CN104457460B - 巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法，第一组装一台两用钻车，该钻车即可钻32mm的小直径普通钻孔，又能钻具有直径100mm以上的大直径钻孔；第二按巷道爆破设计方法设计炮眼布置图、炮眼参数设计表和爆破预期效果表；其中：掏槽眼设计为大直径空孔掏槽爆破方式；第三按照设计的炮眼布置图，用两用钻车同时打32mm的普通钻孔的和直径100mm以上的大直径钻孔；第四向钻孔中装填炸药，连接爆破网络；第五发爆器起爆，达到设计的爆破进尺。由于采用专用钻车使中心大钻孔和普通钻孔同时进行作业，使人们长期期望的大孔直眼掏槽快速爆破方法得到实现，具有钻孔少、装药少、爆破效率高优点。
Description
技术领域
本发明涉及巷道爆破施工技术。
背景技术
钻爆法在很长时间内，仍然是煤矿巷道掘进施工的主要方法。煤矿巷道工程中主要以8-23m2的中、小断面巷道为主。掘进施工中以2-3米的中深孔爆破为主，中深孔爆破的关键是掏槽方式的选择。根据研究，中深孔爆破最好掏槽方式是直眼掏槽，直眼掏槽时需要留有不装药的空孔来提高爆破自由面。目前的直眼掏槽的炮眼爆破图如图4所示。由于目前的钻机是32mm的小直径钻孔设计的，所以小直径空孔形成的自由面和爆破碎胀空间小，需要密集地钻若干小直径钻孔，影响施工速度，而且爆破效率低。
经研究人员对空孔效应和岩石破碎机理的研究，说明大直径空孔直眼掏槽爆破是一种有效的方法。但由于目前没有专门的大直径钻孔设备，所以还无法普遍实施。有的单独采用100mm以上的大直径潜孔钻机进行分次钻孔，但不能与普通钻孔同时进行作业，影响钻孔施工速度，而且来回调用两种钻车或钻机十分麻烦。
普通钻车一般是在钻车底盘上安装有1-2个钻臂，钻臂上布置有普通导轨式钻机，普通导轨式钻机可钻32mm的小直径普通钻孔，在巷道掘进施工中普遍采用。
现有的潜孔钻机多采用气动冲击器，气动冲击器又称风动冲击器或风动潜孔锤。气动冲击器直接与硬质合金柱齿钻头连接以冲击方式碎岩,以压缩空气为动力介质,利用压缩空气的能量产生连续冲击载荷。至目前还没有将气动冲击器用于普通钻车的例子。
发明内容
为解决巷道快速爆破的问题，本发明提出一种巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法。
一种巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法，其特征在于；
第一步，首先组装一台两用钻车，该钻车即可钻32mm的小直径普通钻孔，又能钻具有直径100mm以上的大直径钻孔；组装时，在现有普通钻车上增加一套大直径钻孔装置；大直径钻孔装置的构造是：
在钻车底盘的一侧固定一个升降架，升降架上安装有钻机导轨，钻机导轨上安装有旋转冲击装置和推进机构；
所述的升降架由一个平行四连杆机构和导轨升降油缸组成，导轨升降油缸斜置安装在平行四连杆机构的升降臂和钻车底盘之间，导轨升降油缸伸缩时使平行四连杆机构的升降臂带动钻机导轨下降或升起，从而调整凿孔作业高度；为了保证钻机导轨的稳定性，在钻车底盘上固定上固定有前立架和后立架，使钻机导轨在立架内上下滑动；
