CN106679522B - 一种互层岩体的高效台阶爆破方法 - Google Patents
一种互层岩体的高效台阶爆破方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106679522B CN106679522B CN201710169030.9A CN201710169030A CN106679522B CN 106679522 B CN106679522 B CN 106679522B CN 201710169030 A CN201710169030 A CN 201710169030A CN 106679522 B CN106679522 B CN 106679522B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alternating layers
- rock mass
- blasthole
- blast
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
- F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
- F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种互层岩体的高效台阶爆破方法，涉及岩体爆破技术领域，该方法包括如下步骤：步骤一，初步分析爆破区的地质构造；步骤二：详细了解爆破区的空间信息和互层结构；步骤三，测试爆破区主要地层的岩石力学性质，简化互层空间信息，建立爆破数值模型，分析能量泄露区域；步骤四，根据模拟结果优化炮孔装药结构，采用分段差异密度装药方法进行装药。本发明以数值分析为手段高效探寻主要能量泄露区，采用分段差异密度装药方法，有效减少全孔装药或普通分段装药存在的大块率高、根底多、炸药耗费量大问题，同时该发明还有助于减少野外爆破作业时间，具有流程简单，成本低，现场可操作性好，适应性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及岩体爆破技术领域，具体涉及一种互层岩体的高效台阶爆破方法。
背景技术
在露天矿山开采过程中，爆破是剥离矿体上覆岩层的常用方法，但由于地质构造形成过程中的巨大差异，常常使得岩层呈现出软硬相间多层重叠的复杂互层状态，如泥岩和砂岩层状岩体重复出现的现象，在此条件下现场作业往往缺乏分析互层空间分布情况，采用全孔装药结构，使得炮孔内的炸药不易与互层岩体达到最佳匹配，造成了爆破能量分布不均匀、泄漏等问题，岩体得不到预期的破碎，往往出现大块、根底、侧拉、后拉、飞石危害及爆堆不规整等问题，从而造成挖运作业效率低，二次处理成本高、安全风险大等不利后果。互层状岩体普遍存在，已成为影响爆破企业安全管理、成本控制、节能降耗的薄弱环节。
如上所述，对于露天矿山互层岩体爆破存在互层岩体产状判断不清、炸药与互层岩体匹配不佳，过于粗放全炮孔装药爆破等问题，行业内解决复杂互层岩体爆破问题一般有以下处理方式：
(1)采用辅助炮孔或采用辅助药包，当爆破台阶顶部岩层坚固系数较大时，在主炮孔间适当增加辅助炮孔，或在堵塞段内放置辅助药包，与主炮孔一同起爆。如中国发明专利2015105171491所述，确定辅助炮孔、确定辅助炮孔的深度、给炮孔选择不同的炸药，通过在深孔炮孔排间布置辅助炮孔的方式克服大块率偏高的问题；再如中国发明专利2015107971951所述，在主药包底部与辅助药包底部分别放置起爆药包，起爆药包采用反向起爆以减少台阶顶部大块，这两种采用辅助炮孔或采用辅助药包爆破的方法均存在成本较高、现场作业时间长的问题。
(2)优化起爆网路，采用微差起爆网路：如中国发明专利2012100461032所述，对开设在台阶上的炮孔采用数码电子雷管进行孔间微差间隔起爆，其中对同一排炮孔中的各个炮孔，按照每米孔距1-5ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施孔间微差间隔起爆，对排间的各炮孔，按照每米排距10-30ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施排间微差间隔起爆，并且对于至少一个炮孔，内部采用多个起爆弹或间隔装药的方式设置；再如中国发明专利2016101038467所述，选用岩石乳化炸药和非电延期导爆雷管，采用石粉间隔装药结构，使用串并联连接方式逐孔微差爆破网络。这两种爆破方法均以改变爆破岩块抛掷方向，改善碰撞破碎效果；或采用简单分段装药，根据经验粗略地确定分段装药长度进行装药起爆，以改善爆破效果，该方法爆破参数设计多依据施工经验，不能从根源上解决复杂互层岩体爆破问题，爆破不确定性仍然存在。
(3)全孔装药爆破，通过增加二次处理投入、扩大警戒距离等方式满足挖装及安全防护需要，该方法成本高、作业效率低。
发明内容
针对露天矿山互层岩体爆破时出现大块率高的问题，本发明提供一种以降低互层岩体爆破时大块、根底、侧拉、后拉、飞石的危害，同时改善爆破质量的高效互层台阶爆破方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
1、一种互层岩体的高效台阶爆破方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：通过现有地质资料初步分析爆破区的地质构造；
步骤二：对已施工的炮孔或钻孔进行窥视并利用地质雷达探测的方法详细了解爆破区空间信息和互层结构,采用从台阶剖面、岩层走向和倾向窥视炮孔的方式确定爆破区内互层的空间分布情况；
