CN1030666C - 扩底空腔掏槽爆破方法及其截割器具 - Google Patents

Abstract

一种井巷掘进的扩底空腔掏槽爆破方法，中间炮孔轴线垂直分布于一条直线上，另两个装药炮孔分布于上述直线两侧，其轴线与位于上述直线二端的炮孔轴线的连线分别垂直于上述直线，将上述直线中的1-2个孔底扩大成壶状，在此孔壶状部分及其它装药孔装满药后起爆。并提供了一种超前刀刃、偏心刀刃镶嵌固定在刀体上的钻头。使用本发明的方法及钻头作业，全断面爆破率可达93～100%。

Description

扩底空腔掏槽爆破方法及其截割器具

本发明属采矿工程，特别是巷道掘进的掏槽孔形状和布置的方法及其所用的截割钻头领域。

在井巷掘进中，为提高爆破效率，都在工作面上钻凿掏槽孔，以求在爆破时先将工作面上某一部分矿岩破碎后抛出，形成第二个自由面，为辅助孔、周边孔的后续爆破创造条件。常见的掏槽方式有斜孔、直孔和混合掏槽三种形式，而掏槽孔的布置则因岩石性质不同而异。对中硬岩常用五孔螺旋(或菱形、正方形)掏槽，对极坚硬岩则常用六孔螺旋或等边三角形、小字形、双空心似菱形掏槽，炮孔深一般1.5～2m。但上述掏槽孔爆破后，往往残留一段炸不开的炮孔，全断面爆破效率较低，中硬岩一般只有70～85％，极硬岩仅有40～65％，以致严重影响到有效进尺的提高，且增加了爆破器材的消耗和采掘成本，最终导致采掘失调。也有人试图通过增加炮孔个数和深度以多装炸药，但对中硬以上的岩石和矿石，其爆破效率仍很难超过90％，且增加采掘成本。70年代以来，国内外不少矿山在深孔采矿中，已成功地采用球状药包爆破，获得良好的爆破效果。为了将深孔扩成“球状”，有的采用先用牙轮钻机钻大孔后用热力凿岩(火钻)加深扩大孔底的混合扩孔法，也有的采用直接用火钻钻孔、到孔底后再将底扩大的单一扩孔法，还有采用先钻孔后用小药包数次爆破扩大孔底的小爆破扩孔法，但由于所用设备庞大而笨重，工艺复杂，成本高，后两种方法还产生大量有毒气体，因此上述扩底法只能在露天矿山使用，尚未见有用于地下开采的报道。

本发明的目的是以改变掏槽孔的布置方式、并将部分掏槽孔的孔底扩大，进行空腔爆破，从而加快掘进速度，降低采掘成本；并提供一种便于扩大孔底的钻(钎)头。

本发明以如下方式实现其目的：中间炮孔轴线垂直分布于一条直线上，另外两个装药炮孔分别分布于上述直线两侧，它们的轴线与位于上述直线二端的炮孔轴线的连线分别垂直于该上述直线；将位于上述直线中的1～2个孔底扩大成壶状，在扩底成壶状的孔壶状部分实行集中装药，装满后可堵死壶状口及炮孔口，壶状口和炮孔口之间留空，并将位于上述直线两侧的装药炮孔装满药，不堵口，起爆时装药孔分先后起爆。用于扩孔底的钻(钎)头的超前刀刃和偏心刀刃镶嵌固定在刀体上，整个钻(钎)头只由一个整体元件构成。

由于本发明改变了传统的掏槽孔布置方式，并利用新颖的钻(钎)头达到扩大孔底、进行空腔爆破的目的，使爆破器材用量减少55％，井巷掘进成本降低37％，全断面爆破效率可达93～100％，经济和社会效益显著，各类矿山均可在不更换机具、不另购器材的现有条件下采用。此法不仅能加快井巷、隧道、峒室工程掘进进度，还能用于露天和地下落矿(岩)及其它特殊爆破中，对消除根底、降低大块率尤为有效。