所述的旋转冲击装置是一个即带动钻杆旋转又实现钎头冲击的装置，由旋转器、中空钎杆、夹紧器和气动冲击器所组成；上述的旋转器的构造是，包括一个齿轮减速箱和旋转马达，齿轮减速箱的主动齿轮与旋转马达实现传动，齿轮减速箱的被动齿轮安装在一个空心轴上，要求空心轴的内径与中空钎杆外径相匹配；所述中空钎杆从空心轴中穿过，并由夹紧器将中空钎杆和空心轴夹紧在一起，使空心轴带动中空钎杆一起旋转；所述的气动冲击器安装在中空钎杆前端，从中空钎杆后端向气动冲击器供气，气动冲击器的前端安装有直径大于100mm以上的冲击旋转式钎头；旋转冲击装置与钻机导轨的安装结构是，在钻机导轨上设有一个可左右滑动的托板，将齿轮减速箱的底座安装在托板上；
所述的推进机构是一个链轮链条机构；链轮链条机构是在钻机导轨的前端安装有推进马达带动的齿轮减速箱，齿轮减速箱的输出轴设有主动链轮，钻机导轨后端设有回转链轮，将链条两端分别从回转链轮和主动链轮缠绕后固定在托板上，推进马达运转时链条牵动托板上的旋转冲击装置在导轨上做往复运动，完成前进后退动作；
上述的旋转马达和推进马达为风动马达或液压式马达；为了根据不同岩性来调整钻孔速度，在风动马达的进风管路或液压式马达的进油路上安装有节流调速阀；当使用风动马达时，风动马达和气动冲击器可共用一个高压风源；当使用液压马达时，需另设立液压源；
为了保证链条的张紧度，上述的链轮链条机构设有链条张紧器；
第二步，按巷道爆破设计方法设计巷道断面爆破图表，爆破图表至少包括炮眼布置图、炮眼参数设计表和爆破预期效果表；其中：
炮眼布置图表的辅助眼、二圈眼、底眼、周边眼按传统设计，掏槽眼设计为大直径空孔掏槽爆破方式，即在巷道断面中间或接近中间位置布置1—3个直径100mm以上的不装药的大直径直眼空孔，在大直径直眼空孔周围1.4-1.5m直径的周圈范围内布置8个普通直径32mm的小直径装药孔；大直径直眼空孔的深度应大于小直径装药孔深度300mm；并在每个大直径直眼空孔的孔底安装1.5Kg炸药；
起爆顺序设计为，首先起爆大直径直眼空孔周围的8个小直径掏槽眼，再起大直径直眼空孔底部炸药，然后从掏槽眼周圈向外依次起爆辅助眼、二圈眼，最后起爆底眼和周边眼；
第三步，按照设计的炮眼布置图，在巷道断面上布置炮孔位置，将两用钻车安置在工作面迎头，在打32mm的普通钻孔的同时，操作大直径钻孔装置，同时钻出直径100mm以上的大直径钻孔；
第四步，撤出两用钻车，按照设计的爆破参数表向钻孔中装填炸药，并按照爆破顺序安装上延期段发雷管，连接爆破网络；
第五步，启动发爆器起爆；起爆后，装药小直径掏槽孔先以中心空孔作为自由面进行爆破，中心空孔底部炸药再爆破，形成直径1.4-1.5m的槽腔，为辅助孔形成两个自由面创造条件，二圈眼、底眼和周边眼起爆依次爆破后，达到设计的爆破进尺。
本发明的积极效果如下：
一、由于采用组装的专用钻车施工中心大钻孔，而且使中心大钻孔和普通钻孔同时进行作业，提高钻孔施工速度，使人们长期期望的大孔直眼掏槽快速爆破方法得到实现。
二、将大直径钻孔深度加深300mm的深度，再在加深处预埋药包，使后续普通炮眼无底阻崩落，使炮眼利用率达到100﹪，解决了钻爆掘进时掏槽难、炮眼利用低的的关键问题，使大直径空孔直眼掏槽的优势得到了发挥。
三、大直径钻孔装置采用冲击加旋转的钻孔方式，即可适应硬岩，又可适应软岩，钻两个直径100mm以上的空孔可爆出一个直径一米以上的掏槽空间，可节省10个以上的普通直径的掏槽孔和辅助孔，它具有钻孔少、装药少、爆破效率高优点。
附图说明
图1是实施例的整车主视图；
图2是实施例的俯视图
图3是第二套钻孔装置的主视图；
