CN108613599A - 一种分段天井一次成井的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种分段天井一次成井的方法，包括：掏槽方式的选择：采用桶型掏槽方式；确定中心掏槽孔和掏槽空孔孔径：中心掏槽孔孔径为Φ70mm，掏槽空孔孔径Φ127mm；布置炮孔：选用4个辅助眼和8个周边眼进行布置；爆破段高：中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼均为10m长，均分为三次爆破，第一层3.5m，第二层3.0m，第三层3.5m，采用由下至上的爆破顺序；确定微差时间：选择半秒延期雷管，相邻段别间隔一个段，延时时间为1s；确定装药结构和参数。本发明的分段天井一次成井的方法，改善了天井作业环境，提高了作业效率，降低了中短天井施工的安全风险，提高了天井掘进的本质安全度。
Description
技术领域
本发明涉及天井一次成井工艺，尤其涉及一种分段天井一次成井的方法。
背景技术
天井在军事与民用等工程中有着非常广泛的应用。传统的天井掘进多采用普通气腿式凿岩机由下而上低分段爆破。传统天井掘进，工作人员需要在井内作业，工人劳动强度大，工作面粉尘浓度高，作业条件差，安全性不高，极易造成高处坠落、炮烟中毒、冒顶等安全事故。同时，施工天井需重复搭拆安全作业平台，工作效率较低，成本消耗较大。中深孔爆破成井技术避免了工作人员进入天井作业，改善作业环境，提高天井作业本质安全度，同时避免了重复搭拆安全作业平台，提高作业效率。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对传统的天井掘进，工作人员需要在井内作业，工人劳动强度大，工作面粉尘浓度高，作业条件差，安全性不高，极易造成高处坠落、炮烟中毒、冒顶等安全事故的问题，提出了一种分段天井一次成井的方法。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种分段天井一次成井的方法，该分段天井一次成井的方法包括：
步骤一：掏槽方式的选择：采用桶型掏槽方式，以正六边形布置掏槽空孔，在中心掏槽孔周边布置6个掏槽空孔，中心掏槽孔以周边的掏槽空孔为自由面，达到掏槽效果；
步骤二：确定中心掏槽孔和掏槽空孔孔径：中心掏槽孔孔径为Φ70mm，掏槽空孔孔径Φ127mm；
步骤三：布置炮孔：选用4个辅助眼和8个周边眼进行布置，在天井四个角的区域内各布置一个辅助眼，在四个边各布置一个周边眼，四个角各布置一个周边眼，辅助眼和周边眼的孔径与中心掏槽孔相同；
步骤四：爆破段高：中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼均为10m长，均分为三次爆破，第一层3.5m，第二层3.0m，第三层3.5m，采用由下至上的爆破顺序；
步骤五：确定微差时间：中心掏槽孔以周边掏槽空孔为自由面进行爆破，辅助眼2-5号孔以中心掏槽孔1号孔爆破后形成的空洞为自由面进行爆破，周边眼6-13号孔以辅助眼及中心掏槽孔爆破后形成的空洞为自由面进行爆破，辅助眼及周边眼爆破要求上一次爆破后的岩石完全脱离原岩并坠落，为下一段爆破提供足够的自由面，选择半秒延期雷管，相邻段别间隔一个段，延时时间为1s；
步骤六：确定装药结构和参数：
第一层3.5m爆破，采用从下往上装药方式，先从天井上部吊特制水泥塞至距底部3.5m处后将其固定，再填装细沙作为上部堵塞，利用装药器将炸药装入孔内，孔底用炮泥堵塞，在孔底放置导爆管雷管，装药段全部敷设导爆索，并将所有炮孔内的导爆管雷管并联；
第二层3.0m爆破，采用从上往下装药方式，先将水泥塞吊至炮孔下端口部，填入细沙进行下部堵塞，之后在炮孔内敷设导爆索至孔口，再用装药器装入炸药，最后再用细沙进行上部堵塞，孔口将导爆管雷管与导爆索连接，并将导爆管雷管并联；
第三层3.5m爆破，采用从上往下装药方式，先将水泥塞吊至炮孔下端口部，填入细沙进行下部堵塞，之后在炮孔内敷设导爆索至孔口，再用装药器装入炸药，最后再用细沙进行上部堵塞，孔口将导爆管雷管与导爆索连接，并将导爆管雷管并联。
进一步地，步骤二中，中心掏槽孔和掏槽空孔孔径的确定方法：选用适合桶型掏槽方式的中深孔凿岩设备HT72中深孔台车，钻凿孔径为70mm～127mm，孔径直接影响一次成井的爆破效果，大直径炮孔提供的补偿空间较大，且装药量更多，容易取得较好的爆破效果，决定选取中心掏槽孔孔径为Φ70mm，掏槽空孔孔径Φ127mm，根据爆破掏槽碎胀理论公式：其中a为掏槽空孔与中心掏槽孔的孔间距，取孔中心为准，D为空孔直径，d为装药孔直径，K为岩石碎胀系数，取1.6，经过计算，a＝363mm，取a＝300mm，用岩石爆破补偿空间理论进行验证：S预爆岩体K≤S补偿空间+S预爆岩体，其中，S表示面积，K是松散系数，为1.6，经过计算，S预爆岩体K＝192732mm2，S补偿空间＝6×S空孔+S掏槽孔＝196446mm2，满足补偿空间理论。
