CN102808622B - 中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法 - Google Patents
中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，已采空矿房的间柱上布置中深孔凿岩巷道；中深孔凿岩巷道的壁上布置多排中深孔炮孔组；各中深孔凿岩巷道内布置切割槽平巷，切割槽平巷内布置多组炮孔组；顶柱内开凿深孔凿岩巷道，深孔凿岩巷道的壁上布置多排深孔炮孔组；导爆管雷管置于中深孔炮孔孔底，导爆管雷管置于深孔炮孔中部；采用复式网络结构联接各炮孔，采用非电导爆管雷管引爆主导爆索的方式进行爆破，由主导爆索引爆支导爆索，再由相联的导爆管将爆轰波传到各分段非电毫秒雷管，控制各排炮孔按顺序起爆，完成矿柱爆破；通风后即可回收爆破的矿柱。本方法一次性爆破回收底柱以上的间柱及顶柱，降低了贫损率，提高了回收率。
Description
技术领域
本发明属于地下矿山技术领域，涉及一种地下矿山回收矿柱的方法，具体涉及一种中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，用于回收空场法采矿后遗留的间柱和顶柱。
背景技术
我国金属矿山普遍采用空场法采矿，大部分矿山开采后遗留了大量的间柱和顶柱。为了充分利用资源，需回收这些间柱和顶柱进行，通常按“先顶柱后间柱”的回采顺序回收间柱和顶柱，但现有回收间柱和顶柱方法的贫损指标较大，回收率较低，且存在安全隐患。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，降低贫化率，提高回收率，且安全可靠。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，一次性爆破回收空场法采矿遗留的大量间柱和顶柱，降低贫损率，提高回收率，该回收方法为：通过通风行人天井，在已采空矿房的间柱上、沿该间柱的高度方向依次划分多个爆破分层，在每个爆破分层布置轴线与通风行人天井轴线相垂直的中深孔凿岩巷道；若间柱的宽度大于15m，同一爆破分层内平行布置两条中深孔凿岩巷道，中深孔凿岩巷道的断面为三心拱；在中深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排中深孔炮孔组，相邻两中深孔炮孔组之间的距离为最小抵抗线，最小抵抗线的长度W按以下公式计算：
W=（25～35）d
式中：W——最小抵抗线长度，单位m；
d——炮孔直径，单位mm；
每个中深孔炮孔组由多个中深孔炮孔组成，一个中深孔炮孔组中的所有中深孔炮孔形成一个以中深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一中深孔炮孔组中相邻两个中深孔炮孔中深度较浅的中深孔炮孔底部与另一个深度较深中深孔炮孔之间的垂直距离为孔间距，孔间距a按下式计算：
H=a/W
式中：H——炮孔密集系数；
a——孔间距，单位m；
W——最小抵抗线长度，单位m；
在间柱每个爆破分层的每个中深孔凿岩巷道内均布置有与该中深孔凿岩巷道相垂直的切割槽平巷，每个切割槽平巷均与相垂直的深孔凿岩巷道相通，切割槽平巷的断面范为三心拱，然后以切割槽平巷为凿岩巷道，沿切割槽平巷的长度方向、在切割槽平巷的壁上布置多组炮孔组，每组炮孔组由多个炮孔组成，每组炮孔组中的所有炮孔均为中深孔，一个炮孔组中的多个炮孔以切割槽平巷的拱心为圆心，形成以垂直于切割槽平巷轴线且过切割槽平巷拱心的直线为对称轴的切割槽；
在顶柱内、垂直矿体走向开凿深孔凿岩巷道，深孔凿岩巷道的断面为三心拱；在深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排深孔炮孔组；每个深孔炮孔组由多个深孔炮孔组成，一个深孔炮孔组中的所有深孔炮孔形成一个以深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形；
炮孔开凿后，需在炮孔内填装炸药，同段起爆临界最大药量按下列公式计算得到：
式中：Q 表示同段起爆的最大药量，单位t；L 表示受保护巷道安全距离，单位m；α 表示与地质条件有关的地震波的衰减系数，α取值范围为1～3； k 表示同岩石性质、爆破方法等因素有关的介质参数，k值一般为50～350；v表示地震波在围岩中的临界传播速度，当围岩稳定无支护时，v≤30cm/s，当围岩中等稳定时，v≤20 cm/s。