图4是现有炮眼布置图；
图5是本发明炮眼布置图。
图例说明，1-冲击旋转式钎头，2-冲击器，3-中空钻杆，4-钻具旋转马达，5-空心轴，6-减速箱，7-夹紧器，8-回头链轮，9-后立架,10-钻孔器托板，11-钻机导轨，12-导轨升降油缸，13-平行四连杆机构，14-前立架，15-滑轮16-链条，17-主动链轮，18-钻孔器推进马达。
具体实施方式
一种大孔直眼掏槽快速爆破方法，如下：
一、组装一台专用两用钻车，两用钻车如图1、图2所示，该钻车即可钻32mm的小直径普通钻孔，又能钻具有直径100mm以上的大直径钻孔；组装时，在现有普通钻车19上增加一套大直径钻孔装置20；大直径钻孔装置20的构造是：
在普通钻车19底盘上固定一个升降架，升降架上安装有钻机导轨11，钻机导轨上11安装有旋转冲击装置和推进机构；
所述的升降架由一个平行四连杆机构13和导轨升降油缸12组成，导轨升降油缸12斜置安装在平行四连杆机构的升降臂和钻车底盘之间，导轨升降油缸12伸缩时使平行四连杆机构13的升降臂带动钻机导轨11下降或升起，从而调整凿孔作业高度；为了保证钻机导轨的稳定性，在钻车底盘上固定上固定有前立架14和后立架9，使钻机导轨11在立架内上下滑动；
如图3所示，所述的大直径钻孔装置20，是在一个升降架上安装有大直径爆破钻孔器；大直径爆破钻孔器的结构是，在钻机导轨11上安装有旋转冲击装置和推进机构；
所述的旋转冲击装置是一个即带动钻杆旋转又实现钎头冲击的装置，由旋转器、中空钎杆3、夹紧器7和气动冲击器2所组成；上述的旋转器的构造是，包括一个齿轮减速箱6和钻具旋转马达4，齿轮减速箱6的主动齿轮与旋转马达4实现传动，齿轮减速箱6的被动齿轮安装在一个空心轴5上，要求空心轴5的内径与中空钎杆3外径相匹配；所述中空钎杆3从空心轴5中穿过，并由夹紧器7将中空钎杆3和空心轴5夹紧在一起，使空心轴5带动中空钎杆3一起旋转；所述的气动冲击器2安装在中空钎杆3前端，从中空钎杆3后端向气动冲击器供气，气动冲击器2的前端安装有直径大于100mm以上的冲击旋转式钎头1；旋转冲击装置与钻机导轨11的安装结构是，在钻机导轨11上设有一个可左右滑动的钻孔器托板10，将齿轮减速箱6的底座安装在钻孔器托板10上；
所述的推进机构是一个链轮链条机构；链轮链条机构是在钻机导轨11的前端安装有钻孔器推进马达18带动的齿轮减速箱，齿轮减速箱的输出轴设有主动链轮17，钻机导轨11后端设有回头链轮8，将链条16两端分别从回头链轮8和主动链轮17缠绕后固定在钻孔器托板10上，钻孔器推进马达18运转时链条16牵动钻孔器托板10上的旋转冲击装置在钻机导轨11上做往复运动，完成前进后退动作；
上述的钻孔器推进马达18马达和钻具旋转马达4为风动马达或液压式马达；
为了根据不同岩性来调整钻孔速度，在风动马达的进风管路或液压式马达的进油路上安装有节流调速阀；当使用风动马达时，风动马达和气动冲击器2可共用一个高压风源；当使用液压马达时，需另设立液压源；
为了保证链条16的张紧度，上述的链轮链条机构设有链条张紧器；
二、按巷道爆破设计方法设计巷道断面爆破图表，爆破图表至少包括炮眼布置图、炮眼参数设计表和爆破预期效果表；其中：
炮眼布置图表的辅助眼、二圈眼、底眼、周边眼按传统设计，掏槽眼设计为大直径空孔掏槽爆破方式，即在巷道断面中间或接近中间位置布置1—3个直径100mm以上的不装药的大直径直眼空孔，在大直径直眼空孔周围1.4-1.5m直径的周圈范围内布置8个普通直径32mm的小直径装药孔；大直径直眼空孔的深度应大于小直径装药孔深度300mm；并在每个大直径直眼空孔的孔底安装1.5Kg炸药；
