CN106767212B - 一种双区掏槽炮孔布置结构及其应用的爆破成井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双区掏槽炮孔布置结构及其应用的爆破成井方法，包括以天井自由面中心对称布置的两个爆破掏槽孔区，所述爆破掏槽孔区包括一个中心装药孔和围绕中心装药孔布置的若干空孔，在所述两个爆破掏槽孔区的外周设有一圈周边孔；其中，所述中心装药孔及周边孔填装炸药，所述爆破掏槽孔区和周边孔之间还设有若干辅助孔，所述辅助孔填装炸药。本方法工序简单、操作容易、一次成井高度大、可靠性高、成井效果好、钻孔数目少、单耗低、爆破震动小。

Description

一种双区掏槽炮孔布置结构及其应用的爆破成井方法

技术领域

本发明属于矿山爆破技术，具体涉及一种爆破成井方法，特别是一种双区掏槽炮孔布置结构及其应用的爆破成井方法。

背景技术

天井掘进是地下矿山、隧道通风、水利排水施工中的主要环节，由于施工要求高和作业难度大而被公认为一项关键技术。天井掘进传统施工方法有普通法、吊罐法、爬罐法等，然而这些方法都因其严重的缺陷而无法广泛应用，钻孔爆破施工法由于作业条件好、工效高、速度快、安全性高、良好的适用性和经济性，而成为了目前主要的一种天井掘进方式。

目前，国内外钻爆法天井施工按爆破工艺分为平行空孔法(直孔掏槽成井法)和球形药包漏斗法(VCR法)两种；平行空孔法要求较高的钻孔精确度，球形药包漏斗法允许钻孔存在一定的偏移，但它存在单次所爆分段高度低和装药困难等缺陷。对于中深孔爆破一次成井，主要采用平行空孔法进行施工，然而由于爆破作业仅有一个或两个作业面，岩石夹制作用大，再加上传统的掏槽方式要求钻孔数目多且精确度高，导致我国爆破一次成井高度受限，爆破效果差，同时由于爆破量小，小区域内爆破装药量大，爆破作业时产生的噪声和震动对周围环境、建筑物破坏力强，对居民生活影响较大。

传统爆破成井的装药结构，为了保证爆破的成功率，减少岩石夹制性对爆破效果的影响，常采用孔内延期+孔外延期的多层多次不连续装药结构，这不仅装药过程复杂，且耗时耗力，可操作性差；另外，对于天井多次爆破，每次爆破后得重新量孔、洗孔、堵塞；对于盲天井爆破，则天井爆破过程更为繁琐复杂。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有天井爆破技术存在较大局限性的不足，提供一种天井高度大、可靠性高、钻孔数目少且容易、单耗低、爆破震动小的双区掏槽炮孔布置结构及其应用的爆破成井方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种双区掏槽炮孔布置结构，包括以天井自由面中心对称布置的两个爆破掏槽孔区，所述爆破掏槽孔区包括一个中心装药孔和围绕中心装药孔布置的若干空孔，在所述两个爆破掏槽孔区的外周设有一圈周边孔；其中，所述中心装药孔及周边孔填装炸药。

进一步的，所述两个爆破掏槽孔区相邻设置，并且具有至少一个共用的空孔。

进一步的，所述空孔按照圆形或多边形均匀布置在中心装药孔周边。

在本发明中，所述爆破掏槽孔区和周边孔之间还设有若干辅助孔，所述辅助孔填装炸药。

进一步的，所述中心装药孔和周边孔的孔径为76-110mm，所述空孔的孔径为102-165mm。

进一步的，所述中心装药孔的孔深超过其他孔50-110cm。

进一步的，所述中心装药孔之间的孔距为0.5-0.8m，围绕同一中心装药孔的空孔数量为5-8个，所述周边孔之间的孔距为0.5-1.0m。

本发明还公开了一种利用上述双区掏槽炮孔布置结构的爆破成井方法，包括如下步骤，

步骤一、在天井自由面的中间位置，以自由面中心对称布置钻凿两个中心装药孔；

步骤二、分别以步骤一中的两个中心装药孔为中心，在每个中心装药孔的周围钻取空孔，所述空孔以中心装药孔为中心呈圆形或正多边形均匀排列成爆破掏槽孔区，两个爆破掏槽孔区相连且共用其中一孔或一边；