炸药采用混合型炸药，平均装药密度为1.0～1.05g/cm3，平均装药系数0.7～0.8；
中深孔炮孔装药时将导爆管雷管顶入孔底，深孔炮孔装药时将导爆管雷管安装在深孔炮孔中部；每个炮孔内均安装两发导爆管雷管；
爆破采用复式网络结构，联线时，首先将各分区支线内各排炮孔的导爆管分成二组；即从各排炮孔的每个炮孔内抽出任意一发组成一组，各排炮孔的每个炮孔内剩余的另一发组成另一组；用导爆索将同一组中的所有导爆管与一根支导爆索顺向缠绕，用导爆索将另一组中的所有导爆管与另一根支导爆索顺向缠绕；然后，将一条支导爆索与一条主导爆索顺向搭接，搭接长度不少于600mm，搭接角小于90°，两条主导爆索之间的距离不小于1.2m，两条支导爆索之间的距离不小于1.2m。
采用非电导爆管雷管引爆主导爆索的方式进行爆破，由主导爆索引爆支导爆索，再由相联的导爆管将爆轰波传到各分段非电毫秒雷管，控制各排炮孔按顺序起爆，完成矿柱爆破；通风后即可回收爆破的矿柱。
本发明回收矿柱的方法通过一次性爆破回收底柱以上的间柱及顶柱，爆破后剩余部分的间柱和底柱在矿石覆盖层的保护下采用全断面后退式回收；安全可靠性高，可操作性强，工程投入少，可回收矿柱的回收率达到85%以上，贫化率降低了5%。
附图说明
图1是本发明方法间柱顶柱联合爆破回收立面图。
图2是图1的A-A剖视图，即间柱凿岩工程及中深孔排面线布置图。
图3是图1的B-B剖视图，即顶柱凿岩工程及深孔排面线布置图。
图4是矿柱爆破后所需的通风时间图。
图1～图3中：1.顶柱，2.深孔炮孔，3.深孔凿岩巷道，4.中深孔炮孔，5.中深孔凿岩巷道，6.间柱顶柱联合爆破回收界限，7.间柱，8.通风行人天井，9.底部结构，10.堑沟，11.中深孔炮孔组，12.切割槽平巷，13.切割范围，14.溜井，15.深孔炮孔组，16.矿体上盘界限，17.矿体下盘界限，18.深孔抵抗线，19.中深孔抵抗线，20.中深孔孔底距，21.深孔孔底距，22.已采空矿房。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
为了充分利用资源，高效回收矿产资源，本发明提供了一种中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，回采空场法采矿遗留的大量间柱和顶柱；具体是指一次性爆破回收底柱以上的间柱及顶柱，爆破后剩余部分的间柱和底柱在矿石覆盖层的保护下采用全断面后退式回收；降低了贫损率，提高了回收率。
本发明回收矿柱的方法为：
通过脉外通风行人天井8，在已采空矿房22的间柱7上、沿该间柱7的高度方向依次划分多个爆破分层，上下相邻的两个爆破分层之间的距离h为12～15m，如图1、图2和图3所示。位置最低的爆破分层底面为回收界限6，回收界限6与已采空矿房22底部残留的底部结构9顶部之间的距离与底部结构9的形式有关，该距离为0～4m；矿房22底部残留有多个底部结构9，相邻两底部结构9之间为堑沟10；在每个爆破分层上布置轴线与通风行人天井8轴线相垂直的中深孔凿岩巷道5，中深孔凿岩巷道5位于相应爆破分层的底面上；当间柱7的宽度大于15m时，同一爆破分层内平行布置两条中深孔凿岩巷道5，该同一爆破分层内的两条中深孔凿岩巷道5位于同一水平面上，将间柱7等分为三部分，中深孔凿岩巷道5的断面为2.8m×2.8m的三心拱；在中深孔凿岩巷道5的壁上并排布置多排中深孔炮孔组11，相邻两中深孔炮孔组11之间的距离为最小抵抗线19，最小抵抗线19一般以冲击压碎区和拉伸破坏区的范围为准，与凿岩孔径有关。
最小抵抗线19的长度W按以下公式计算：
W=（25～35）d
式中：W——最小抵抗线长度，单位m；
d——炮孔直径，单位mm；
每个中深孔炮孔组11由多个中深孔炮孔4组成，一个中深孔炮孔组11中的所有中深孔炮孔4形成一个以中深孔凿岩巷道5拱顶中心为圆心的扇形，同一中深孔炮孔组11中相邻两个中深孔炮孔4中深度较浅的中深孔炮孔4底部与另一个深度较深中深孔炮孔4之间的垂直距离为中深孔孔底距20，即孔间距，孔间距a与最小抵抗线长度W和炮孔密集系数H有关，公式如下：
H=a/W
式中：H——炮孔密集系数；
a——孔间距，单位m；
W——最小抵抗线长度，单位m。