以下结合附图进一步说明本发明：

图1是本发明的掏槽孔布置的示意图。

图2是图1的A—A面的剖视图。

图3是带超前刀片和三块偏心刀片的偏心扩底钻头示意图。

图4是图3的钻头的俯视图。

图5是带超前柱齿刃和四颗偏心柱齿刃的偏心扩底钻头示意图。

图6是图5的钻头的顶视图。

在图1中，1、2、3、4、5分别为1号、2号、3号、4号和5号掏槽孔，其中1号、2号为装药孔，3号、4号为空孔(不装药)，5号为扩底孔。1号、2号和工作面上的辅助孔、周边孔等深(在常规的井巷爆破中，后述的几个孔一般要比前述的几个孔深)。5号孔的直径可比其它孔大，例如：5孔号可用中号钻头(Ф59mm)钻孔，其余所有孔则可以常用的Ф38～42mm钻头钻至设计深度。当5号孔钻至设计深度后，再换上本发明的偏心扩底钻头将孔底继续钻深钻大至要求尺寸。装药时可以在5号孔底部壶状部分6实行集中装药，当将6装满药后再以速凝混凝土或速凝水泥砂浆堵死壶状口及炮孔口，壶状口至炮孔口之间留空。在1号和2号孔内装满炸药。掏槽孔的起爆顺序为1→2→5。经近千次试验证明：扩底空腔掏槽爆破方法可使空孔体积增加55％以上，使爆破后的槽腔形状由宝剑状变成柱桶状，槽腔容积增加6～20倍，且槽腔内无碎石堆积，十分有利于辅助孔和周边孔爆破。实践证明：即使在5号孔中不装药，总体爆破效率也不会低多少。

实现上述方法的关键之一是要有实用的扩底钻(钎)头。本发明如图3和图4的偏心扩底钻头有刀体9、刃口呈一字形的超前刀片10和偏心刀片11，三块偏心刀片的长度不同。图5和图6的偏心扩底钻头由刀体12、刃口呈齿形的超前柱齿13和偏心柱齿14构成。上述各种形式的钻头与钎杆连接的尾部结构尺寸均与现行的浅眼钻头钎具相同。本钻(钎)头不仅可用于扩大孔底，也可用于全孔扩大，因此既适用于在井巷、隧道、峒室中浅孔掏槽爆破，还可用于露天和地下采场中浅孔扩底爆破或扩底空腔爆破。

以下举例说明使用本发明的方法和钻(钎)头进行爆破的效果：

例1、××锌矿470m中段独头平巷，断面2×2m²，围岩是细条带小扁豆灰岩(局部矽化)，f＝16.5，YT—24型凿岩机具，Ф40mm一字形合金钻头，炮孔深2m，2号岩石炸药，塑料导爆管及半秒雷管起爆。原采用正方形五孔掏槽，全断面炮孔24个，不堵塞，总装药量34kg，雷管23个(分6段)，爆破效率52—63％，实际炸药单耗量7kg/m³，掘进成本526元/m。使用本发明的掏槽孔布置方式及实施扩底空腔掏槽爆破工艺(其它条件与原来相同)之后，爆破效率达100％，炸药单耗4.4kg/m³，估算掘进成本350～400元/m。效率提高近一倍，炸药单耗下降37％，成本下降24～33％，掘进进度明显加快。

例2、××锌矿，530m15号坑道采场工作面帮壁，大扁豆灰岩，f＝12—15，使用机具及爆破器材、起爆顺序同例1，炮孔深2.02m，掏槽孔装药4.8kg，爆破后槽腔容积0.075m³，槽腔口径300×200mm，腔底口径150×100mm，爆破效率100％。

Claims (2)

1.一种扩底空腔掏槽爆破的方法，其特征是中间炮孔轴线垂直分布于一条直线上，另外两个装药炮孔分别分布于上述直线两侧，它们的轴线与位于上述直线二端的炮孔轴线的连线分别垂直于该上述直线；将位于上述直线中的1～2个孔底扩大成壶状，在扩底成壶状的孔的壶状部分实行集中装药，装满后可堵死壶状口及炮孔口，壶状口和炮孔口之间留空，并将位于上述直线两侧的装药炮孔装满药，不堵口，起爆时装药孔分先后起爆。

2.一种用于扩孔底的钻(钎)头，有刀体、超前刀刃和偏心刀刃，其特征是超前刀刃和偏心刀刃镶嵌固定在刀体上，整个钻(钎)头只由一个整体元件构成。

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