CN103306679A

CN103306679A - “︱型”自由面掏槽一次成井工艺

Info

Publication number: CN103306679A
Application number: CN2013101894596A
Authority: CN
Inventors: 许宝红; 余剑; 谢其全
Original assignee: Magang Group Holding Co Ltd
Current assignee: Anhui Magang mining resources group Gushan Mining Co.,Ltd.; Anhui Maanshan Iron and Steel Mining Resources Group Co Ltd
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: CN103306679B

Abstract

本发明公开了一种“︱型”自由面掏槽一次成井工艺，具体步骤如下：（1）确定掏槽方式及炮孔布置：在回采巷道端部需要成井的位置，设计掏槽孔8个，周边孔及辅助孔设计为9个；其具体方式为：在端部的中心线上按“︱型”纵向布置4个空孔作为爆破初始自由面及补偿空间，4个装药孔按有利于槽腔形成又不至于相互带炮的原则布置于4个空孔四周；9个周边孔及辅助孔布置在槽腔周围；（2）钻孔；（3）装药与填塞；（4）起爆。此种工艺既能减少矿石资源的丢失，提高矿石回采率，又能保证爆破质量，减少炮孔施工数目，减少拉槽爆破次数，减少炸药消耗，减轻爆破工劳动强度，提高安全性能，降低生产成本，同时也可以直接用于施工竖井。

Description

“︱型”自由面掏槽一次成井工艺

技术领域

本发明属于冶金矿山一次成井爆破工艺，适用于井下无底柱崩落采矿过程中开掘切割槽或施工竖井。

背景技术

目前全国井下采用无底柱崩落采矿方法的矿山，开掘切割槽的方法主要有三种：①切割平巷与切割天井联合拉槽法；②切割天井拉槽法；③炮孔爆破拉槽法。其中前两种方法均需在回采巷道末端开掘切割天井，目前切割天井的施工是通过人工掘进或自下而上分次爆破来完成，其劳动强度大，安全条件差，施工时间长，作业条件艰苦。而第三种方法的缺点是施工炮孔较多，生产成本高，劳动强度大，且由于此方法为分次爆破，若前一次爆破效果不佳，将对下次爆破自由面造成重大影响，处理将会带来很大安全风险；由于拉槽炮孔在后，崩落的矿石受到冲击波的影响，将大量崩落至矿房内，将造成矿石资源的丢失。

同时，在“深孔一次成井掏槽爆破”论文中，由于空孔的孔径太小，且孔间距≤200mm，这样在实际施工中由于偏力的影响，孔会交叉，影响爆破效果，导致成井失败。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种“︱型”自由面掏槽一次成井工艺，即在无底柱分段崩落采矿方法中，直接在回采巷道末端需要形成切割槽的位置一次爆破形成切割天井。此种工艺既能减少矿石资源的丢失，提高矿石回采率，又能保证爆破质量，减少炮孔施工数目，减少拉槽爆破次数，减少炸药消耗，减轻爆破工劳动强度，提高安全性能，降低生产成本，同时也可以直接用于施工竖井。

本发明“︱型”自由面掏槽一次成井工艺，具体步骤如下：

（1）确定掏槽方式及炮孔布置：在回采巷道端部需要成井的位置，设计掏槽孔8个（其中自由面空孔4个，装药孔4个），周边孔及辅助孔（均为装药孔）设计为9个；其具体方式为：在端部的中心线上按“︱型”纵向布置4个空孔作为爆破初始自由面及补偿空间，4个装药孔按有利于槽腔形成又不至于相互带炮的原则布置于4个空孔四周；9个周边孔及辅助孔布置在槽腔周围；

（2）钻孔：使用凿岩台车钻凿装药孔，高气压环形潜孔钻机钻初始自由面空孔；初始自由面空孔的孔径为φ120mm，装药孔的孔径为φ62mm，钻孔的深度为11米；所有炮孔全部采取向上垂直施工；

（3）装药与填塞：采用装药器对装药孔进行连续柱状装药，在装药孔的孔口不装药处采用炮泥填塞，在每个装药孔内放置两个起爆药包，在炮孔的全长敷设导爆索，并且将导爆索拖到装药孔的孔口为止；

（4）起爆：用导爆管非电雷管反向起爆各孔汇集的导爆管，使所有的装药孔按设计的延期时间依次起爆，从而形成断面为2m×2m、井深为11m的成井。

与现有技术相比，本发明的优点是：不需要人员进入井筒内掘进切割天井，提高了安全性能；与分次炮孔爆破拉槽法相比，既能减少矿石资源的丢失，提高矿石回采率，又能保证爆破质量，减少炮孔施工数目，减少拉槽爆破次数，减少炸药消耗，减轻爆破工劳动强度，降低生产成本：

（1）在矿岩硬度f=8-12，矿岩松散系数为1.75的情况下，在成井断面为2m×2m、井深为11m的成井规格中，采用“︱型”自由面掏槽一次成井工艺实施后，成井高度达10.5米，成井轮廓明显，爆堆集中在整个井底，对于分段高度在12.5m左右的无底柱分段崩落采矿方法的矿山，采用“︱型”自由面掏槽一次成井工艺爆破后在回采巷道末端形成的切割槽完全能够满足无底柱崩落采矿方法后续中深孔正常爆破的要求。