步骤三、在天井自由面的边界钻取周边孔，在周边孔和步骤二的爆破掏槽孔区之间钻若干辅助孔；

步骤四、对中心装药孔、辅助孔及周边孔进行装药和连线；

步骤五、起爆，爆炸的顺序是先内后外，爆破掏槽孔区两个中心装药孔之间的起爆间隔时间为100-200ms，形成“双区掏槽”方式，外侧的辅助孔与中心装药孔之间的起爆间隔时间为1s以上。

进一步的，所述中心装药孔、辅助孔、空孔及周边孔均是采用凿岩台车钻取的上向平行竖直孔。

进一步的，所述步骤四中的装药过程如下：

对爆破掏槽孔区的两个中心装药孔先进行装药，在孔底装填起爆药包或起爆雷管，然后连续装填炸药，在距孔口3.0-4.0m位置时，再装入一个起爆药包或起爆雷管，然后连续装填炸药，并用堵塞物堵塞孔口，堵塞长度为0.9-1.2m，同时导爆索沿中心装药孔全长铺设，同时导爆索沿炮孔全长铺设，将孔内所有起爆药包或起爆雷管串联；

以同样的方法装填其余需要填装炸药的孔，其余需要填装炸药的孔的堵塞长度为1.2-1.5m。

本发明具有如下有益效果：

(1)降低了炮孔精确度要求，提升了爆破成井高度。

本发明采用“8字型”的双区掏槽炮孔结构，再加上炮孔间距拉大，极大的削弱了钻孔小范围偏斜对爆破效果的影响；主要使用上向凿岩台车打设炮孔，相比下向潜孔钻机，更好的改善了炮孔的偏斜情况；从而大大缓解了传统掏槽方式对炮孔精确度的要求，加大了炮孔设计深度，提升了爆破一次成井高度，突破了目前爆破一次成井技术的瓶颈，进一步改善了天井掘法钻爆法的适用性。

(2)提升爆破一次成井的可靠性。

本发明采用双区掏槽方式，将传统的天井掏槽区域分散到两个小区域内，两个小区域内装药孔进行逐孔起爆，这样即使一个区域出现掏槽失败的现象，另一个区域也会进行接力和补偿；从而两个掏槽区域形成掎角之势，大大提升了天井爆破掏槽区域的成功率，而掏槽区爆破作为天井爆破能否成功的关键，因此双区掏槽大大提升了爆破一次成井的可靠性。

(3)降低了炸药单耗和爆破振动。

本发明采用“8字型”双区掏槽的空孔布置形式，使传统的外围多个装药孔向中心大空孔爆破的形式，转变为只需两个中心小孔径炮孔装药的结构，大大减少了炸药用量，降低了炸药单耗，提升了天井掘进钻爆法的经济性；而且由于正多边形布置的空孔形成了闭合自由面，因而大大降低了拉槽区的爆破振动效应。周边孔段别对称布置，较好的减缓了传统同圈同时起爆方式导致的爆破振动效应，小间距布置的周边孔也形成一道闭合自由面，对天井爆破起到了一定的减振作用。

(4)简化了传统爆破成井的装药结构。

本发明装药采用孔内连续装药，孔外延期爆破技术，可操作性，且只需一次装药，大大精简了爆破成井的装药结构和工艺。

(5)改善了天井爆破效果

本发明的中心爆破掏槽孔区的小药量爆破方式，减缓了传统天井爆破粉矿的现象，减少了矿石的损失；周边孔同段别对称布置的形式，优化了爆破对补偿空间的利用，扩大了天井可爆范围，也进一步弱化了天井爆破的粉矿现象和天井壁面的超挖现象；另外，周边孔采用均匀布置的小直径炮孔，也保证了成井壁面的光滑性。

综上所述，本发明是一种工序简单、操作容易、一次成井高度大、可靠性高、成井效果好、钻孔数目少、单耗低、爆破震动小的深孔爆破一次成井方法。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的一种双区掏槽炮孔布置结构示意图。

图2为图1中的A向剖视图，具体为天井中心点的剖面示意图，表现孔内炸药填装示意。

图3为实施例中采用的雷管段别分布示意图。

图中标号：

图中标号：1-第一中心装药孔，2-第二中心装药孔，3-第一辅助孔，4-第二辅助孔，5-空孔，6-周边孔，7-起爆雷管或起爆药包，8-炸药，9-堵塞物，10-导爆索，11-导爆管线，100-天井自由面。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的一种双区掏槽炮孔布置结构为本发明的一种优选方案，在天井自由面100的中心布置两个爆破掏槽孔区，在天井自由面100的边缘位置设置一圈周边孔6，将天井自由面包围。