步骤三：测试爆破区主要地层的岩石力学性质，简化互层空间信息，建立爆破数值模型，分析能量泄露区域,在建立爆破数值模型时以地层厚度及力学性质作为主要地层的判断依据，简化地层构成，建立爆破数值模型，通过数值分析结果确定炸药能量泄露区域；
步骤四：根据模拟结果优化炮孔装药结构，采用分段差异密度装药方法进行装药，使得炮孔长度方向上能量分布均匀，达到互层岩体的控制性爆破技术指标,分段差异密度装药方式在设计炮孔装药结构时要以能量泄露最多处的地层作为分段装药的界限。
为更好的实现本发明，可进一步地，
所述方法步骤二中，采用钻孔窥视仪对已施工的炮孔或钻孔探测的方式分析确定爆破区互层结构。
所述方法步骤四中，在炮孔能量泄露层的下方坚硬岩体中采用密度为1.05-1.25t/m3混装乳化炸药进行耦合装药，在能量泄露层上方岩体中采用密度0.8-0.85t/m3膨化硝铵药柱进行径向不耦合装药。
所述炮孔或者钻孔中能量泄露区域最多处设置隔离层。
所述隔离层为空气间隔器或岩屑隔离层。
建立所述爆破数值模型，分析能量泄露区域是通过LS-DYNA数值分析软件进行分析处理。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1、本发明通过观察现有台阶断面及对已有炮孔进行窥视，可快速、准确、低成本的了解互层岩体的空间分布情况；
2、以数值分析为手段可高效探寻主要能量泄露区，分段差异密度装药方法能有效减少全孔装药或普通分段装药存在的大块率高、根底多、炸药耗费量大的问题；
3、该发明还有助于减少野外爆破作业时间，具有流程简单，成本低，现场可操作性好，适应性强的优点。
附图说明
图1是本发明互层岩体高效台阶爆破方法的流程图；
图2是本发明互层岩体分布断面图；
图3是本发明爆破区中心炮孔装药结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但本发明的实施方式不限于此。
最优实施例：以某露天煤矿为例解释说明本发明的爆破方法，以下结合附图具体说明：
如图1所示，一种互层岩体的高效台阶爆破方法，其实施步骤如下：
S01：通过现有地质资料初步分析爆破区的地质构造；
如图2所示，该露天煤矿台阶高度为10m，主采煤层6倾角0～5°之间，其顶板岩层存在明显的互层现象，初步分析该煤矿台阶中部有软弱岩层13的存在，导致爆破能量泄漏，出现飞石、大块多、根底多的问题，不符合露天煤矿质量标准化管理要求。
S02：对已施工的炮孔或钻孔进行窥视并利用地质雷达探测的方法详细了解爆破区空间信息和互层结构；
在本实施例中，观察爆破区台阶坡面初步确定各层岩性，首先利用地质雷达探测地层结构，之后使用全站仪或激光测距仪测量各岩层厚度，并在爆破区岩层走向及倾向的边界和中心位置各选3-5个炮孔或钻孔进行窥视，以详细了解爆破区内岩层分布情况。
优选地，在本实施例中炮孔7的直径为138mm，长度为11m,超深8为1.0m。
如图2所示，探测并分析出本实例地层由上至下的岩性依次为：粗砂岩1、中砂岩2、泥岩3、炭质泥岩4、粉砂岩5和细砂岩6。
S03：测试爆破区主要地层岩石力学性质，简化互层空间信息，建立爆破数值模型，分析能量泄露区域；
如图2所示，在本实施例中，测试了粗砂岩1、中砂岩2、泥岩3、炭质泥岩4、粉砂岩5和细砂岩6的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内摩擦角以及内聚力，根据测试结果将相邻相似抗压强度的岩层进行合并，本实施例中的泥岩3和炭质泥岩4可合并为1层，以此简化并建立地质模型。通过LS-DYNA等数值分析软件进行爆破模拟分析，可知泥岩3和炭质泥岩4合并后的层位A为主要的能量泄露区。
S04：根据模拟结果优化装药结构，采用分段差异密度装药方法，使得炮孔长度方向上能量分布均匀，达到互层岩体的控制性爆破技术指标。
如图3所示，在本实施例中，采用分段差异密度装药方法，在能量泄露层12的下方坚硬岩体中使用密度为1.15t/m3的混装乳化炸药9进行耦合装药，在能量泄露层12上方岩体中采用密度为0.83t/m3的膨化硝铵药柱10进行径向不耦合装药。
经设计，炮孔7下段L1装药长度为4.0m，中间L2长度2.0m使用空气间隔器11进行隔离，还可以使用岩屑作为隔离层进行隔离，炮孔7上段L3装药长度为4.0m，填塞段13长度为3.0m，为减少能量泄露，上层膨化硝铵药柱10尽量远离能量泄露层12，即S5尽可能大，但同时还需确保填塞段13长度能有效堵塞炮孔7，S5也可结合爆破理论通过数值分析进行合理确定，本实施例确定S5的长度为0.2m。
本实施例中炮孔7装药结构设计为单个，其他的根据岩层倾角及岩层厚度变化，调整装药参数以完成整个爆破区约50个炮孔的装药结构设计。
使用本发明方法爆破后，爆堆规整，块度均匀，无飞石；每30m为一点进行实测，采后平盘平整度误差不超过±0.5m，符合露天煤矿质量标准化管理要求。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种互层岩体的高效台阶爆破方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：通过现有地质资料初步分析爆破区的地质构造；
步骤二：对已施工的炮孔或钻孔进行窥视并利用地质雷达探测的方法详细了解爆破区空间信息和互层结构,采用从台阶剖面、岩层走向和倾向窥视炮孔的方式确定爆破区内互层的空间分布情况；
步骤三：测试爆破区主要地层的岩石力学性质，简化互层空间信息，建立爆破数值模型，分析能量泄露区域,在建立爆破数值模型时以地层厚度及力学性质作为主要地层的判断依据，简化地层构成，建立爆破数值模型，通过数值分析结果确定炸药能量泄露区域；