在间柱7的每个爆破分层的每个中深孔凿岩巷道5内均布置有与该中深孔凿岩巷道5相垂直的切割槽平巷12，每个切割槽平巷12均与相垂直的中深孔凿岩巷道5相通，切割槽平巷12的断面为2.8m×2.8m的三心拱，然后以切割槽平巷12为凿岩巷道，沿切割槽平巷12的长度方向、在切割槽平巷12的壁上布置多组炮孔组，每组炮孔组由多个炮孔组成，每组炮孔组中的所有炮孔均为中深孔，一个炮孔组中的多个炮孔以切割槽平巷12的拱心为圆心，形成以垂直于切割槽平巷12轴线且过切割槽平巷12拱心的直线为对称轴的宽度为12～15m的切割槽13，切割槽13作为首爆区，为后续延时爆破区提供更大的补偿空间；
在顶柱1内、垂直矿体走向开凿深孔凿岩巷道3，深孔凿岩巷道3位于间柱7的上方，深孔凿岩巷道3的断面为3.0m×3.0m的三心拱。在深孔凿岩巷道3的壁上并排布置多排深孔炮孔组15；每个深孔炮孔组15由多个深孔炮孔2组成，一个深孔炮孔组15中的所有深孔炮孔2形成一个以深孔凿岩巷道3拱顶中心为圆心的扇形，同一深孔炮孔组15中相邻两个深孔炮孔2中深度较浅的深孔炮孔2底部与另一个深度较深的深孔炮孔2之间的垂直距离为深孔抵抗线18，相邻两深孔炮孔组15之间的距离为深孔孔底距21。
深孔凿岩巷道3与中深孔凿岩巷道5施工过程中的废石通过溜井14排出。开凿深孔炮孔2和中深孔炮孔4时，每凿完一个炮孔，用测孔仪检验并记录；为了防止炮孔凿穿，顶柱1内的深孔炮孔2距顶柱1自由面应保留0.6～1.2m的实体，间柱7内的中深孔炮孔4与间柱7自由面之间保留0.4～0.6m的实体，以保证顺利装药，提高炮孔的利用率；为降低废石混入率，顶柱1内距矿体上盘界限16及矿体下盘界限17最近的深孔炮孔2距矿体上盘界限16及矿体下盘界限17的距离为0.6～1.5m，间柱7内距矿体上盘界限16及矿体下盘界限17最近的中深孔炮孔4与矿体上盘界限16及矿体下盘界限17的距离为2～3.5m。
炮孔开凿后，需在炮孔内填装炸药，而单位炸药消耗量是影响爆破效果和经济技术指标的重要参数之一，主要与矿石性质、炸药性能、炮孔直径、炮孔深度及采幅等因素有关，根据工程实践，主要以岩石坚固性系数为主，公式如下：
Q=0.0666f
式中：Q表示单位岩石炸药消耗量，单位kg/m3；f表示岩石坚固性系数。
同段起爆临界最大药量与地震波在围岩中的临界传播速度v、受保护巷道安全距离L、地质条件有关的地震波的衰减系数α、岩石性质和爆破方法等因素有关的介质参数k等因素有关，公式如下：
式中：Q 表示同段起爆的最大药量，单位t；L 表示受保护巷道安全距离，单位m；α 表示与地质条件有关的地震波的衰减系数，α取值范围为1～3； k 表示同岩石性质、爆破方法等因素有关的介质参数，k值一般为50～350；v表示地震波在围岩中的临界传播速度，当围岩稳定无支护时，v≤30cm/s，当围岩中等稳定时，v≤20 cm/s。
在每个炮孔中填充炸药，炸药采用混合型炸药，平均装药密度为1.0～1.05g/cm3，具体装药密度视炸药品种而定，综合平均装药系数0.7～0.8。
为了提高炸药利用率和防止垂直扇形炮孔孔口炸药过量集中，在炮孔的孔口进行间隔装药。深孔炮孔2在距孔口深度2～4m的范围内间隔装药；中深孔炮孔4在距孔口1～2m的范围内间隔装药。孔口间隔装药降低了作用在炮眼壁上的冲击应力峰值，提高爆炸能量的利用率。
间柱7上的中深孔炮孔4的深度在18m内，装药时用装药管将导爆管雷管顶入孔底，使中深孔炮孔4孔底起爆；顶柱1上的深孔炮孔2的深度一般为30m左右，爆管雷管的脚线不够长，装药时将导爆管雷管安装在深孔炮孔2中部，在该爆管雷管的脚线上加接导爆索，使深孔炮孔2孔中起爆，实现两种起爆方式的联合应用。孔底起爆能降低孔口部分冲量，提高孔内冲量，使矿岩破碎均匀；孔中起爆针对深孔内导爆管脚线长度不足，孔底加接一定长度的导爆索，确保瞬时起爆时能量的传递。两种起爆方式的联合应用有效叠加了爆炸时的爆轰波，改善爆破效果，降低大块率。
爆破采用复式网络结构，联线时，首先将各分区支线内各排炮孔的导爆管（导爆管雷管的脚线，是导爆管雷管自有部分）分成二组；由于每个炮孔内均安装有两发导爆管雷管，分组时，从各排炮孔的每个炮孔内抽出任意一发组成一组，各排炮孔的每个炮孔内剩余的另一发组成另一组。用导爆索将同一组中的所有导爆管与一根支导爆索顺向缠绕，用黑胶布绑扎，用导爆索将另一组中的所有导爆管与另一根支导爆索顺向缠绕，用黑胶布绑扎；然后，将一条支导爆索与一条主导爆索顺向搭接，搭接长度不少于600mm，搭接角小于90°，两条主导爆索之间的距离不小于1.2m，两条支导爆索之间的距离不小于1.2m。