两个爆破掏槽孔区中心分别为第一中心装药孔1和第二中心装药孔2，分别以第一中心装药孔1或第二中心装药孔2为中心设置若干空孔5，形成两个相邻设置的圆形或正多边形爆破掏槽孔区，相邻的爆破掏槽孔区之间通过具有至少一个共用的空孔。如图1所示，本实施例中的第一中心装药孔1和第二中心装药孔2以天井自由面100的中心对称布置，在第一中心装药孔1和第二中心装药孔2的外周分别设置六个空孔，按照正六边形的六个角点位置布置形成两个爆破掏槽孔区，两个爆破掏槽孔区的空孔同样以天井自由面100的中心对称布置，其中有两个空孔为两个爆破掏槽孔区共用。

本实施例在爆破掏槽孔区和周边孔之间还设第一辅助孔3和第二辅助孔4，第一辅助孔3和第二辅助孔4以两个中心装药孔的连线对称布置，第一辅助孔3和第二辅助孔4起到对爆破掏槽孔区爆破后进行接力、补偿和扩大的目的。

本实施例中的第一中心装药孔1、第二中心装药孔2、第一辅助孔3、第二辅助孔4以及周边孔6填装炸药，其中，第一中心装药孔1、第二中心装药孔2和周边孔6的孔径为76-110mm，空孔5的孔径为102-165mm，第一中心装药孔1、第二中心装药孔2的孔深超过其他孔50-110cm，第一中心装药孔1和第二中心装药孔2之间的孔距为0.5-0.8m，围绕同一中心装药孔的空孔数量为5-8个，周边孔之间的孔距为0.5-1.0m，周边孔的数量根据孔距及天井自由面的周长确定。

如图2所示，本实施例的第一中心装药孔1和第二中心装药孔2的孔内采用连续装药，须在孔底和离孔口3-4m位置各装一发起爆雷管或起爆药包7，起爆雷管或起爆药包7分别通过导爆管线11与外部的起爆器连接，然后在孔内连续填装炸药8，导爆索10沿中心装药孔全长铺设，将两处的起爆雷管或起爆药包7串联，炮孔堵塞根据炮孔装药方向采用炮泥或河沙等堵塞物9填充堵塞；雷管脚线连接起爆网络，在确认联线无误后进行起爆。具体关于雷管的起爆控制为爆破常用技术，本实施例在此不做赘述。

其他填装炸药的孔可根据装药量情况调整为不连续装药结构，提高炸药填装效率。

本实施例利用上述双区掏槽炮孔布置结构进行爆破成井方法包括如下步骤：

步骤一、使用中深孔凿岩台车，在天井自由面的中间位置，以作业面中心对称钻取两个中心装药孔，中心装药孔之间的孔间距为0.5-0.8m，孔径为76-110mm，两个中心装药孔的孔深比其它炮孔要加深50-110cm。

步骤二、以步骤一中的两个中心装药孔作为中心定位孔，分别在每个中心装药孔的周围以正六多边形钻取六个竖直方向平行的空孔，空孔之间的孔径为102-165mm；空孔连成的两个正多边形相连且共用一边，构成“8字型”双区掏槽孔区布置，所有的炮孔通过中深孔凿岩台车打上向平行孔，都互相平行。

步骤三、在天井自由面的边界钻8-12个周边孔，在周边孔和步骤二的爆破掏槽孔区之间钻第一辅助孔和第二辅助孔；辅助孔布置以达到对掏槽区进行接力、补偿和扩大的目的，8-12个周边孔均匀分布在天井边界上，孔距为0.5-1.0m，孔径为76-110mm。

步骤四、装药和连线。对爆破掏槽孔区的两个中心装药孔先进行装药，在孔底装填起爆药包或起爆雷管，然后连续装填炸药，在距孔口3.0-4.0m位置时，再装入一个起爆药包或起爆雷管，然后连续装填炸药，并用堵塞物堵塞孔口，堵塞长度为0.9-1.2m，同时导爆索沿炮孔全长铺设，同时导爆索沿炮孔全长铺设，将孔内所有起爆药包或起爆雷管串联。将起爆雷管的脚线连接起爆网络，在确认联线无误后进行起爆。

以同样的方法装填其余需要填装炸药的孔，其他孔的堵塞长度为1.2-1.5m，也可根据装药量情况采用不连续装药方式。

步骤五、起爆。炮孔起爆顺序是先内后外，爆破掏槽孔区两个中心装药孔之间的起爆间隔时间为100-200ms，形成“双区掏槽”方式，外侧的辅助孔与中心装药孔之间的起爆间隔时间为1s以上。