步骤四：根据模拟结果优化炮孔装药结构，采用分段差异密度装药方法进行装药，使得炮孔长度方向上能量分布均匀，达到互层岩体的控制性爆破技术指标,分段差异密度装药方式在设计炮孔装药结构时要以能量泄露最多处的地层作为分段装药的界限。
2.根据权利要求1所述一种互层岩体的高效台阶爆破方法，其特征在于：所述方法步骤二中，采用钻孔窥视仪对已施工的炮孔或钻孔探测的方式分析确定爆破区互层结构。
3.根据权利要求1所述一种互层岩体的高效台阶爆破方法，其特征在于：所述方法步骤四中，在炮孔能量泄露层的下方坚硬岩体中采用密度为1.05-1.25t/m3混装乳化炸药进行耦合装药，在能量泄露层上方岩体中采用密度0.8-0.85t/m3膨化硝铵药柱进行径向不耦合装药。
4.根据权利要求1所述一种互层岩体的高效台阶爆破方法，其特征在于：在所述炮孔或者钻孔中能量泄露区域最多处设置隔离层。
5.根据权利要求4所述一种互层岩体的高效台阶爆破方法，其特征在于：所述隔离层为空气间隔器或岩屑隔离层。
6.根据权利要求1所述一种互层岩体的高效台阶爆破方法，其特征在于：建立所述爆破数值模型，分析能量泄露区域是通过LS-DYNA数值分析软件进行分析处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710169030.9A CN106679522B (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 一种互层岩体的高效台阶爆破方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710169030.9A CN106679522B (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 一种互层岩体的高效台阶爆破方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106679522A CN106679522A (zh) | 2017-05-17 |
| CN106679522B true CN106679522B (zh) | 2018-10-23 |
Family
ID=58826191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710169030.9A Expired - Fee Related CN106679522B (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 一种互层岩体的高效台阶爆破方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106679522B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107328327A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-11-07 | 广东锡源爆破科技股份有限公司 | 软硬夹杂层状岩体深孔台阶爆破的炮孔装药结构及其方法 |
| PL3746631T3 (pl) | 2018-01-29 | 2024-04-29 | Dyno Nobel Inc. | Systemy do automatycznego ładowania otworów strzałowych i powiązane z nimi sposoby |
| CN108802802B (zh) * | 2018-04-24 | 2019-12-17 | 福建金东矿业股份有限公司 | 一种矿产资源局部区域定性方法 |
| CN110529117B (zh) * | 2019-06-24 | 2021-02-26 | 中国矿业大学 | 一种露天矿爆破冲击载荷模拟试验方法 |
| CN113899270B (zh) * | 2019-12-10 | 2023-05-05 | 四川中鼎爆破工程有限公司 | 一种爆破施工用孔洞探测装置及测量方法 |
| CN111307004A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-19 | 葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司 | 一种爆破设计参数优化方法 |
| CN111879194B (zh) * | 2020-09-02 | 2021-03-30 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种适用于软硬结构面相间岩体的爆破方法 |
| CN113515793B (zh) * | 2021-05-14 | 2024-04-26 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于岩性分布的炮孔装药结构设计方法 |
| CN113819820B (zh) * | 2021-08-30 | 2022-07-15 | 北京科技大学 | 一种不耦合装药结构、方法、应用及爆破方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102495434A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 成都畅达通地下工程科技发展有限公司 | 地下工程超前地质预报的方法 |