起爆顺序设计为，首先起爆大直径直眼空孔周围的8个小直径掏槽眼，再起大直径直眼空孔底部炸药，然后从掏槽眼周圈向外依次起爆辅助眼、二圈眼，最后起爆底眼和周边眼；
三、按照设计的炮眼布置图，在巷道断面上布置炮孔位置，将两用钻车安置在工作面迎头，在打32mm的普通钻孔的同时，操作大直径钻孔装置，同时钻出直径100mm以上的大直径钻孔；
四、撤出两用钻车，按照设计的爆破参数表向钻孔中装填炸药，并按照爆破顺序安装上延期段发雷管，连接爆破网络；
五、启动发爆器起爆；起爆后，装药小直径掏槽孔先以中心空孔作为自由面进行爆破，中心空孔底部炸药再爆破，形成直径1.4-1.5m的槽腔，为辅助孔形成两个自由面创造条件，二圈眼、底眼和周边眼起爆依次爆破后，达到设计的爆破进尺。
下面再根据某煤矿巷道爆破掘进现场的情况，说明本发明巷道断面爆破图表设计的一个实施例。
某煤矿拱形巷道掘进断面净高3600mm，其中腰线至拱顶2000mm，腰线以下1600mm；巷道断面面积S＝12.68m2；岩性为粉砂岩，普氏系数为6～8，密度为2500kg/m3，实测岩石内应力波速度约为3800m/s，表面锐利波速度为2000m/s；采用煤矿许用二级水胶炸药，其爆力为240mL，爆速为2500m/s，ρe＝1020kg/m3，药卷直径27mm、长度400mm，质量为300g/个。
如按照传统直眼掏槽爆破设计，炮眼直径全部采用d＝32mm时，炮眼深度l1＝2.2m时，参照《井巷设计与施工》(中国矿业大学出版社，董方庭)教材设计，爆破图表如下：
爆破参数说明表1-1
预期爆破效果表1-2
炮眼布置如图4所示。
按照本发明的大空孔的直眼掏槽爆破方案，普通炮眼直径全部采用d＝32mm，炮眼深度l1＝2.2m；中间空孔设计上下两个φ110mm的大直径孔，空孔深度2.5m，爆破图表如下：
爆破参数说明表2-1
预期的爆破效果表2-2
炮眼布置图如图5所示。
从以上实施例看出，通过本发明优化设计方案，在使用2个φ110mm的大孔的条件下，通过优化直眼掏槽爆破设计方案，减少了第三圈爆破眼，共减少了15个，减少炮眼长度约28m，单位炸药消耗量由1.68kg/m3降低到1.27kg/m3，每米节省炸药超过了5.0kg，炮孔的利用率也由原来的90％提高到了100％。
Claims (4)
1.一种巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法，其特征在于；
第一步、首先组装一台两用钻车，该钻车即可钻32mm的小直径普通钻孔，又能钻具有直径100mm以上的大直径钻孔；组装时，在现有普通钻车上增加一套大直径钻孔装置；大直径钻孔装置的构造是：
在钻车底盘上固定一个升降架，升降架上安装有钻机导轨，钻机导轨上安装有旋转冲击装置和推进机构；
所述的升降架由一个平行四连杆机构和导轨升降油缸组成，导轨升降油缸斜置安装在平行四连杆机构的升降臂和钻车底盘之间，导轨升降油缸伸缩时使平行四连杆机构的升降臂带动钻机导轨下降或升起，从而调整凿孔作业高度；为了保证钻机导轨的稳定性，在钻车底盘上固定有前立架和后立架，使钻机导轨在立架内上下滑动；
