CN108413822A - 一种上向扇形中深孔减震爆破法 - Google Patents

一种上向扇形中深孔减震爆破法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种上向扇形中深孔减震爆破法，包括以下步骤：1)根据施工现状，确定爆破参数；2)布孔；3)钻孔与装药；4)爆破；其中所述爆破的方法为：多排中深孔毫秒微差爆破，爆破顺序为：排内炮孔组按照从中间向外侧依次爆破，排间按照由内向外形成V型自由面，来布置炮孔组的起爆顺序。本发明采用多排中深孔毫秒微差爆破法，通过控制起爆的顺序，形成多层V型自由面，因而在外层炮孔爆破时会具有三个临空面，可有效减少爆破夹制性和震动强度，保护地表建(构)筑物和人员的安全，减小对相邻采场或充填体破坏，有利于控制矿石的贫化率，也可能够显著降低炸药单耗，降低采矿成本。

Description

一种上向扇形中深孔减震爆破法
技术领域
本发明地下矿山开采爆破技术领域，具体涉及一种上向扇形中深孔减震爆破法。
背景技术
对于中厚-厚大矿体，目前国内外通常采用中深孔爆破回采，通过大规模爆破施工方法来提高生产效率。但是目前所用的中深孔爆破法多为单排一次爆破，这种爆破方法爆破时自由面少，最大单段药量大，导致爆破效果较差，大块率高；爆破时，后冲大易破坏后排待爆炮孔；爆破的夹制作用明显，震动强度大，常常破坏相邻采场，尤其是回采时容易破坏充填体，造成充填体混入矿石。特别的，对于浅埋中厚-厚大矿体回采时，爆破震动易造成对地表建(构)筑物开裂、管线破裂、地面沉降等一系列安全问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种上向扇形中深孔减震爆破法，解决爆破自由面少，震动强度大的问题。
本发明这种上向扇形中深孔减震爆破法，包括以下步骤：
1)根据施工现状，确定爆破参数；
2)布孔：在凿岩巷道内布置至少2排中深孔；将第一排炮孔从中间向两侧平均分成n组，不能平均分配的，将多余炮孔均匀划分在两边最外侧炮孔组，第一排正中间的炮孔组为起始炮孔组；将第二排炮孔从中间向两侧平均分成n+1组，不能平均分配的，将多余炮孔均匀划分在两边最外侧炮孔组；奇数排炮孔的分组与第一排分组一致，偶数排炮孔的分组与第二排一致；
3)钻孔与装药；
4)爆破：爆破采用多排一次毫秒微差爆破；爆破顺序为排内炮孔组按照从中间向外侧依次爆破；排间按照由内向外形成V型自由面，来布置炮孔组的起爆顺序。
所述第一排炮孔组n为5，炮孔排数为2排时，爆破顺序为：先爆破起始炮孔组，接着爆破与起始炮孔组相邻的炮孔组，形成第一层V型自由面，再接着爆破与第一层V型自由面相邻的炮孔组，形成第二层V型自由面，最后爆破与第二层V型自由面相邻的炮孔组；
所述第一排炮孔组n为5，炮孔排数为2排时，起爆与起始炮孔组相邻的炮孔组的顺序为从第一排到第二排；爆破与第一层V型自由面相邻的炮孔组的顺序为从第一排到第二排。
所述第一排炮孔组n为5，炮孔排数为3排时，爆破顺序为：先爆破起始炮孔组，接着爆破与起始炮孔相邻的炮孔组，形成第一层V型自由面，接着爆破第一排中与第一层V型自由面相邻的炮孔组，再接着爆破与第一层V型自由面相邻的第三排炮孔组，再接着爆破与第一层V型自由面相邻的第二排炮孔组，形成第二层V型自由面，然后爆破与第二层V型自由面相邻的炮孔组，形成第三层V型自由面，最后爆破与第三层V型自由面相邻炮孔组。
所述第一排炮孔组n为5，炮孔排数为3排时，起爆与起始炮孔组相邻的炮孔组的顺序为从第一排到第二排；爆破与第二层V型自由面相邻的炮孔组的顺序为从第二排到第三排。
所述的步骤1)中，根据《爆破安全规程》计算最大单段装药量。
所述的步骤2)中，每排中深孔呈扇形排布；所述的中深孔的孔径为80mm，孔深为10.5～29.5m，前倾角为90°，边孔角为40°，孔底距为2.8～3.0m，排间距为0.8～2.0m，与上一段分区的安全距离为0.7m。