爆破时，采用非电导爆管雷管引爆主导爆索（复式）的方式进行，由主导爆索引爆支导爆索，再由相联的导爆管将爆轰波传到各分段非电毫秒雷管，控制各排炮孔按顺序起爆，完成矿柱爆破。
矿柱爆破后所需的通风时间按照如下通用公式确定：
式中： t-爆破后通风时间，min；Q-爆破总用药量； q采 -爆破后排除炮烟所需风量值； V-爆破后涌入进、回风巷道炮烟容积； i-爆破后炮烟涌出系数；
本发明方法只对顶柱1内的深孔炮孔2采用最小抵抗线与孔间距参数互换，以确保施工安全、提高凿岩效率，改善爆破效果。即顶柱1内的深孔炮孔2按图3中的深孔孔底距21（即正常排距）进行施工；爆破时，按图1，将多组深孔炮孔组15中相对位置相同的炮孔作为一排，相邻排之间的距离作为深孔抵抗线18（即正常孔间距）进行爆破。
为了更加直观明了，将通过通风时间经验公式计算得到的数据转化成图4，方便实用。
经过一段时间的通风，工人便可进入爆破地点进行爆破后矿柱的出矿工作，回收爆破后的矿柱。
本回收方法依据岩石爆破破碎机理，结合矿山实际生产状况，合理选取中深孔、深孔凿岩参数，以降低矿石大块率和贫化率，提高矿石回收率。在间柱内采用多排同段微差爆破技术，在顶柱内采用多孔同段微差爆破技术，根据爆破的先后顺序，划分成若干个爆破分区，分区内根据同段最大装药量和爆破顺序，按照毫秒导爆管的延时顺序分配段位。首爆区选在间柱中部切槽位置，向两边采空区崩落；其余各区均以先前爆破形成的自由面和两侧采空区为补偿空间进行崩落。该方法中的工程布置方式的特点是将深孔凿岩硐室，即深孔凿岩巷道3布置在间柱7对应上面位置的顶柱1内，保障了巷道掘进和炮孔施工的安全；间柱7内的上下两个分层同时爆破，减少了一个分层的采切工程量；以采空区界限作为爆破自由面，提供了充足的补偿空间。
本发明方法采用中深孔爆破技术理论、深孔爆破技术理论和井下凿岩爆破理论，将中深孔技术和深孔技术联合起来，对矿柱进行爆破回收。该方法适用于间柱7的宽度大于6m以上的倾斜、急倾斜中厚以上的矿体。安全可靠性高，可操作性强，工程投入少，可回收矿柱的回收率达到85%以上，贫化率降低了5%。
实施例1
通过脉外通风行人天井，在已采空矿房的间柱上、沿该间柱的高度方向依次划分多个爆破分层，上下相邻的两个爆破分层之间的距离h为14m；在每个爆破分层上布置轴线与通风行人天井轴线相垂直的中深孔凿岩巷道，中深孔凿岩巷道位于相应爆破分层的底面上；中深孔凿岩巷道的断面为2.8m×2.8m的三心拱；在中深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排中深孔炮孔组，相邻两中深孔炮孔组之间的距离为1.2m；每个中深孔炮孔组由多个中深孔炮孔组成，一个中深孔炮孔组中的所有中深孔炮孔形成一个以中深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一中深孔炮孔组中相邻两个中深孔炮孔中深度较浅的中深孔炮孔底部与另一个深度较深中深孔炮孔之间的垂直距离为1.8m；在间柱的每个爆破分层的每个中深孔凿岩巷道内均布置有与该中深孔凿岩巷道相垂直的切割槽平巷，每个切割槽平巷均与相垂直的深孔凿岩巷道相通，切割槽平巷的断面为2.8m×2.8m的三心拱，然后以切割槽平巷为凿岩巷道，沿切割槽平巷的长度方向、在切割槽平巷的壁上布置多组炮孔组，每组炮孔组由多个炮孔组成，每组炮孔组中的所有炮孔均为中深孔，一个炮孔组中的多个炮孔以切割槽平巷的拱心为圆心，形成以垂直于切割槽平巷轴线且过切割槽平巷拱心的直线为对称轴的宽度为14m的切割槽，切割槽作为首爆区，为后续延时爆破区提供更大的补偿空间。在顶柱内、垂直矿体走向开凿深孔凿岩巷道，深孔凿岩巷道的断面为3.0m×3.0m的三心拱。在深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排深孔炮孔组；每个深孔炮孔组由多个深孔炮孔组成，一个深孔炮孔组中的所有深孔炮孔形成一个以深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一深孔炮孔组中相邻两个深孔炮孔中深度较浅的深孔炮孔底部与另一个深度较深的深孔炮孔之间的垂直距离为3m，相邻两深孔炮孔组之间的距离为3.5m。深孔凿岩巷与中深孔凿岩巷道施工过程中的废石通过溜井排出。