所述的旋转冲击装置是一个即带动钻杆旋转又实现钎头冲击的装置，由旋转器、中空钎杆、夹紧器和气动冲击器所组成；上述的旋转器的构造是，包括一个齿轮减速箱和旋转马达，齿轮减速箱的主动齿轮与旋转马达实现传动，齿轮减速箱的被动齿轮安装在一个空心轴上，要求空心轴的内径与中空钎杆外径相匹配；所述中空钎杆从空心轴中穿过，并由夹紧器将中空钎杆和空心轴夹紧在一起，使空心轴带动中空钎杆一起旋转；所述的气动冲击器安装在中空钎杆前端，从中空钎杆后端向气动冲击器供气，气动冲击器的前端安装有直径大于100mm以上的冲击旋转式钎头；旋转冲击装置与钻机导轨的安装结构是，在钻机导轨上设有一个可左右滑动的托板，将齿轮减速箱的底座安装在托板上；
所述的推进机构是一个链轮链条机构；链轮链条机构是在钻机导轨的前端安装有推进马达带动的齿轮减速箱，齿轮减速箱的输出轴设有主动链轮，钻机导轨后端设有回转链轮，将链条两端分别从回转链轮和主动链轮缠绕后固定在托板上，推进马达运转时链条牵动托板上的旋转冲击装置在导轨上做往复运动，完成前进后退动作；
第二步、按巷道爆破设计方法设计巷道断面爆破图表，爆破图表至少包括炮眼布置图、炮眼参数设计表和爆破预期效果表；其中：
炮眼布置图表的辅助眼、二圈眼、底眼、周边眼按传统设计，掏槽眼设计为大直径空孔掏槽爆破方式，即在巷道断面中间或接近中间位置布置1—3个直径100mm以上的大直径直眼空孔，在大直径直眼空孔周围1.4-1.5m直径的周圈范围内布置8个普通直径32mm的小直径装药孔；大直径直眼空孔的深度应大于小直径装药孔深度300mm；并在每个大直径直眼空孔的孔底安装1.5Kg炸药；
起爆顺序设计为，首先起爆大直径直眼空孔周围的8个小直径掏槽眼，再起爆大直径直眼空孔底部炸药，然后从掏槽眼周圈向外依次起爆辅助眼、二圈眼，最后起爆底眼和周边眼；
第三步、按照设计的炮眼布置图，在巷道断面上布置炮孔位置，将两用钻车安置在工作面迎头，在打32mm的普通钻孔的同时，操作大直径钻孔装置，同时钻出直径100mm以上的大直径钻孔；
第四步、撤出两用钻车，按照设计的爆破参数表向钻孔中装填炸药，并按照爆破顺序安装上延期段发雷管，连接爆破网络；
第五步、启动发爆器起爆；起爆后，装药小直径掏槽孔先以中心空孔作为自由面进行爆破，中心空孔底部炸药再爆破，形成直径1.4-1.5m的槽腔，为辅助孔形成两个自由面创造条件，二圈眼、底眼和周边眼起爆依次爆破后，达到设计的爆破进尺。
2.如权利要求1所述的巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法，其特征在于，第一步中的两用钻车用的旋转马达和推进马达为风动马达，在风动马达的进风管路上安装有节流调速阀；风动马达和气动冲击器共用一个高压风源。
3.如权利要求1所述的巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法，其特征在于，第一步中的两用钻车用的旋转马达和推进马达为液压式马达；在液压式马达的进油路上安装有节流调速阀。
4.如权利要求1所述的巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法，其特征在于，第一步中的两用钻车的链轮链条机构设有链条张紧器。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20160106 Termination date: 20191113 |