所述步骤3)中，采用Sim1354型液压凿岩台车打上向扇形中深孔；用BQF-100装药器或者Normet MC605型装药台车进行连续柱状不耦合装药，炸药采用2#乳化炸药。
所述装药中的堵塞长度为：边孔堵塞长度为1m，从两侧的边孔开始，孔底按3m、6m的长度依次间隔堵塞。
所述步骤4)中，爆破时，排间微差为50～75ms。
本发明的有益效果：本发明采用多排中深孔一次爆破的方法，通过控制起爆的顺序，形成多层V型自由面，因而在外层炮孔爆破时会具有三个临空面，可有效减少爆破夹制性和震动强度，保护地表建(构)筑物和人员的安全，减小对相邻采场或充填体破坏，有利于控制矿石的贫化率，也可能够显著降低炸药单耗，降低采矿成本。而且这种爆破方法可以实现排内和排间挤压爆破，破碎效果好，可有效控制大块率。另外多段微差爆破，爆破后冲小，避免破坏相邻炮孔，对爆破施工组织影响较小。
附图说明
图1为实施例1爆破平面方案图；
图2为实施例1第一排炮孔的剖面图A-A；
图3为实施例1第二排炮孔的剖面图B-B；
图4为实施例2爆破平面方案图；
图5为实施例2第一排炮孔的剖面图C-C；
图6为实施例2第二排炮孔的剖面图D-D；
图7为实施例2第二排炮孔的剖面图E-E；
其中：1、炮孔；2、边孔角；3、凿岩巷道；4、孔底距；5、上一分段空区；6、安全距离；7、第一排炮孔；8、第二排炮孔；9、第三排炮孔；10、第一层V型自由面；11、第二层V型自由面；12、第三层V型自由面；a-m为第一排炮孔编号；a’-m’为第二排炮孔编号；a”-m”为第三排炮孔编号。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种方式实施。
本工程的具体实施例中采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法开采，采场垂直矿体走向布置，阶段高度100m，分段高度25m，宽20m，采场长40～80m。目前在-400m中段及-375m中段进行中深孔爆破，一次爆破炸药总量约3000kg，属于浅埋厚大矿体的大规模回采爆破施工。距离爆破震源350～400m的地表分布有大量民房、简易搭棚及其他基础设施，民房和基础设施为钢筋混凝土结构，简易搭棚多为木制结构，爆破环境相当复杂。
实施例1两排一次爆破方案
1爆破参数选择
根据《爆破安全规程》的要求及施工现状计算最大单段药量，其计算公式为：
Qmax为齐发爆破总药量或者为延时爆破最大单段药量(kg)；ν为保护对象所在地质点振动点安全允许速度(cm/s)；k，α为与爆破地点和被保护物之间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数；R为爆破震源与被保护物之间的最短距离(m)。
钢筋砼结构房屋震动安全允许速度可取3.5～4.5cm/s，土坯房、毛石房屋震动安全允许速度可取0.7～1.2cm/s，本具体实施例爆破施工时，考虑到地表有木质简易搭棚，取ν＝0.7cm/s。通过爆破震动测试，对公式中的参数k，α进行回归分析，利用最小二乘法进行数据拟合，得到:k＝196.8,α＝1.469。R值为350m，计算所得最大单段药量Qmax＝427.55kg，在实际爆破施工中低于该值即可。
2布孔
本实施例的炮孔布置如图1-3所示：共布置两排炮孔，每排12个炮孔，第一排炮孔7的炮孔编号为a-m，第二排炮孔8的炮孔编号为a’-m’，炮孔成扇形布置，前倾角为90°，边孔角2为40°，其他炮孔的角度和炮孔的深度如表1所示，所有炮孔1的直径为80mm，孔底距4为2.8～3.0m，排间距为1.2-1.9m，与上一段分区的安全距离为0.7m。
表1
3钻孔与装药