进一步地，步骤六中，采用中深孔的BQF-100装药器进行装药，炸药选用2#岩石乳化炸药。
进一步地，步骤六中，第一层3.5米爆破：中心掏槽孔的孔底炮泥高0.1m，炸药填装高3.4m，辅助眼的孔底炮泥高0.2m，炸药填装高3.3m，周边眼的孔底炮泥高0.2m，炸药填装高3.3m，中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的孔上部均用0.5m的细沙堵塞；第二层3.0米爆破：中心掏槽孔的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.15m，炸药填装高2.75m，辅助眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高2.7m，周边眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高2.7m，中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的孔上部均用0.5m的细沙堵塞；第三层3.5米爆破：中心掏槽孔的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.15m，炸药填装高3.05m，上部堵塞的细沙高0.2m，辅助眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高3.0m，上部堵塞的细沙高0.2m，周边眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高3.0m，上部堵塞的细沙高0.2m。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的分段天井一次成井的方法，改善了天井作业环境，提高了作业效率，降低了中短天井施工的安全风险，提高了天井掘进的本质安全度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的炮孔布置图；
图2为本发明提供的中心掏槽孔炮眼布置图；
图3为本发明提供的中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的第一层爆破的装药结构示意图；
图4为本发明提供的中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的第二层爆破的装药结构示意图；
图5为本发明提供的中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的第三层爆破的装药结构示意图；
细沙11、水泥塞12、炸药13以及炮泥14。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种分段天井一次成井的方法，该分段天井一次成井的方法包括：
请参见图1，图1为本发明提供的炮孔布置图。掏槽方式的选择：采用桶型掏槽方式，以正六边形布置掏槽空孔，在中心掏槽孔周边布置6个掏槽空孔，中心掏槽孔以周边的掏槽空孔为自由面，达到掏槽效果。
确定中心掏槽孔和掏槽空孔孔径：中心掏槽孔孔径为Φ70mm，掏槽空孔孔径Φ127mm。
中心掏槽孔和掏槽空孔孔径的确定方法：选用适合桶型掏槽方式的中深孔凿岩设备HT72中深孔台车，钻凿孔径为70mm～127mm，孔径直接影响一次成井的爆破效果，大直径炮孔提供的补偿空间较大，且装药量更多，容易取得较好的爆破效果，决定选取中心掏槽孔孔径为Φ70mm，掏槽空孔孔径Φ127mm。
根据爆破掏槽碎胀理论公式：其中a为掏槽空孔与中心掏槽孔的孔间距，取孔中心为准，D为空孔直径，d为装药孔直径，K为岩石碎胀系数，取1.6，经过计算，a＝363mm，取a＝300mm，用岩石爆破补偿空间理论进行验证：S预爆岩体K≤S补偿空间+S预爆岩体，其中，S表示面积，K是松散系数，为1.6。请参见图2，图2为本发明提供的中心掏槽孔炮眼布置图，图中中心掏槽孔至各个掏槽空孔之间的部分为预爆岩体，掏槽空孔为补偿空间，经过计算，S预爆岩体K＝192732mm2，S补偿空间＝6×S空孔+S掏槽孔＝196446mm2，满足补偿空间理论。