（2）在分段高度为12.5m左右的无底柱分段崩落采矿方法的矿山，采用“︱型”自由面掏槽一次成井工艺方案开掘切割天井，进而实施切割天井拉槽法替代矿山使用的分次炮孔爆破拉槽法，每年将为年产量为50万吨/年的井下矿山创造效益达到867.4万元。

附图说明

图1为本发明的炮孔布置图；

图2为本发明的爆后示意效果图；

图3为分次炮孔爆破拉槽法出矿位置示意图；

图4为本发明施工切割天井后切割天井拉槽法出矿位置示意图。

具体实施方式

下面对本发明“︱型”自由面掏槽一次成井工艺作进一步详细的介绍：

（1）凿岩设备及炮孔布置：

1）凿岩设备：使用CTC-141凿岩台车钻凿装药孔（钻头孔径φ60mm，钻后孔径φ62mm），T-100高气压环形潜孔钻机钻初始自由面空孔（钻头孔径φ115mm，钻后孔径φ120mm）。

2）掏槽方式及炮孔排列：盲天井深孔爆破，要求一次装药爆破成井并达到设计高度，故要求掏槽可靠。在成井断面为2m×2m、井深为11m的成井规格中，掏槽孔的排列设计为8个，其中自由面空孔4个，装药孔4个（如果矿岩硬度较大，可设计5个自由面空孔），其布孔方式为：在回采巷道端部中心线上需要成井的位置，按“︱型”纵向布置4个孔径为120mm的空孔作为爆破初始自由面及补偿空间，4个装药孔按有利于槽腔形成又不至于相互带炮的原则布置于空孔四周；周边孔及辅助孔设计为9个，布置在槽腔周围（炮孔布置及相关的参数如附图1所示）。

（2）爆破参数的确定：

1）孔径：使用直径φ60mm的钻头钻凿装药孔，装药孔径为φ62mm，使用直径φ115mm的钻头凿钻初始自由面空孔，空孔孔径为φ120mm。

2）孔距：采用4个大空孔时，根据空孔间距应越小越好且便于现场施工的原则，取空孔间距200mm至250mm，各掏槽孔与空孔间距确定在250mm至400mm。炮孔间距如附图1所示，K1—K4为空孔、1#—4#为装药掏槽孔。

3）辅助孔、周边孔的排列：辅助孔、周边孔为9个，按有效扩大槽腔面积的原则，其最小抵抗线控制在500mm至1000mm，布置在槽孔周围，如附图1所示，5#—13#炮孔为辅助孔、周边孔。

4）炮孔深度：一次成井的主要目的是为下一次正规爆破提供自由面，根据分层高度12.5米时确定设计装药孔施工11米，初始自由面空孔施工12米。

5）炸药及装药结构：采用乳化粒状胺油炸药，BQF-100装药器装药。采用连续柱状装药，在炮孔的全长敷设导爆索。起爆药包装于孔底有利于矿岩破碎，装于孔口对排碴有利，对天井槽腔爆破来说，主要应考虑排碴，故一般将起爆药包装于孔口3.0m左右位置。但为保证全部炮孔都能顺利起爆，同时考虑到排碴时间的充分，故采用两个起爆药包，一个位于孔底3.0m左右位置，一个位于距孔口3.0m左右位置。

6）填塞：炮孔孔口不装药长度为近似每响炮孔的抵抗线，填塞采用炮泥，填塞长度分别为：第一响为0.3m，第二响为0.25m，第三响为0.4m，第四响为0.25m，其余炮孔统一为0.4m。

（3）中深孔施工及爆破网络设计：

1）中深孔的定位：在现场定位过程中，定制专用刻度丁字尺对炮孔进行精确定位，确保中深孔的施工质量，所有炮孔全部采取向上垂直施工。

2）爆破网络设计：采用毫秒雷管及导爆管加长的半秒雷管相结合加工起爆药包，每个炮孔装4发导爆管雷管即二个起爆药包起爆，用导爆管非电雷管反向起爆各孔汇集的导爆管，即为确保每个孔都响，采用“一把抓”的形式起爆将引出孔口外传爆雷管的52根导爆管，即用4发1段毫秒导爆管非电雷管反向起爆各孔汇集的导爆管。

3）起爆顺序及延期时间：

为确保各孔爆后有充裕的排碴时间，本方案采用了包含毫秒、半秒导爆管段发雷管共计10个段发的分段方式，除最先响的二个孔外，其余炮孔延期时间都在500ms，具体各炮孔延时情况见附表1。

表1：各炮孔段号及延期时间表

第一部分先放掏槽孔，即1#、2#、3#、4#四孔分别用毫秒、半秒段发雷管1（ms）、6（ms）、2（Hs）、3（Hs）段先响，5—13#九个孔分别用半秒段发雷起爆：5#、6#、7#三孔用4（Hs）、8#孔用5（Hs）、9#孔用6（Hs）、10#孔用7（Hs）、11#孔用8（Hs）、12#、13#孔用9（Hs），起爆顺序及延期时间见附表1。

4）装药量及炸药单耗：

Q_孔=∏×R²×h×ρ

式中：Q_孔—炮孔装药量，R—爆孔半径，R=0.031m，h—装药高度，h=10.8m，

ρ—装药密度，ρ=1.0g/cm³=1.0×10³kg/m³。

Q_孔=∏×R²×h×ρ=3.14×0.031²×10.8×1.0×10³=32.59kg。

13个孔装药量为：32.59kg×13=423.67 kg

总装药量：Q=423.67kg.