开凿深孔炮孔和中深孔炮孔时，每凿完一个炮孔，用测孔仪检验并记录；顶柱内的深孔炮孔距顶柱自由面应保留0.6～1.2m的实体，间柱内的中深孔炮孔与间柱自由面之间保留0.4～0.6m的实体，以保证顺利装药，提高炮孔利用率；为降低废石混入率，顶柱内距矿体上盘界限及矿体下盘界限最近的深孔炮孔距矿体上盘界限及矿体下盘界限的距离为0.6～1.5m，间柱内距矿体上盘界限及矿体下盘界限最近的中深孔炮孔与矿体上盘界限及矿体下盘界限的距离为2～3.5m。炮孔开凿后，需在炮孔内填装炸药，同段起爆临界最大药量为2.7t；炸药采用多孔粒状铵油炸药和粉状乳化炸药的混合物，平均装药密度1.0g/cm3，延米炮孔装药量深孔（孔径90mm）为6.36kg，中深孔（孔径60mm）为2.83kg，综合平均装药系数0.80；深孔炮孔在距孔口深度3m的范围内间隔装药；中深孔炮孔在距孔口1m的范围内间隔装药，以降低作用在炮眼壁上的冲击应力峰值，提高爆炸能量的利用率。
中深孔炮孔装药时将导爆管雷管顶入孔底，使中深孔炮孔孔底起爆；深孔炮孔装药时将导爆管雷管安装在深孔炮孔中部，在深孔炮孔内的爆管雷管的脚线上加接导爆索，使深孔炮孔孔中起爆。
爆破采用复式网络结构，联线时，首先将各分区支线内各排炮孔的导爆管分成二组；由于每个炮孔内均安装有两发导爆管雷管，分组时，从各排炮孔的每个炮孔内抽出任意一发组成一组，各排炮孔的每个炮孔内剩余的另一发组成另一组。用导爆索将同一组中的所有导爆管与一根支导爆索顺向缠绕，用导爆索将另一组中的所有导爆管与另一根支导爆索顺向缠绕；然后，将一条支导爆索与一条主导爆索顺向搭接，搭接长度不少于600mm，搭接角小于90°，两条主导爆索之间的距离不小于1.2m，两条支导爆索之间的距离不小于1.2m。爆破共分为6个区，20个段别；采用非电导爆管雷管引爆主导爆索（复式）的方式进行爆破，由主导爆索引爆支导爆索，再由相联的导爆管将爆轰波传到各分段非电毫秒雷管，控制各排炮孔按顺序起爆，完成矿柱爆破；爆破完成后经过一段时间的通风，便可回收爆破后的矿柱。
采用本发明方法回收矿柱，利用联合爆破时爆轰波的互相作用，使得爆破后的大块率降低，节省部分工程，能同时对间柱和顶柱进行一次性爆破，使采空区上盘自然垮塌的围岩落在矿石之上，只要管理好出矿品位，矿柱的贫化率可降低为10%，回收率提高到85%。而传统方法对间柱和顶柱分别进行回收，安全性不高，凿岩工程量大，施工时间较长，回收率为75%，贫化率为15%。
实施例2
通过脉外通风行人天井，在已采空矿房的宽度大于15m的间柱上、沿该间柱的高度方向依次划分多个爆破分层，上下相邻的两个爆破分层之间的距离为12m，在每个爆破分层上平行布置轴线与通风行人天井轴线相垂直的两条中深孔凿岩巷道，该两条中深孔凿岩巷道均位于相应爆破分层的底面上；同一爆破分层内的两条中深孔凿岩巷道将间柱等分为三部分，中深孔凿岩巷道的断面为2.8m×2.8m的三心拱；在中深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排中深孔炮孔组，相邻两中深孔炮孔组之间的距离为1.2m；每个中深孔炮孔组由多个中深孔炮孔组成，一个中深孔炮孔组中的所有中深孔炮孔形成一个以中深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一中深孔炮孔组中相邻两个中深孔炮孔中深度较浅的中深孔炮孔底部与另一个深度较深中深孔炮孔之间的垂直距离为1.8m；在间柱的每个爆破分层的每个中深孔凿岩巷道内均布置有与该中深孔凿岩巷道相垂直的切割槽平巷，每个切割槽平巷均与相垂直的深孔凿岩巷道相通，切割槽平巷的断面为2.8m×2.8m的三心拱，然后以切割槽平巷为凿岩巷道，沿切割槽平巷的长度方向、在切割槽平巷的壁上布置多组炮孔组，每组炮孔组由多个炮孔组成，每组炮孔组中的所有炮孔均为中深孔，一个炮孔组中的多个炮孔以切割槽平巷的拱心为圆心，形成以垂直于切割槽平巷轴线且过切割槽平巷拱心的直线为对称轴的宽度为12m的切割槽，切割槽作为首爆区，为后续延时爆破区提供更大的补偿空间。在顶柱内、垂直矿体走向开凿深孔凿岩巷道，深孔凿岩巷道的断面为3.0m×3.0m的三心拱。在深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排深孔炮孔组；每个深孔炮孔组由多个深孔炮孔组成，一个深孔炮孔组中的所有深孔炮孔形成一个以深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一深孔炮孔组中相邻两个深孔炮孔中深度较浅的深孔炮孔底部与另一个深度较深的深孔炮孔之间的垂直距离为3m，相邻两深孔炮孔组之间的距离为3.6m。深孔凿岩巷与中深孔凿岩巷道施工过程中的废石通过溜井排出。