布置炮孔：选用4个辅助眼和8个周边眼进行布置，在天井四个角的区域内各布置一个辅助眼，在四个边各布置一个周边眼，四个角各布置一个周边眼，辅助眼和周边眼的孔径与中心掏槽孔相同。
爆破段高：中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼均为10m长，均分为三次爆破，第一层3.5m，第二层3.0m，第三层3.5m，采用由下至上的爆破顺序。
确定微差时间：中心掏槽孔以周边掏槽空孔为自由面进行爆破，辅助眼2-5号孔以中心掏槽孔1号孔爆破后形成的空洞为自由面进行爆破，周边眼6-13号孔以辅助眼及中心掏槽孔爆破后形成的空洞为自由面进行爆破，辅助眼及周边眼爆破要求上一次爆破后的岩石完全脱离原岩并坠落，为下一段爆破提供足够的自由面，选择半秒延期雷管，相邻段别间隔一个段，延时时间为1s。
确定装药结构和参数。请参见图3、图4以及图5，图3为本发明提供的中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的第一层爆破的装药结构示意图；图4为本发明提供的中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的第二层爆破的装药结构示意图；图5为本发明提供的中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的第三层爆破的装药结构示意图。
第一层3.5m爆破，采用从下往上装药方式，先从天井上部吊特制水泥塞至距底部3.5m处后将其固定，再填装细沙作为上部堵塞，利用装药器将炸药装入孔内，孔底用炮泥堵塞，在孔底放置导爆管雷管，装药段全部敷设导爆索，并将所有炮孔内的导爆管雷管并联。在本实施例中，优选为中心掏槽孔的孔底炮泥高0.1m，炸药填装高3.4m，、辅助眼的孔底炮泥高0.2m，炸药填装高3.3m，周边眼的孔底炮泥高0.2m，炸药填装高3.3m，中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的孔上部均用0.5m的细沙堵塞。
第二层3.0m爆破，采用从下往上装药方式，先将水泥塞吊至炮孔下端口部，填入细沙进行下部堵塞，之后在炮孔内敷设导爆索至孔口，再用装药器装入炸药，最后再用细沙进行上部堵塞，孔口将导爆管雷管与导爆索连接，并将导爆管雷管并联。在本实施例中，优选为中心掏槽孔的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.15m，炸药填装高2.75m，辅助眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高2.7m，周边眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高2.7m，中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的孔上部均用0.5m的细沙堵塞。
第三层3.5m爆破，采用从下往上装药方式，先将水泥塞吊至炮孔下端口部，填入细沙进行下部堵塞，之后在炮孔内敷设导爆索至孔口，再用装药器装入炸药，最后再用细沙进行上部堵塞，孔口将导爆管雷管与导爆索连接，并将导爆管雷管并联。在本实施例中，优选为中心掏槽孔的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.15m，炸药填装高3.05m，上部堵塞的细沙高0.2m，辅助眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高3.0m，上部堵塞的细沙高0.2m，周边眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高3.0m，上部堵塞的细沙高0.2m。
所有装药过程中，均采用中深孔的BQF-100装药器进行装药，炸药选用2#岩石乳化炸药。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的分段天井一次成井的方法，改善了天井作业环境，提高了作业效率，降低了中短天井施工的安全风险，提高了天井掘进的本质安全度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种分段天井一次成井的方法，其特征在于，所述分段天井一次成井的方法包括：
步骤一：掏槽方式的选择：采用桶型掏槽方式，以正六边形布置掏槽空孔，在中心掏槽孔周边布置6个掏槽空孔，中心掏槽孔以周边的掏槽空孔为自由面，达到掏槽效果；