炸药单耗q：单位体积炸药消耗量与矿岩性质、天井断面、分段高度，药包直径及装药结构等因素有关。q=423.67kg÷（2×2×11）=9.63×10³kg/m³。每米炮孔装药量采用连续柱状装药结构时，每米装药量为2.96 kg/米。

本发明爆破后的效果图如2所示。

中深孔一次成井成功与否关键在于：①空孔自由面补偿空间能否满足排碴要求；②掏槽方式及炮孔布置是否合理；③各炮孔的起爆顺序及延期时间能否满足相互不带炮的原则。在本发明中，通过合理确定掏槽方式及炮孔布置，使空孔自由面补偿空间能够满足排碴要求，同时合理确定了各炮孔的起爆顺序及延期时间满足了相互不带炮的原则，保证了一次成井的成功。

采用本方案在回采巷道的端部一次成井形成切割天井，进而实施切割天井拉槽法替代矿山使用的分次炮孔爆破拉槽法，大量减轻施工切割天井的工作量，提高安全性等。

图3为现有的分次炮孔爆破拉槽法出矿位置示意图，图中的虚线为上分层巷道，实线为本分层巷道，阴影部分为挑顶所占的巷道长度，实线与虚线之间的分层高度为12.5米，1-12表示孔，孔径80mm，共计孔深800余米。同时，挑顶长度7米，加上拉槽朝前孔8米，使得分次炮孔爆破拉槽形成切割槽的位置在回采巷道的端部后退15米的位置。图4为本发明施工切割天井后切割天井拉槽法出矿位置示意图，一次成井区域断面2m×2m，在成井断面内布置17个垂直上向平行炮孔，其中4个空孔，孔径120mm，13个装药孔，孔径60mm，共计孔深191米。从图3与图4可以看出，在无底柱分段崩落采矿方法中，采用本方案在回采巷道的端部一次成井形成切割天井，进而实施切割天井拉槽法替代矿山使用的分次炮孔爆破拉槽法，使切割槽形成的位置向回采巷道的端部方向前移了11米，即多回收了11米巷道的矿石量。

本发明的工艺直接在回采巷道末端需要形成切割槽的位置一次爆破形成切割天井，替代人工分次爆破掘进切割天井，大量减轻施工切割天井的工作量，提高了安全性能，可以推广使用，替代分次炮孔爆破拉槽法。

Claims

1. “︱型”自由面掏槽一次成井工艺，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（1）中4个空孔的孔间距应越小越好，并且遵循便于施工的原则，取空孔间距200mm至250mm，其中4个装药掏槽孔与空孔间距在250mm至400mm；K1—K4为空孔、1#—4#为装药掏槽孔。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（1）中9个辅助孔、周边孔均为装药孔，按照有效扩大槽腔面积的原则，其最小抵抗线控制在500mm至1000mm，布置在槽孔周围；5#—13#炮孔为辅助孔、周边孔。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（3）中使用的炸药为乳化粒状胺油炸药。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（3）中每个装药孔中有两个起爆药包：一个位于孔底3.0m左右位置，一个位于距孔口3.0m左右位置。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（3）中装药孔孔口的不装药长度为近似每响炮孔的抵抗线，即炮泥的填塞长度分别为：第一响1#为0.3m，第二响2#为0.25m，第三响3#为0.4m，第四响4#为0.25m，其余炮孔5#—13#统一为0.4m。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（3）中采用毫秒雷管及导爆管加长的半秒雷管相结合加工起爆药包，每个炮孔装4发导爆管雷管即二个起爆药包起爆。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（4）中为确保每个孔都响，采用“一把抓”的形式起爆引出孔口外传爆雷管的52根导爆管，即用4发1段毫秒导爆管非电雷管反向起爆各孔汇集的导爆管。

9.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤（4）中为确保各孔爆后有充裕的排碴时间，采用了包含毫秒、半秒导爆管段发雷管共计10个段发的分段方式，除最先响的二个孔外，其余炮孔延期时间都在500ms。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征是：步骤（4）中爆破时第一部分先放掏槽孔，即1#、2#、3#、4#四孔分别用毫秒、半秒段发雷管1（ms）、6（ms）、2（Hs）、3（Hs）段先响，5—13#九个孔分别用半秒段发雷起爆：5#、6#、7#三孔用4（Hs）、8#孔用5（Hs）、9#孔用6（Hs）、10#孔用7（Hs）、11#孔用8（Hs）、12#、13#孔用9（Hs），保证起爆顺序及延期时间。