CN102967191A - 处理采空区的爆破方法 - Google Patents

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罗怀廷
胡存虎
张新志
韩占占
苏二换
阎文彬
张亮
杨洋
吕游
杨国华
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Abstract

本发明公开了一种处理采空区的爆破方法，其中，包括如下步骤：步骤一、通过试探性钻孔确定采空区的上方岩层的长度和宽度，所述炮孔的中心轴线与岩层所在平面不垂直；步骤二、在炮孔内埋设炸药和孔内延期雷管；步骤三、在每个炮孔的地表面处设置地表延期雷管，并将各地表延期雷管与各孔内延期雷管对应连接，点爆地表延期雷管。本发明提供的处理采空区的爆破方法通过在采空区上方的岩层钻设与岩层不垂直的炮孔，在炮孔中埋设延期雷管，使雷管引爆时，产生的爆破力沿炮孔径向作用在岩层上，形成抛掷爆破并将爆破方量的一部分抛入排土场内，其震动力更大，破碎程度更高，使采空区上方的岩层坍塌更完全，提高了工作安全性与剥离效率，抛入排土场的岩石方量更是节省了大量生产成本。

Description

处理采空区的爆破方法
技术领域
本发明涉及煤矿开采的采空区处理技术，尤其涉及一种处理采空区的爆破方法。
背景技术
采空区是人为挖掘或天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备均可能会掉入采空区。
因此，现在对采空区采取的措施是利用加强松动爆破的方法对采空区附近的岩层进行爆破，爆破的目的是使采空区的顶板塌落并充填采空区，然后采装设备进入塌落区域进行工作时就可以避免掉落的危险。
但该方法爆破震动小，导致岩石的破碎程度低，有时采空区会出现不完全塌陷，存在安全隐患。同时，采空区上方的岩层台阶没有被完全爆破，形成较大的块状岩石，影响岩层剥离的效率。
发明内容
本发明提供了一种处理采空区的爆破方法，以解决现有技术中岩层爆破震动小，采空区塌陷不完全的缺陷，提高工作的安全性。
本发明提供了一种处理采空区的爆破方法，其中，包括如下步骤：
步骤一、通过试探性钻孔确定采空区的上方岩层的长度和宽度
，所述炮孔的中心轴线与岩层所在平面不垂直；
步骤二、在所述炮孔内埋设炸药和孔内延期雷管；
步骤三、在每个炮孔的地表面处设置地表延期雷管，并将各地表延期雷管与各孔内延期雷管对应连接，点爆地表延期雷管。
如上所述的处理采空区的爆破方法，其中，优选的是试探性钻炮孔满足如下要求：
Wd=（30-40）D；
其中，Wd为炮孔最小抵抗线，D为炮孔直径。
如上所述的处理采空区的爆破方法，其中，优选的是，试探性钻炮孔还满足如下要求：
Wd=a/（1-6）；
b=（0.6-1）Wd；
其中，a为炮孔孔距，b为炮孔排距。
如上所述的处理采空区的爆破方法，其中，优选的是，在所述炮孔内埋设炸药和孔内延期雷管具体包括：
先在所述炮孔靠近采空区的一端充填岩粉，其中充填的岩粉满足如下要求：
Lf≤（20-25）D；
其中Lf为在靠近采空区一侧的岩粉充填高度，D为炮孔直径；
然后填充炸药并在炸药内放置孔内延期雷管，在炸药和孔内延期雷管的上方充填岩粉，其中充填的岩粉满足如下要求：
Lc=（20-40）D；
其中，Lc为孔内延期雷管上方的岩粉充填高度。
如上所述的处理采空区的爆破方法，其中，优选的是，在所述炮孔靠近采空区的一端充填岩粉之前，还包括：
在炮孔靠近采空区的一端充填木质间隔器。
如上所述的处理采空区的爆破方法，其中，优选的是：所述地表延期雷管包括延期时间为9ms的主控排延期雷管和延期时间为100-200ms的雁行列孔排延期雷管。
