CN109186385B - 一种用于采空区处理的爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于采空区处理的爆破方法，包括已形成的采空区区域探测炮孔、采空区边界探测炮孔和采空区周边探测炮孔；并通过对三种探测炮孔进行包括反向充填、装药和堵塞处理后进行爆破，使所述采空区上方岩体充分崩落塌陷；包括在区域探测炮孔和边界探测炮孔的孔底设置承重装置，在区域探测炮孔内设置间隔段，使其装药段分隔成两段；其中，区域孔下部装药段长与边界孔装药段长度相等；周边孔装药段和周边孔上部堵塞段长度分别与台阶爆破设计的对应参数相同；区域孔上部堵塞段与周边孔上部堵塞段长度相等。本发明的有益效果是，减少了二次装运成本及工期，降低了爆破单响药量，爆破振动易控制，可有效避免高温对炸药及起爆器材的影响，安全性更高。

Description

一种用于采空区处理的爆破方法

技术领域

本发明涉及一种采空区的爆破处理方法，特别是一种应用于露天矿采空区崩落处理的爆破方法。

背景技术

随着大型采装挖运设备的发展，在我国新疆、宁夏、山西等地很多井工煤矿已经逐步转为露天复采，在井工开采中形成的大量运输巷道及采空区，采空区发生的事故案例越来越多，如2013年山西平朔东露天矿西1275平盘，由于采空区未及时处理，导致一辆500吨重卡设备坠落。目前对采空区处理的方法主要分充填法和崩落法两种。如果采用充填法进行处理，存在二次装运的问题，经济上不合理，而采用崩落爆破法主要为硐室崩落法，由于采空区中涉及高温爆破，如果直接采用硐室崩落，爆破振动大，炸药在高温环境下均存在早爆安全隐患，且施工成本高。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种施工成本低、爆破振动小，安全性更高的采空区爆破处理方法。该方法通过对采空区探测过程中形成的采空区区域探测炮孔、采空区边界探测炮孔和采空区周边探测炮孔进行相应处理，并形成不同的结构段，从而达到在爆破后使采空区上方岩体充分崩落塌陷目的，继而获得安全、稳固的开采作业环境。

为了实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于采空区处理的爆破方法，包括在采空区探测过程中形成的采空区区域探测炮孔、采空区边界探测炮孔和采空区周边探测炮孔；并通过对三种探测炮孔进行包括充填、装药和堵塞处理后进行爆破，使所述采空区上方岩体充分崩落塌陷；其中：

对所述采空区区域探测炮孔的处理包括，在炮孔底部设置承重装置，依次向上形成区域孔反向充填段、区域孔第一装药段、间隔段、区域孔第二装药段和区域孔上部堵塞段；

对所述采空区边界探测炮孔的处理包括，在炮孔底部设置承重装置，依次向上形成边界孔反向充填段、边界孔装药段和边界孔上部堵塞段；

对所述采空区周边探测炮孔的处理包括，在炮孔底部形成周边孔反向充填段，依次向上形成周边孔装药段和周边孔上部堵塞段；

所述区域孔第一装药段的长与边界孔装药段的长度相等；所述周边孔装药段和周边孔上部堵塞段长度分别与台阶爆破设计的对应参数相同；所述区域孔上部堵塞段与周边孔上部堵塞段长度相等。

采用前述技术方案的本发明，通过对在采空区探测过程中形成的三种探测炮孔进行分别处理，从而形成三种不同的炮孔结构。包括在三种孔内形成具有高度位置差的装药段，以及采用不同的装药量，以利用采空区上方的区域探测炮孔和边界探测炮孔的岩石充分崩落，并同时通过周边探测炮孔按正常台阶爆破形成挤压，使采空区上方爆破后的岩石充分塌陷在采空区区域内，从而获得安全、稳固的开采作业环境。

优选的，形成在采空区区域探测炮孔和采空区边界探测炮孔底部的所述承重装置，包括位于炮孔底部的承重部件，承重部件通过承重绳悬挂，承重绳与上方的固定装置固定连接，固定装置固定设在探测炮孔的孔口外部。以确保承重装置具有牢固可靠的承载结构，以便反向填充、装药和孔口堵塞等工作的顺利进行，为采空区充分爆破提供保障。

进一步优选的，构成所述承重装置的所述承重部件和承重绳由具有耐200℃以上的耐高温材料制成，并能够承受上部的反向充填段、装药段和上部堵塞段的重力和充填冲击力之和；且承重部件的直径为炮孔直径的0.75～0.85倍。以适应温度低于200℃采空区作业环境，并通过承重部件直径与炮孔孔径关系的合理设置；确保承重部件的承重可靠性和放置到炮孔内的方便性，且进一步增加强支撑装置的可靠性。