开凿深孔炮孔和中深孔炮孔时，每凿完一个炮孔，用测孔仪检验并记录；顶柱内的深孔炮孔距顶柱自由面应保留0.6～1.2m的实体，间柱内的中深孔炮孔与间柱自由面之间保留0.4～0.6m的实体，以保证顺利装药，提高炮孔利用率；为降低废石混入率，顶柱内距矿体上盘界限及矿体下盘界限最近的深孔炮孔距矿体上盘界限及矿体下盘界限的距离为0.6～1.5m，间柱内距矿体上盘界限及矿体下盘界限最近的中深孔炮孔与矿体上盘界限及矿体下盘界限的距离为2～3.5m。炮孔开凿后，需在炮孔内填装炸药，同段起爆临界最大药量为3.1t；炸药采用岩石膨化硝铵炸药，平均装药密度0.9g/cm3，延米炮孔装药量深孔（孔径90mm）为5.72kg，中深孔（孔径60mm）为2.55kg，综合平均装药系数0.75；深孔炮孔在距孔口深度2.5m的范围内间隔装药；中深孔炮孔在距孔口1.2m的范围内间隔装药，以降低作用在炮眼壁上的冲击应力峰值，提高爆炸能量的利用率。
中深孔炮孔装药时将导爆管雷管顶入孔底，使中深孔炮孔孔底起爆；深孔炮孔装药时将导爆管雷管安装在深孔炮孔中部，在深孔炮孔内的爆管雷管的脚线上加接导爆索，使深孔炮孔孔中起爆。
爆破采用复式网络结构，联线时，首先将各分区支线内各排炮孔的导爆管分成二组；由于每个炮孔内均安装有两发导爆管雷管，分组时，从各排炮孔的每个炮孔内抽出任意一发组成一组，各排炮孔的每个炮孔内剩余的另一发组成另一组。用导爆索将同一组中的所有导爆管与一根支导爆索顺向缠绕，用导爆索将另一组中的所有导爆管与另一根支导爆索顺向缠绕；然后，将一条支导爆索与一条主导爆索顺向搭接，搭接长度不少于600mm，搭接角小于90°，两条主导爆索之间的距离不小于1.2m，两条支导爆索之间的距离不小于1.2m。爆破共分为6个区，20个段别；采用非电导爆管雷管引爆主导爆索（复式）的方式进行爆破，由主导爆索引爆支导爆索，再由相联的导爆管将爆轰波传到各分段非电毫秒雷管，控制各排炮孔按顺序起爆，完成矿柱爆破。爆破完成后经过一段时间的通风，便可回收爆破后的矿柱。
实施例3
通过脉外通风行人天井，在已采空矿房的间柱上、沿该间柱的高度方向依次划分多个爆破分层，上下相邻的两个爆破分层之间的距离为15m；在每个爆破分层上布置轴线与通风行人天井轴线相垂直的中深孔凿岩巷道，中深孔凿岩巷道位于相应爆破分层的底面上；中深孔凿岩巷道的断面为2.8m×2.8m的三心拱；在中深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排中深孔炮孔组，相邻两中深孔炮孔组之间的距离为1.1m；每个中深孔炮孔组由多个中深孔炮孔组成，一个中深孔炮孔组中的所有中深孔炮孔形成一个以中深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一中深孔炮孔组中相邻两个中深孔炮孔中深度较浅的中深孔炮孔底部与另一个深度较深中深孔炮孔之间的垂直距离为2.0m；在间柱的每个爆破分层的每个中深孔凿岩巷道内均布置有与该中深孔凿岩巷道相垂直的切割槽平巷，每个切割槽平巷均与相垂直的深孔凿岩巷道相通，切割槽平巷的断面为2.8m×2.8m的三心拱，然后以切割槽平巷为凿岩巷道，沿切割槽平巷的长度方向、在切割槽平巷的壁上布置多组炮孔组，每组炮孔组由多个炮孔组成，每组炮孔组中的所有炮孔均为中深孔，一个炮孔组中的多个炮孔以切割槽平巷的拱心为圆心，形成以垂直于切割槽平巷轴线且过切割槽平巷拱心的直线为对称轴的宽度为15m的切割槽，切割槽作为首爆区，为后续延时爆破区提供更大的补偿空间。在顶柱内、垂直矿体走向开凿深孔凿岩巷道，深孔凿岩巷道的断面为3.0m×3.0m的三心拱。在深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排深孔炮孔组；每个深孔炮孔组由多个深孔炮孔组成，一个深孔炮孔组中的所有深孔炮孔形成一个以深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一深孔炮孔组中相邻两个深孔炮孔中一个深孔炮孔底部与相邻深孔炮孔之间的垂直距离为2.8m，相邻两深孔炮孔组之间的距离为3.4m。深孔凿岩巷与中深孔凿岩巷道施工过程中的废石通过溜井排出。