本发明提供的处理采空区的爆破方法通过在采空区上方的岩层钻设与岩层不垂直的炮孔，在炮孔中埋设孔内延期雷管，使雷管引爆炸药时，产生的爆破力沿炮孔径向作用在岩层上，形成抛掷爆破并将爆破方量的一部分抛入排土场内，其震动力更大，破碎程度更高，使采空区上方的岩层坍塌更完全，提高了工作安全性与剥离效率，抛入排土场的岩石方量更是节省了大量生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的处理采空区的爆破方法流程示意图；
图2为采空区上方岩层的结构示意图；
图3为带有炮孔的采空区上方岩层结构剖视图；
图4为本发明一个实施例中的炮孔引爆顺序示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的处理采空区的爆破方法流程示意图，本发明实施例提供了一种处理采空区的爆破方法，其中包括如下步骤：
步骤一、通过试探性钻炮孔确定采空区的上方岩层的长度和宽度，炮孔的中心轴线与岩层所在平面不垂直。
图2为采空区上方岩层的结构示意图，如图2所示，在已经确定的采空区位置上方，通过试探性钻炮孔可以找出采空区的精确宽度和长度，由此决定爆破的爆区参数，即采空区上方岩层1的长度L和宽度W，将长度L和宽度W围成的范围作为采空区上方待爆破的区域。试探性钻炮孔的具体操作步骤如下：钻机在钻孔时，如果某个区域被穿透，可大致确定该区域为采空区域。以确定的采空区域为中心向周围扩大范围进行钻孔，直至四周的钻孔都不出现钻透，以及钻孔中不出现岩粉等异常情况为止。出现异常情况的钻孔区域位置就可以作为临界位置，以确定出采空区的长度L和宽度W。
图3为带有炮孔的采空区上方岩层结构剖视图，如图3所示，在露天矿开采过程中，通过钻机进行钻炮孔操作，钻机的孔径通常是固定的，所以炮孔3的直径D可以看作为固定值。
根据炮孔3的直径D可确定炮孔3的最小抵抗线Wd，最小抵抗线即从装药重心到自由面的最短距离，使其满足：Wd=（30-40）D，如图2和3所示。同时，确定炮孔孔距a以及炮孔排距b，以使其满足：Wd=a/（1-6）；b=（0.6-1）Wd。实际中，最小抵抗线Wd的取值是10米，炮孔孔距a为11米，炮孔排距b为7米。
步骤二、在炮孔内埋设炸药和孔内延期雷管。
该步骤可以具体包括以下步骤：
步骤2a、在每个炮孔3靠近采空区2的一端充填木质间隔器4；
如图3所示，木质间隔器4可以采用现有的木制品，保证其能塞紧在炮孔3中即可，将该木质间隔器4通过铁丝固定在炮孔3内的底面。木质间隔器的作用是为了防止后续将要填充的岩粉通过炮孔滑落至采空区内，以起到堵塞的作用。
步骤2b、在炮孔3靠近采空区2的一端充填岩粉，使岩粉覆盖在木质间隔器的上方；
岩粉的充填高度满足：Lf≤（20-25）D，该充填高度优选为7-8米。
步骤2c、充填炸药并在炸药内放置孔内延期雷管；
先将延期时间为600ms的延期雷管插进起爆弹后一并置于炮孔内，再装入适量的炸药，填充的炸药单耗值满足：
q=（1.2-1.5）q0；其中，q为炸药单耗，q0为标准炸药单耗，该装药量在保证爆破震动不超过安全允许值的前提下能实现最大程度的爆破。
本实施例中的炸药可选择铵油或重铵油炸药，由于铵油或重铵油炸药的爆轰感度较低，而雷管不能直接引爆，因此可借助感度较高的猛炸药作为中间环节来引爆，而起爆弹就是由感度较高的猛炸药制成。被雷管引爆的起爆弹的爆轰能力较高，能够将爆轰感度低的铵油或重铵油炸药引爆，因此，上述起爆弹在起爆中起到了中间媒介的作用。
步骤2d、在炸药和孔内延期雷管上方充填岩粉；
充填岩粉的目的是为了防止爆破的能量从炮孔的敞口方向散失。充填高度过小，充填的岩粉易被冲飞，导致爆破能量损失。充填高度过大会导致装药高度减少，爆破能量不够，爆破后容易形成大块，对挖掘设备的挖掘效率也会有很大的影响。
因此，可设置炸药上方的岩粉充填高度满足：Lc=（20-40）D。