根据布孔的参数，采用Sim1354型液压凿岩台车打上向扇形孔。
根据炮孔1中装入的雷管段数，将炮孔进行分类，共分为10段：1段炮孔为f、g编号炮孔；2段炮孔为h、i编号炮孔；3段炮孔为d、e编号炮孔；4段炮孔为e’、f’编号炮孔；5段炮孔为g’、h’编号炮孔；6段为a、b、c编号炮孔；7段为i、k、m编号炮孔；8段炮孔为c’、d’编号炮孔；9段炮孔为i’、j’编号炮孔；10段炮孔为a’、b’、k’、m’编号炮孔。1段为起始炮孔，2-5段为与起始炮孔组相邻炮孔组，6-9段为与第一层V型自由面相邻的炮孔组，10段为与第二层V型自由面相邻的炮孔组。
所用的雷管为等间隔高精度的雷管，该系列雷管相邻段别之间按25ms等延时间隔，即1段为0ms，2段为25ms，3段为50ms，依次间隔，将排间微差间隔时间控制为75ms。
根据表1中，所列出的雷管段别、堵塞长度、装药量采用BQF-100装药器或者NormetMC605型装药台车对炮孔进行连续柱状不耦合装药。炸药采用2#岩石乳化炸药，药卷规格为Φ140mm×800mm，每卷药重约9kg。装药完毕后，堵塞长度如表1所示。爆破规模为炸药总量1965.2kg，最大单段药量为2段和3段，装药量为236.5kg，低于计算所得最大单段药量，符合规程。
4爆破
将导爆索与非电导爆管同时连接于孔内，并连接成爆破网络，进行起爆，爆破时，使用震动监测仪对地表被保护的建(构)筑物和井下巷道布点监测，检验爆破参数的合理性。爆破顺序为1段-2段-3段-4段-5段-6段-7段-8段-9段-10段，1-5段组起爆后，会形成第一层V型自由面；6-9段爆破后，形成第二层V型的自由面。多层V形自由面的形成可以有效的减少爆破夹制性和震动强度，保护地表建(构)筑物和人员的安全，减小对相邻采场或充填体破坏，而且这样的爆破方法可以实现排内和排间挤压爆破，破碎效果好，可有效控制大块率。
实施例爆破工程的具体位置在吴集-李楼铁矿的-400m水平和-375m水平。对井下的巷道工程和地表被保护的建(构)筑物进行爆破震动监测，验证该上向扇形中深孔减震爆破法的效果。井下和地表最大一次爆破震动测试结果如表2和表3所示，由表2和3可知，最大振速和主振频率均在允许安全震动速度值之内，且数值均较小，说明本实施例可以起到减震的效果，有效保护地表建(构)筑物和人员的安全，减小对相邻采场或充填体破坏。
表2井下最大一次爆破震动测试结果
通道名 最大振速(cm/s) 主振频率(Hz) 振动持续时间(s)
通道1 3.612 3.662 0.881
通道2 4.193 4.272 0.975
通道3 4.364 73.242 1.893
注：矿山巷道允许的爆破安全规程值为15～30cm/s。
表3地表最大一次爆破震动测试结果
实施例2三排一次爆破方案
1爆破参数选择
根据《爆破安全规程》的要求及施工现状计算最大单段药量，其计算公式为：
Qmax为齐发爆破总药量或者为延时爆破最大单段药量(kg)；ν为保护对象所在地质点振动点安全允许速度(cm/s)；k，α为与爆破地点和被保护物之间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数；R为爆破震源与被保护物之间的最短距离(m)。
钢筋砼结构房屋震动安全允许速度可取3.5～4.5cm/s，土坯房、毛石房屋震动安全允许速度可取0.7～1.2cm/s，本具体实施例爆破施工时，考虑到地表有木质简易搭棚，取ν＝0.7cm/s。通过爆破震动测试，对公式中的参数k，α进行回归分析，利用最小二乘法进行数据拟合，得到:k＝196.8，α＝1.469。R值为350m，计算所得最大单段药量Qmax＝427.55kg，在实际爆破施工中低于该值即可。
2布孔
