巷道162的部分做起是最简单的。回填将继续，直到打开的回采工作面152被填充，即直到新的回填材料遇到已有的回填材料154。然后可以重复形成柱以及爆破邻近材料和之后爆破柱的次序。

虽然本发明已经参照具体实施方式和用于爆破的具体方法进行了描述，但是要清楚，这些实施方式和方法只是示例性的，除了本文所述的那些之外的其他实施方式和方法将被如所附权利要求限定的本发明所包括。具体地，以上所述的任何一个实施方式的特征可被变化地用于任何其他的实施方式，并且本描述应该被相应地理解。

本说明书中对任何现有的公开内容（或源自其中的信息）或者对已知的任何内容的参照不是且也不应认为是对现有的公开内容（或源自其中的信息）或者已知内容形成本说明书涉及的努力领域中通常的一般知识的一部分的承认或许可或任何形式的建议。

Claims (25)

1.一种在地下爆破现场爆破岩石的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将钻孔钻进岩块中；

b)给每个钻孔装上至少一个爆炸材料的装料；

c)与每个装料操作性关联地放置至少一个引爆装置；

d)进行一系列的至少两个引燃事件以爆破所述岩块，在每个所述引燃事件中，仅一部分的所述装料通过将点燃信号发送到只与所述装料关联的所述引爆装置来引燃，并且其中每个引燃事件是离散的用户控制的引燃事件；

其中所述至少两个引燃事件中的一个引燃事件产生已经在步骤a）、b）和c）中被钻孔和装料的所述岩块的滞留部分，并且所述岩块的所述滞留部分在所述至少两个引燃事件中的随后一个或多个引燃事件中被爆破，而无需人员接近所述滞留部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中每个引爆装置是电子引爆装置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中每个引爆装置形成用于接收并响应无线命令信号的无线引爆装置组件的一部分，进行一系列的至少两个引燃事件的步骤包括传送来自一个或多个关联的爆破机器的至少两个无线命令信号以有选择地点燃所述无线引爆装置组件。

4.根据权利要求3所述的方法，其中每个无线引爆装置组件是无线电子助爆器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中与所述至少两个引燃事件中的所述随后一个或多个引燃事件相关联的所述引爆装置在其激发之前进入休止模式。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述爆炸材料包括散装乳化爆炸物。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述引燃事件中的随后一个引燃事件之前采掘由所述至少两个引燃事件中的一个引燃事件产生的破碎岩石。

8.根据之前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述至少两个引燃事件中的一个引燃事件留下了在所述引燃事件的随后一个引燃事件中爆破的岩柱。

9.根据权利要求1到7中的任一项所述的方法，其中所述岩块包括底部巷道上方的矿石主体，且所述钻孔在向上的方向上从所述底部巷道钻进所述主体中，并且其中所述方法还包括在矿石中形成以大体向上的方向从所述底部巷道延伸的至少一个天井，据此在所述至少两个引燃事件中的所述一个引燃事件中，邻近所述天井的来自所述矿石主体的材料被破碎并落入所述天井和所述底部巷道中，以通过所述底部巷道采掘，留下空腔，并从而在所述至少两个引燃事件中的随后一个或多个引燃事件中，所述矿石主体的材料被破碎并至少部分落入所述空腔中。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述至少两个引燃事件中的随后一个或多个引燃事件中，在所述矿石主体的邻近所述空腔的部分和所述底部巷道之间的最后矿石主体被破碎之前，所述矿石主体的邻近所述空腔的所述部分和所述钻孔的上端被破碎，并可选择地通过所述底部巷道被采掘。

11.根据权利要求9所述的方法，其中在所述至少两个引燃事件的一个引燃事件中破碎的所述矿石主体的材料是在所述底部巷道的纵向方向上所述天井的一侧，且在随后一个或多个引燃事件中破碎的所述矿石主体的材料处于所述天井的相对侧。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述引燃事件沿着所述底部巷道重复。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述矿石主体的在随后一个或多个引燃事件中破碎的部分位于所述矿石主体的在所述至少两个引燃事件中的所述一个引燃事件中破碎的部分的上方。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述引燃事件沿着所述底部巷道重复。

15.根据权利要求9所述的方法，其中在所述底部巷道上方没有巷道。

16.根据权利要求1到7中的任一项所述的方法，其中所述岩块包括在底部巷道和上部巷道之间延伸的矿石主体，所述底部巷道和所述上部巷道每一个具有相应的盲端，且所述钻孔以向下的方向从所述上部巷道钻入所述主体中，且其中所述方法还包括可选择地通过激发至少一个钻孔中的引爆装置和关联的装料，来在矿石中形成在所述上部巷道和所述底部巷道之间延伸并远离所述巷道的所述盲端的至少一个天井，所述至少两个引燃事件中的所述一个引燃事件邻近所述天井，且所述引燃事件中的随后一个或多个引燃事件在所述矿石主体的处于所述天井和所述巷道的所述盲端之间的一个或多个部分中执行，以破碎所述一个或多个部分的材料，使得破碎的材料能够通过所述底部巷道被采掘。

17.根据权利要求8所述的方法，其中所述岩块包括在底部巷道和上部巷道之间延伸的矿石主体，该矿石主体邻近在其远端形成在所述底部巷道和所述上部巷道之间的回采工作面，并且所述钻孔从所述巷道中的一个朝着另一巷道钻进所述矿石主体中，并且其中所述方法还包括在矿石中形成位于所述底部巷道和所述上部巷道之间并远离所述回采工作面的至少一个天井，以在所述回采工作面和所述天井之间形成所述矿石主体的一部分，所述至少两个引燃事件的所述一个引燃事件是在所述矿石主体中邻近所述天井，以留下由所述矿石主体的所述部分形成的柱，并且所述至少两个引燃事件中的随后一个或多个引燃事件是在处于所述天井的位置的远离所述柱的侧面的残留矿石主体中执行的，之后从所述底部巷道中采掘破碎的材料，并且所述至少两个引燃事件中的再随后的一个或多个引燃事件被执行以破碎所述柱的材料。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述回采工作面至少部分地填有回填材料。

19.根据权利要求18所述的方法，其中回填材料从所述上部巷道引入以取代所述矿石主体的被破碎和采掘的材料。

20.根据权利要求9所述的方法，其中每个钻孔以相对于竖直面成0到45的角度延伸。

21.根据权利要求16所述的方法，其中每个钻孔以相对于竖直面成0到45的角度延伸。

22.根据权利要求17所述的方法，其中每个钻孔以相对于竖直面成0到45的角度延伸。

23.根据权利要求9所述的方法，其中所述钻孔中的至少一部分钻孔以在所述巷道上居中的钻孔环的形式布置，所述钻孔从所述钻孔环被钻进以用于根据预编程的延迟时间环形地点燃所述引爆装置中的一部分引爆装置。

24.根据权利要求16所述的方法，其中所述钻孔中的至少一部分钻孔以在所述巷道上居中的钻孔环的形式布置，所述钻孔从所述钻孔环被钻进以用于根据预编程的延迟时间环形地点燃所述引爆装置中的一部分引爆装置。

25.根据权利要求17所述的方法，其中所述钻孔中的至少一部分钻孔以在所述巷道上居中的钻孔环的形式布置，所述钻孔从所述钻孔环被钻进以用于根据预编程的延迟时间环形地点燃所述引爆装置中的一部分引爆装置。