实际操作时，可以先通过步骤3d中的计算公式得出雷管上方的岩粉充填高度Lc，从而能推导出埋设延期雷管的装药高度Lz，再实施步骤2c的埋设延期雷管的操作。
步骤三、在每个炮孔的地表面处设置地表延期雷管，并将各地表延期雷管与各孔内延期雷管对应连接，点爆地表延期雷管。
地表延期雷管的设置是为了使炮孔实现分时间段依次爆破（逐孔起爆），避免造成同一时间段很多炮孔同时爆炸，产生过强的震动，对周围的建筑及人造成伤害。孔内延期雷管是利用高延期时间，保证先爆孔爆炸时，后爆孔都已经接收到起爆的冲击波，不会因为前爆孔产生的爆破飞石炸坏了后爆孔的地表连接线，而导致后排孔不能正常引爆。
图4为本发明一个实施例中的炮孔引爆顺序示意图，该图示出了地表延期雷管的布线连接方式以及引爆顺序，其中，靠近自由面的最前一排即图4中最上端的一排为主控排5，两个侧边的竖排和最底端的一排为预裂孔6，其余中间部位均为雁行列孔排7。预裂孔6内没有设置孔内延期雷管，它的爆破时间是在主控排5和雁行列孔排7的爆破之前的，这样爆破生成的裂缝就阻止其他后爆的孔的能量向未爆区域扩展，起到保护作用。具体地，主控排5设置延期时间为9ms的延期雷管，每个地表延期雷管均对应一个炮孔；雁行列孔内分别设置100ms至200ms的延期雷管，使整个采空区2上方的岩层1在被引爆时，能延期点爆。
本发明实施例提供的处理采空区的爆破方法通过在采空区上方的岩层钻设与岩层不垂直的炮孔，在炮孔中埋设孔内延期雷管，使雷管引爆炸药时，产生的爆破力沿炮孔径向作用在岩层上，形成抛掷爆破，其震动力更大，使采空区上方的岩层坍塌更完全，设置延期时间不同的地表延期雷管，实现逐孔引爆，避免过强的震动，提高了工作安全性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种处理采空区的爆破方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、通过试探性钻炮孔确定采空区的上方岩层的长度和宽度，所述炮孔的中心轴线与岩层所在平面不垂直；
步骤二、在所述炮孔内埋设炸药和孔内延期雷管；
步骤三、在每个炮孔的地表面处设置地表延期雷管，并将各地表延期雷管与各孔内延期雷管对应连接，点爆地表延期雷管。
2.根据权利要求1所述的处理采空区的爆破方法，其特征在于，试探性钻炮孔满足如下要求：
Wd＝（30-40）D；
其中，Wd为炮孔最小抵抗线，D为炮孔直径。
3.根据权利要求2所述的处理采空区的爆破方法，其特征在于，试探性钻炮孔还满足如下要求：
Wd＝a/（1-6）；
b=（0.6-1）Wd；
其中，a为炮孔孔距，b为炮孔排距。
4.根据权利要求1所述的处理采空区的爆破方法，其特征在于，在所述炮孔内埋设炸药和孔内延期雷管具体包括：
先在所述炮孔靠近采空区的一端充填岩粉，其中充填的岩粉满足如下要求：
Lf≤（20-25）D；
其中Lf为在靠近采空区一侧的岩粉充填高度，D为炮孔直径；
然后填充炸药并在炸药内放置孔内延期雷管，在炸药和孔内延期雷管的上方充填岩粉，其中充填的岩粉满足如下要求：
Lc=（20-40）D；
其中，Lc为孔内延期雷管上方的岩粉充填高度；
填充的炸药单耗值满足：
q=（1.2-1.5）q0；
其中，q为炸药单耗，q0为标准炸药单耗。
5.根据权利要求4所述的处理采空区的爆破方法，其特征在于，在所述炮孔靠近采空区的一端充填岩粉之前，还包括：
在炮孔靠近采空区的一端充填木质间隔器。
6.根据权利要求1所述的处理采空区的爆破方法，其特征在于：所述地表延期雷管包括延期时间为9ms的主控排延期雷管和延期时间为100-200ms的雁行列孔排延期雷管。
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