本实施例的炮孔布置如图4-7所示：共布置三排炮孔，每排12个炮孔，第一排炮孔7的炮孔编号为a-m，第二排炮孔8的炮孔编号为a’-m’，第三排炮孔9的炮孔编号为a”-m”，炮孔成扇形布置，前倾角为90°，边孔角2为40°，其他炮孔的角度和炮孔的深度如表4所示，所有炮孔1的直径为80mm，孔底距4为2.8～3.0m，排间距为0.8-2.0m，与上一段分区的安全距离为0.7m。。
3钻孔与装药
根据布孔的参数，采用Sim1354型液压凿岩台车打上向扇形孔。
根据炮孔1中装入的雷管段数，将炮孔进行分类，共分为15段：1段炮孔为f、g编号炮孔；2段炮孔为h、i编号炮孔；3段炮孔为d、e编号炮孔；4段炮孔为e’、f’编号炮孔；5段炮孔为g’、h’编号炮孔；6段为a、b、c编号炮孔；7段为i、k、m编号炮孔；8段炮孔为f”、g”编号炮孔；9段炮孔为c’、d’编号炮孔；10段炮孔为i’、j’编号炮孔；11段炮孔为a’、b’、k’、m’编号炮孔，12段炮孔为d”、e”编号炮孔；13段炮孔为h”、i”编号炮孔；14段为a”、b”、c”编号炮孔；15段为i”、k”、m”编号炮孔。1段为起始炮孔组，2-5段为起始炮孔的相邻的炮孔，6-10段为与第一层V型自由面相邻的炮孔组，11-13段为与第二层V型自由面相邻的炮孔组，14-15段为与第三层V型自由面相邻的炮孔组。
所用的雷管为等间隔高精度的雷管，该系列雷管相邻段别之间按25ms等延时间隔，即1段为0ms，2段为25ms，3段为50ms，依次间隔，将排间微差间隔时间控制为75ms。
根据表1中，所列出的雷管段别、堵塞长度、装药量采用BQF-100装药器或者NormetMC605型装药台车对炮孔进行连续柱状不耦合装药。炸药采用2#岩石乳化炸药，药卷规格为Φ140mm×800mm，每卷药约重9kg，根据实际爆破情况可进行调节。装药完毕后，对炮孔进行堵塞，每个炮孔的堵塞长度，如表1所示。爆破规模为炸药总量2955.2kg，最大单段药量为2段、3段、12段和13段，装药量为236.5kg，低于计算所得最大单段药量，符合规程。
4爆破
将导爆索与非电导爆管同时连接于孔内，并连接成爆破网络，进行起爆，爆破时，使用震动监测仪对地表被保护的建(构)筑物和井下巷道布点监测，检验爆破参数的合理性。爆破顺序为1段-2段-3段-4段-5段-6段-7段-8段-9段-10段-11段-12段-13段-14段-15段，1-5段起爆后会形成第一层V型形自由面，6-10段爆破后，形成第二层V型自由面；11-13段爆破后形成第三层V型自由面。多层V型自由面的形成可以有效的减少爆破夹制性和震动强度，保护地表建(构)筑物和人员的安全，减小对相邻采场或充填体破坏，而且这样的爆破方法可以实现排内和排间挤压爆破，破碎效果好，可有效控制大块率。
实施例爆破工程的具体位置在吴集-李楼铁矿的-400m水平和-375m水平。对井下的巷道工程和地表被保护的建(构)筑物进行爆破震动监测，验证该上向扇形中深孔减震爆破法的效果。井下和地表最大一次爆破震动测试结果如表5和表6所示，由表5和6可知，最大振速和主振频率均在允许安全震动速度值之内，且数值均较小，说明本实施例可以起到减震的效果，有效保护地表建(构)筑物和人员的安全，减小对相邻采场或充填体破坏。表4
表5井下最大一次爆破震动测试结果
通道名 最大振速(cm/s) 主振频率(Hz) 振动持续时间(s)
通道1 2.628 26.855 0.351
通道2 5.358 3.662 1.954
通道3 5.208 78.125 0.377
注：矿山巷道允许的爆破安全规程值为15～30cm/s。
表6地表最大一次爆破震动测试结果
通道名 最大振速(cm/s) 主振频率(Hz) 振动持续时间(s)
通道1 0.193 16.479 1.838
通道2 0.121 17.09 1.646
通道3 0.352 19.531 0.951

Claims (10)