采用上述方法在某地下矿山-485m水平，设计盲天井高度为13.5m，断面为圆形，直径为2.0m的天井自由面进行爆破。

采用凿岩台车打设上向平行炮孔，两个中心装药孔采用76mm直径的炮孔，空孔采用105mm直径的炮孔，通过先打76mm孔径的炮孔，然后依次刷大至89mm和105mm的方式实现。根据补偿空间原理，确定炮孔1和炮孔2间距为0.5m，空孔采用相连的正六边形布置，空孔之间的孔间距为0.29m，辅助孔和最近空孔之间的间距都为0.3m，周边孔间距为0.52m。第一中心装药孔和第二中心装药孔均较其他孔加深0.6m(1/2钎杆)。

爆破器材采用粉状铵油炸药和普通导爆管雷管，导爆管雷管延期时间为国标GB19417-2003《导爆管雷管》所述的第3系列毫秒延期导爆管雷管和半秒延期系列导爆管雷管，通过自带的导爆管连接引爆。爆破一次成井的起爆炮孔数目、雷管段别和装药量等结合参见图3及下表：

效果表明，爆破一次成井达到了设计要求，且天井壁面光滑，相比传统方法，大大减少了凿岩成本和炸药量，简化了操作流程和工艺，弱化了爆破振动效应。

需要明确的是，以上描述的仅是本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡是基于本发明的技术方案和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双区掏槽炮孔布置结构，其特征在于，包括以天井自由面中心对称布置的两个爆破掏槽孔区，所述爆破掏槽孔区包括一个中心装药孔和围绕中心装药孔布置的若干空孔，在所述两个爆破掏槽孔区的外周设有一圈周边孔；其中，所述中心装药孔及周边孔填装炸药；

所述两个爆破掏槽孔区相邻设置，并且具有至少一个共用的空孔。

2.根据权利要求1所述的一种双区掏槽炮孔布置结构，所述空孔按照圆形或多边形均匀布置在中心装药孔周边。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的一种双区掏槽炮孔布置结构，所述爆破掏槽孔区和周边孔之间还设有若干辅助孔，所述辅助孔填装炸药。

4.根据权利要求3所述的一种双区掏槽炮孔布置结构，所述中心装药孔和周边孔的孔径为76-110mm，所述空孔的孔径为102-165mm。

5.根据权利要求4所述的一种双区掏槽炮孔布置结构，所述中心装药孔的孔深超过其他孔50-110cm。

6.根据权利要求5所述的一种双区掏槽炮孔布置结构，所述中心装药孔之间的孔距为0.5-0.8m，围绕同一中心装药孔的空孔数量为5-8个，所述周边孔之间的孔距为0.5-1.0m。

7.一种权利要求1-6中任一项的双区掏槽炮孔布置结构的爆破成井方法，其特征在于包括如下步骤，

步骤一、在天井自由面的中间位置，以自由面中心对称布置钻两个中心装药孔；

步骤二、分别以步骤一中的两个中心装药孔为中心，在每个中心装药孔的周围钻取空孔，所述空孔以中心装药孔为中心呈圆形或正多边形均匀排列成爆破掏槽孔区，两个爆破掏槽孔区相连且共用其中一孔或一边；

步骤三、在天井自由面的边界钻取周边孔，在周边孔和步骤二的爆破掏槽孔区之间钻若干辅助孔；

步骤四、对中心装药孔、辅助孔及周边孔进行装药和连线；

步骤五、起爆，爆炸的顺序是先内后外，爆破掏槽孔区两个中心装药孔之间的起爆间隔时间为100-200ms，形成“双区掏槽”方式，外侧的辅助孔与中心装药孔之间的起爆间隔时间为1s以上。

8.根据权利要求7所述的一种双区掏槽炮孔布置结构的爆破成井方法，所述中心装药孔、辅助孔、空孔及周边孔均是采用凿岩台车钻取的上向平行竖直孔。

9.根据权利要求7所述的一种双区掏槽炮孔布置结构的爆破成井方法，所述步骤四中的装药过程如下：

对爆破掏槽孔区的两个中心装药孔先进行装药，在孔底装填起爆药包或起爆雷管，然后连续装填炸药，在距孔口3.0-4.0m位置时，再装入一个起爆药包或起爆雷管，然后连续装填炸药，并用堵塞物堵塞孔口，堵塞长度为0.9-1.2m，同时导爆索沿中心装药孔全长铺设，将孔内所有起爆药包或起爆雷管串联；

以同样的方法装填其余需要填装炸药的孔，其余需要填装炸药的孔的堵塞长度为1.2-1.5m。