开凿深孔炮孔和中深孔炮孔时，每凿完一个炮孔，用测孔仪检验并记录；顶柱内的深孔炮孔距顶柱自由面应保留0.6～1.2m的实体，间柱内的中深孔炮孔与间柱自由面之间保留0.4～0.6m的实体，以保证顺利装药，提高炮孔利用率；为降低废石混入率，顶柱内距矿体上盘界限及矿体下盘界限最近的深孔炮孔距矿体上盘界限及矿体下盘界限的距离为0.6～1.5m，间柱内距矿体上盘界限及矿体下盘界限最近的中深孔炮孔与矿体上盘界限及矿体下盘界限的距离为2～3.5m。炮孔开凿后，需在炮孔内填装炸药，同段起爆临界最大药量为3.0t；炸药采用多孔粒状铵油炸药和粉状乳化炸药的混合物，平均装药密度0.95g/cm3，延米炮孔装药量深孔（孔径90mm）为6.04kg，中深孔（孔径60mm）为2.69kg，综合平均装药系数0.75；深孔炮孔在距孔口深度4m的范围内间隔装药；中深孔炮孔在距孔口1.5m的范围内间隔装药，以降低作用在炮眼壁上的冲击应力峰值，提高爆炸能量的利用率。
中深孔炮孔装药时将导爆管雷管顶入孔底，使中深孔炮孔孔底起爆；深孔炮孔装药时将导爆管雷管安装在深孔炮孔中部，在深孔炮孔内的爆管雷管的脚线上加接导爆索，使深孔炮孔孔中起爆。
爆破采用复式网络结构，联线时，首先将各分区支线内各排炮孔的导爆管分成二组；由于每个炮孔内均安装有两发导爆管雷管，分组时，从各排炮孔的每个炮孔内抽出任意一发组成一组，各排炮孔的每个炮孔内剩余的另一发组成另一组。用导爆索将同一组中的所有导爆管与一根支导爆索顺向缠绕，用导爆索将另一组中的所有导爆管与另一根支导爆索顺向缠绕；然后，将一条支导爆索与一条主导爆索顺向搭接，搭接长度不少于600mm，搭接角小于90°，两条主导爆索之间的距离不小于1.2m，两条支导爆索之间的距离不小于1.2m。爆破共分为5个区，16个段别；采用非电导爆管雷管引爆主导爆索（复式）的方式进行爆破，由主导爆索引爆支导爆索，再由相联的导爆管将爆轰波传到各分段非电毫秒雷管，控制各排炮孔按顺序起爆，完成矿柱爆破。爆破完成后经过一段时间的通风，便可回收爆破后的矿柱。
采用本发明方法回收矿柱，利用联合爆破时爆轰波的互相作用，使得爆破后的大块率降低，节省部分工程，能同时对间柱和顶柱进行一次性爆破，使采空区上盘自然垮塌的围岩落在矿石之上，只要管理好出矿品位，矿柱的贫化率可降低为10%，回收率提高到85%。而传统方法对间柱和顶柱分别进行回收，安全性不高，凿岩工程量大，施工时间较长，回收率为75%，贫化率为15%。
Claims (8)
1.一种中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，一次性爆破回收空场法采矿遗留的大量间柱和顶柱，降低贫损率，提高回收率，其特征在于，该回收方法为：通过通风行人天井，在已采空矿房的间柱上、沿该间柱的高度方向依次划分多个爆破分层，在每个爆破分层布置轴线与通风行人天井轴线相垂直的中深孔凿岩巷道；若间柱的宽度大于15m，同一爆破分层内平行布置两条中深孔凿岩巷道，中深孔凿岩巷道的断面为三心拱；在中深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排中深孔炮孔组，相邻两中深孔炮孔组之间的距离为最小抵抗线，最小抵抗线的长度W按以下公式计算：
W=（25～35）d
式中：W——最小抵抗线长度，单位m；
d——炮孔直径，单位mm；
每个中深孔炮孔组由多个中深孔炮孔组成，一个中深孔炮孔组中的所有中深孔炮孔形成一个以中深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形，同一中深孔炮孔组中相邻两个中深孔炮孔中深度较浅的中深孔炮孔底部与另一个深度较深中深孔炮孔之间的垂直距离为孔间距，孔间距a按下式计算：
H=a/W
式中：H——炮孔密集系数；
a——孔间距，单位m；
W——最小抵抗线长度，单位m；