进一步优选的，所述承重部件与对应的反向充填段的长度之和为2m～3m。以便装药段极大的接近采空区，进一步提高崩落塌陷效果。

优选的，在所述采空区探测过程中，按照爆破炮孔设计的孔排距进行钻探孔布设；并在采空区探测完成后，对任意选择一探测炮孔所在排或列，紧邻采空区且与采空区未钻通的探测炮孔，在该未钻通的探测炮孔和紧邻已钻通的探测炮孔之间增加探测炮孔，增加的探测炮孔按爆破设计孔排距减半布设，并通过对增加的探测炮孔进行是否与采空区贯穿的判断，将增加的已贯穿探测炮孔定义为所述采空区边界探测炮孔，将相邻的原未贯穿探测炮孔定义为所述采空区周边探测炮孔；或者，将增加的未贯穿探测炮孔定义为所述采空区周边探测炮孔，将相邻的已贯穿探测炮孔定义为所述采空区边界探测炮孔；然后，将采空区内的其余原已贯穿探测钻孔定义为所述采空区区域探测炮孔。以通过在采空区周围增加探测炮孔进行爆破，确保采空区边界探测炮孔和采空区周边探测炮孔充分更加采空区边缘，进一步确保采空区上方岩石的充分崩落塌陷。

优选的，在所述采空区探测过程中，形成的所述采空区周边探测炮孔的深度为作业平台阶台阶高度的2倍。以有效消除顶板厚度小于两倍作业台阶高度的采空区，其不仅能探测到本台阶面中遗留的采空区，同时也能提前探测到下一台阶面中采空区的存在，有效消除了大型设备在作业中陷落隐患，为作业平台的开采作业打下了牢固的安全基础。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：相对于充填法及崩落法两种主要的采空区处理方法，减少了二次装运成本及工期，降低了爆破单响药量，容易控制爆破振动，并通过反向充填，避免高温对炸药及起爆器材的影响，安全性更高。

附图说明

图1是在采空区探测过程中形成的采空区区域探测炮孔、采空区边界探测炮孔和采空区周边探测炮孔的平面位置关系示意图。

图2是利用本发明方法形成的探测炮孔结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，实施例是示例性的，仅用于揭示和解释本发明，以便充分理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参见图1、图2，一种用于采空区处理的爆破方法，包括在采空区10探测过程中形成的采空区区域探测炮孔6、采空区边界探测炮孔1和采空区周边探测炮孔8，周边探测炮孔8的深度30m为作业平台阶台阶高度h的2倍，其中h＝15m；三种探测炮孔直径均为200mm；并通过对三种探测炮孔进行包括充填、装药和堵塞处理后进行爆破，使所述采空区10上方岩体充分崩落塌陷；其中：

对所述采空区区域探测炮孔6的处理包括，在炮孔底部设置承重装置，依次向上形成区域孔反向充填段11a、区域孔第一装药段3aa、间隔段9、区域孔第二装药段3ab和区域孔上部堵塞段2a；

对所述采空区边界探测炮孔1的处理包括，在炮孔底部设置承重装置，依次向上形成边界孔反向充填段11b、边界孔装药段3b和边界孔上部堵塞段2b；

对所述采空区周边探测炮孔8的处理包括，在炮孔底部形成周边孔反向充填段11c，依次向上形成周边孔装药段3c和周边孔上部堵塞段2c；

所述区域孔第一装药段3aa的长与边界孔装药段3b的长度7.5m相等，采空区区域探测炮孔6的间隔段9长度2m，区域孔第二装药段3ab长度5m；所述周边孔装药段3c和周边孔上部堵塞段2c长度分别与台阶爆破设计的对应参数相同，其周边孔装药段3c长度11.5m；所述区域孔上部堵塞段2a与周边孔上部堵塞段2c长度5m相等。

其中，形成在采空区区域探测炮孔6和采空区边界探测炮孔1底部的所述承重装置，包括位于炮孔底部的承重部件4，承重部件4通过承重绳5悬挂，承重绳5与上方的固定装置7固定连接，固定装置7固定设在探测炮孔的孔口外部。构成所述承重装置的所述承重部件4和承重绳5由具有耐200℃以上的耐高温材料制成，并能够承受上部的反向充填段、装药段和上部堵塞段的重力和充填冲击力之和；且承重部件4的直径为炮孔直径的0.75～0.85倍，具体直径为160mm。所述承重部件4与对应的反向充填段的长度之和为2m～3m。