步骤二：确定中心掏槽孔和掏槽空孔孔径：中心掏槽孔孔径为Φ70mm，掏槽空孔孔径Φ127mm；
步骤三：布置炮孔：选用4个辅助眼和8个周边眼进行布置，在天井四个角的区域内各布置一个辅助眼，在四个边各布置一个周边眼，四个角各布置一个周边眼，辅助眼和周边眼的孔径与中心掏槽孔相同；
步骤四：爆破段高：中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼均为10m长，均分为三次爆破，第一层3.5m，第二层3.0m，第三层3.5m，采用由下至上的爆破顺序；
步骤五：确定微差时间：中心掏槽孔以周边掏槽空孔为自由面进行爆破，辅助眼2-5号孔以中心掏槽孔1号孔爆破后形成的空洞为自由面进行爆破，周边眼6-13号孔以辅助眼及中心掏槽孔爆破后形成的空洞为自由面进行爆破，辅助眼及周边眼爆破要求上一次爆破后的岩石完全脱离原岩并坠落，为下一段爆破提供足够的自由面，选择半秒延期雷管，相邻段别间隔一个段，延时时间为1s；
步骤六：确定装药结构和参数：
第一层3.5m爆破，采用从下往上装药方式，先从天井上部吊特制水泥塞至距底部3.5m处后将其固定，再填装细沙作为上部堵塞，利用装药器将炸药装入孔内，孔底用炮泥堵塞，在孔底放置导爆管雷管，装药段全部敷设导爆索，并将所有炮孔内的导爆管雷管并联；
第二层3.0m爆破，采用从上往下装药方式，先将水泥塞吊至炮孔下端口部，填入细沙进行下部堵塞，之后在炮孔内敷设导爆索至孔口，再用装药器装入炸药，最后再用细沙进行上部堵塞，孔口将导爆管雷管与导爆索连接，并将导爆管雷管并联；
第三层3.5m爆破，采用从上往下装药方式，先将水泥塞吊至炮孔下端口部，填入细沙进行下部堵塞，之后在炮孔内敷设导爆索至孔口，再用装药器装入炸药，最后再用细沙进行上部堵塞，孔口将导爆管雷管与导爆索连接，并将导爆管雷管并联。
2.根据权利要求1所述的分段天井一次成井的方法，其特征在于，所述步骤二中，中心掏槽孔和掏槽空孔孔径的确定方法：选用适合桶型掏槽方式的中深孔凿岩设备HT72中深孔台车，钻凿孔径为70mm～127mm，孔径直接影响一次成井的爆破效果，大直径炮孔提供的补偿空间较大，且装药量更多，容易取得较好的爆破效果，决定选取中心掏槽孔孔径为Φ70mm，掏槽空孔孔径Φ127mm，根据爆破掏槽碎胀理论公式：其中a为掏槽空孔与中心掏槽孔的孔间距，取孔中心为准，D为空孔直径，d为装药孔直径，K为岩石碎胀系数，取1.6，经过计算，a＝363mm，取a＝300mm，用岩石爆破补偿空间理论进行验证：S预爆岩体K≤S补偿空间+S预爆岩体，其中，S表示面积，K是松散系数，为1.6，经过计算，S预爆岩体K＝192732mm2，S补偿空间＝6×S空孔+S掏槽孔＝196446mm2，满足补偿空间理论。
3.根据权利要求1所述的分段天井一次成井的方法，其特征在于，所述步骤六中，采用中深孔的BQF-100装药器进行装药，炸药选用2#岩石乳化炸药。
4.根据权利要求3所述的分段天井一次成井的方法，其特征在于，所述步骤六中，第一层3.5米爆破：中心掏槽孔的孔底炮泥高0.1m，炸药填装高3.4m，、辅助眼的孔底炮泥高0.2m，炸药填装高3.3m，周边眼的孔底炮泥高0.2m，炸药填装高3.3m，中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的孔上部均用0.5m的细沙堵塞；第二层3.0米爆破：中心掏槽孔的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.15m，炸药填装高2.75m，辅助眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高2.7m，周边眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高2.7m，中心掏槽孔、辅助眼以及周边眼的孔上部均用0.5m的细沙堵塞；第三层3.5米爆破：中心掏槽孔的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.15m，炸药填装高3.05m，上部堵塞的细沙高0.2m，辅助眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高3.0m，上部堵塞的细沙高0.2m，周边眼的孔底水泥塞高0.1m，细沙填塞高0.2m，炸药填装高3.0m，上部堵塞的细沙高0.2m。
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