在间柱每个爆破分层的每个中深孔凿岩巷道内均布置有与该中深孔凿岩巷道相垂直的切割槽平巷，每个切割槽平巷均与相垂直的中深孔凿岩巷道相通，切割槽平巷的断面为三心拱，然后以切割槽平巷为凿岩巷道，沿切割槽平巷的长度方向、在切割槽平巷的壁上布置多组炮孔组，每组炮孔组由多个炮孔组成，每组炮孔组中的所有炮孔均为中深孔，一个炮孔组中的多个炮孔以切割槽平巷的拱心为圆心，形成以垂直于切割槽平巷轴线且过切割槽平巷拱心的直线为对称轴的切割槽；
在顶柱内、垂直矿体走向开凿深孔凿岩巷道，深孔凿岩巷道的断面为三心拱；在深孔凿岩巷道的壁上并排布置多排深孔炮孔组；每个深孔炮孔组由多个深孔炮孔组成，一个深孔炮孔组中的所有深孔炮孔形成一个以深孔凿岩巷道拱顶中心为圆心的扇形；
炮孔开凿后，需在炮孔内填装炸药，同段起爆临界最大药量按下列公式计算得到：
式中：Q 表示同段起爆的最大药量，单位t；L 表示受保护巷道安全距离，单位m；α 表示与地质条件有关的地震波的衰减系数，α取值范围为1～3； k 表示同岩石性质、爆破方法因素有关的介质参数，k值一般为50～350；v表示地震波在围岩中的临界传播速度，当围岩稳定无支护时，v≤30cm/s，当围岩中等稳定时，v≤20 cm/s;
炸药采用混合型炸药，平均装药密度为1.0～1.05g/cm3，平均装药系数0.7～0.8；
中深孔炮孔装药时将导爆管雷管顶入孔底，深孔炮孔装药时将导爆管雷管安装在深孔炮孔中部；每个炮孔内均安装两发导爆管雷管；
爆破采用复式网络结构，联线时，首先将各分区支线内各排炮孔的导爆管分成二组；即从各排炮孔的每个炮孔内抽出任意一发组成一组，各排炮孔的每个炮孔内剩余的另一发组成另一组；用导爆索将同一组中的所有导爆管与一根支导爆索顺向缠绕，用导爆索将另一组中的所有导爆管与另一根支导爆索顺向缠绕；然后，将一条支导爆索与一条主导爆索顺向搭接，搭接长度不少于600mm，搭接角小于90°，两条主导爆索之间的距离不小于1.2m，两条支导爆索之间的距离不小于1.2m;
采用非电导爆管雷管引爆主导爆索的方式进行爆破，由主导爆索引爆支导爆索，再由相联的导爆管将爆轰波传到各分段非电毫秒雷管，控制各排炮孔按顺序起爆，完成矿柱爆破；通风后即可回收爆破的矿柱。
2.根据权利要求1所述的中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，其特征在于，上下相邻两个爆破分层之间的距离为12m～15m。
3.根据权利要求1所述的中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，其特征在于，所述同一爆破分层内的两条中深孔凿岩巷道位于同一水平面上，并将间柱等分为三部分。
4.根据权利要求1所述的中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，其特征在于，所述中深孔凿岩巷道位于相应爆破分层的底面上。
5.根据权利要求1所述的中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，其特征在于，所述切割槽的宽度为12～15m。
6.根据权利要求1所述的中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，其特征在于，装炸药时，深孔炮孔在距孔口深度2～4m的范围内间隔装药；中深孔炮孔在距孔口1～2m的范围内间隔装药，以降低作用在炮眼壁上的冲击应力峰值，提高爆炸能量的利用率。
7.根据权利要求1所述的中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，其特征在于，同一深孔炮孔组中相邻两个深孔炮孔中深度较浅的深孔炮孔底部与另一个深度较深的深孔炮孔之间的垂直距离为深孔抵抗线，相邻两深孔炮孔组之间的距离为深孔孔底距，对顶柱内的深孔炮孔采用最小抵抗线与孔间距参数互换，以确保施工安全、提高凿岩效率，改善爆破效果；即顶柱内的深孔炮孔按深孔孔底距进行施工；爆破时，将多组深孔炮孔组中相对位置相同的炮孔作为一排，相邻排之间的距离作为深孔抵抗线进行爆破。
8.根据权利要求1所述的中深孔、深孔联合爆破技术回收矿柱的方法，其特征在于，矿柱爆破后所需的通风时间按照如下通用公式确定：
式中： t-爆破后通风时间，min；Q-爆破总用药量； q采 -爆破后排除炮烟所需风量值； V-爆破后涌入进、回风巷道炮烟容积； i-爆破后炮烟涌出系数。
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