1.一种上向扇形中深孔减震爆破法，包括以下步骤：
1)根据施工现状，确定爆破参数；
2)布孔：在凿岩巷道内布置至少2排中深孔；将第一排炮孔从中间向两侧平均分成n组，不能平均分配的，将多余炮孔均匀划分在两边最外侧炮孔组，第一排正中间的炮孔组为起始炮孔组；将第二排炮孔从中间向两侧平均分成n+1组，不能平均分配的，将多余炮孔均匀划分在两边最外侧炮孔组；奇数排炮孔的分组与第一排分组一致，偶数排炮孔的分组与第二排一致；
3)钻孔与装药；
4)爆破：爆破采用多排一次毫秒微差爆破；爆破顺序为排内炮孔组按照从中间向外侧依次爆破；排间按照由内向外形成V型自由面，来布置炮孔组的起爆顺序。
2.根据权利要求1所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，所述第一排炮孔组n为5，炮孔排数为2排时，爆破顺序为：先爆破起始炮孔组，接着爆破与起始炮孔组相邻的炮孔组，形成第一层V型自由面，再接着爆破与第一层V型自由面相邻的炮孔组，形成第二层V型自由面，最后爆破与第二层V型自由面相邻的炮孔组。
3.根据权利要求2所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，起爆与起始炮孔组相邻的炮孔组的顺序为从第一排到第二排；爆破与第一层V型自由面相邻的炮孔组的顺序为从第一排到第二排。
4.根据权利要求1所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，所述第一排炮孔组n为5，炮孔排数为3排时，爆破顺序为：先爆破起始炮孔组，接着爆破与起始炮孔相邻的炮孔组，形成第一层V型自由面，接着爆破第一排中与第一层V型自由面相邻的炮孔组，再接着爆破与第一层V型自由面相邻的第三排炮孔组，再接着爆破与第一层V型自由面相邻的第二排炮孔组，形成第二层V型自由面，然后爆破与第二层V型自由面相邻的炮孔组，形成第三层V型自由面，最后爆破与第三层V型自由面相邻炮孔的。
5.根据权利要求4所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，起爆与起始炮孔组相邻的炮孔组的顺序为从第一排到第二排；爆破与第二层V型自由面相邻的炮孔组的顺序为从第二排到第三排。
6.根据权利要求1所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，所述的步骤1)中，根据《爆破安全规程》计算最大单段装药量。
7.根据权利要求1所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，所述的步骤2)中，每排中深孔呈扇形排布；所述的中深孔的孔径为80mm，孔深为10.5-29.5m，前倾角为90°，边孔角为40°，孔底距为2.8-3.0m，排间距为0.8-2.0m，与上一段分区的安全距离为0.7m。
8.根据权利要求1所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，所述步骤3)中，采用Sim1354型液压凿岩台车打上向扇形中深孔；用BQF-100装药器或者Normet MC605型装药台车进行连续柱状不耦合装药，炸药采用2#乳化炸药。
9.根据权利要求8所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，所述装药中的堵塞长度为：边孔堵塞长度为1m，从两侧的边孔开始，孔底按3m、6m的长度依次间隔堵塞。
10.根据权利要求1所述的上向扇形中深孔减震爆破法，其特征在于，所述步骤4)中，爆破时，排间微差为50-75ms。
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