| CN102926757A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-02-13 | 中铁五局（集团）有限公司 | 山岭软弱大跨隧道两台阶四步开挖支护的施工方法 |
-
2017
- 2017-03-21 CN CN201710169030.9A patent/CN106679522B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102495434A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 成都畅达通地下工程科技发展有限公司 | 地下工程超前地质预报的方法 |
| CN102926757A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-02-13 | 中铁五局（集团）有限公司 | 山岭软弱大跨隧道两台阶四步开挖支护的施工方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "地质雷达在雷锋破碎带探测中的研究应用";郝全明 等;《内蒙古煤炭经济》;20161225(第24期);第156页 * |
| "砂岩、泥岩互层地质路基爆破施工工艺";吴文明;《公路交通科技（应用技术版）》;20150415(第4期);第51-52页 * |
| "高沁高速公路路基石方爆破设计方案";aaov52;《豆丁网http://www.docin.com/p-1652540947.html》;20160624;第6页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106679522A (zh) | 2017-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106679522B (zh) | 一种互层岩体的高效台阶爆破方法 | |
| CN110779403B (zh) | 一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法 | |
| CN106524844B (zh) | 一种盾构隧道沿线孤石勘查和爆破处理的施工方法 | |
| CN109029168B (zh) | 一种井下悬顶的爆破处理方法 | |
| CN102809330B (zh) | 高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法 | |
| CN105157492B (zh) | 基岩保护层双预裂控制爆破结构与方法 | |
| CN107289828A (zh) | 一种露天矿爆破效果评价方法 | |
| CN105863638A (zh) | 一种冲击地压倾向煤层瓦斯异常涌出治理方法 | |
| CN108151596A (zh) | 引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法 | |
| CN110206547B (zh) | 适应于深部地层及高应力区域竖井掘进与支护的方法 | |
| CN104296609B (zh) | 深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法 | |
| CN104240133A (zh) | 地采转露采矿山采空区崩落爆破处理效果验收方法 | |
| CN110006300A (zh) | 一种软岩、大倾角隧道锚数码雷管爆破开挖的方法 | |
| CN109737846A (zh) | 一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法 | |
| CN113390309A (zh) | 一种干旱区露天煤矿复杂岩体爆破方法 | |
| US20230417526A1 (en) | Efficient cut blasting method for medium-length holes in deep high-stress rock roadway based on crustal stress induction effect | |
| CN110553559B (zh) | 一种利用液态二氧化碳相变控制爆堆属性的方法 | |
| CN109870082A (zh) | 一种中风化砂岩层石方松动爆破开挖施工方法 | |
| CN112378300B (zh) | 一种矿岩混合爆区分离爆破方法 | |
| CN114322686A (zh) | 一种暗挖隧道安全爆破的起爆网路架构及控制方法 | |
| CN207797897U (zh) | 软硬夹杂层状岩体深孔台阶爆破的炮孔装药结构 | |
| CN108627057B (zh) | 一种厚大矿体拉槽爆破方法 | |
| CN109539913A (zh) | 一种用于进路充填采矿中的螺旋式掏槽孔的布置方法 | |
| CN114441347B (zh) | 一种顶板深孔预裂爆破孔裂隙发育半径测定方法 | |
| Chen et al. | Optimal design of presplit blasting network of deep concave open-pit mine slope with heterogeneous complex rock mass |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181023 Termination date: 20210321 |