在所述采空区10探测过程中，按照爆破炮孔设计的孔排距进行钻探孔布设；并在采空区探测完成后，对任意选择一探测炮孔所在排或列，紧邻采空区且与采空区未钻通的探测炮孔，在该未钻通的探测炮孔和紧邻已钻通的探测炮孔之间增加探测炮孔，增加的探测炮孔按爆破设计孔排距减半布设，并通过对增加的探测炮孔进行是否与采空区贯穿的判断，将增加的已贯穿探测炮孔定义为所述采空区边界探测炮孔1，将相邻的原未贯穿探测炮孔定义为所述采空区周边探测炮孔8；或者，将增加的未贯穿探测炮孔定义为所述采空区周边探测炮孔8，将相邻的已贯穿探测炮孔定义为所述采空区边界探测炮孔1；然后，将采空区内的其余原已贯穿探测钻孔定义为所述采空区区域探测炮孔6。

如图1所示，椭圆形为模拟采空区的平面区域；爆破炮孔设计孔排距为14m×8m；探测炮孔孔排距采用相同的孔排距。图例中的爆破炮孔仅表示其位置，其在采空区探明后，位于采空区外的爆破炮孔可直接按爆破炮孔深度司钻形成；位于采空区内的爆破炮孔与采空区贯穿，并归为采空区区域探测孔相同类别，且采用与采空区区域探测孔相同的装填方法和结构。在采空区探测过程中按爆破孔孔径和布设位置形成的探测炮孔，在后续过程中经过适当充填后也作为爆破炮孔使用；其中，探测炮孔形成在采空区区域内及其周边附近；经过一次加密形成的采空区探测炮孔，同样，也可能形成在采空区区域内及其周边附近。在探测炮孔布置中，任一排和任一列上均具有两个位于采空区外部并最接近采空区边缘的采空区周边探测炮孔8，以及两个位于采空区内部并最接近采空区边缘的采空区边界探测炮孔1；位于采空区内部的其余炮孔为采空区区域探测炮孔6，采空区区域探测炮孔6仅在首批探测炮孔布设过程中形成；采空区边界探测炮孔1和采空区周边探测炮孔8，可能形成在首批布设或加密布设过程中。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于采空区处理的爆破方法，其特征在于，包括在采空区(10)探测过程中形成的采空区区域探测炮孔(6)、采空区边界探测炮孔(1)和采空区周边探测炮孔(8)；并通过对三种探测炮孔进行包括充填、装药和堵塞处理后进行爆破，使所述采空区(10)上方岩体充分崩落塌陷；其中：

对所述采空区区域探测炮孔(6)的处理包括，在炮孔底部设置承重装置，依次向上形成区域孔反向充填段(11a)、区域孔第一装药段(3aa)、间隔段(9)、区域孔第二装药段(3ab)和区域孔上部堵塞段(2a)；

对所述采空区边界探测炮孔(1)的处理包括，在炮孔底部设置承重装置，依次向上形成边界孔反向充填段(11b)、边界孔装药段(3b)和边界孔上部堵塞段(2b)；

对所述采空区周边探测炮孔(8)的处理包括，在炮孔底部形成周边孔反向充填段(11c)，依次向上形成周边孔装药段(3c)和周边孔上部堵塞段(2c)；

所述区域孔第一装药段(3aa)的长与边界孔装药段(3b)的长度相等；所述周边孔装药段(3c)和周边孔上部堵塞段(2c)长度分别与台阶爆破设计的对应参数相同；所述区域孔上部堵塞段(2a)与周边孔上部堵塞段(2c)长度相等。

2.根据权利要求1所述的用于采空区处理的爆破方法，其特征在于，形成在采空区区域探测炮孔(6)和采空区边界探测炮孔(1)底部的所述承重装置，包括位于炮孔底部的承重部件(4)，承重部件(4)通过承重绳(5)悬挂，承重绳(5)与上方的固定装置(7)固定连接，固定装置(7)固定设在探测炮孔的孔口外部。

3.根据权利要求2所述的用于采空区处理的爆破方法，其特征在于，构成所述承重装置的所述承重部件(4)和承重绳(5)由具有耐200℃以上的耐高温材料制成，并能够承受上部的反向充填段、装药段和上部堵塞段的重力和充填冲击力之和；且承重部件(4)的直径为炮孔直径的0.75～0.85倍。

4.根据权利要求2所述的用于采空区处理的爆破方法，其特征在于，所述承重部件(4)与对应的反向充填段的长度之和为2m～3m。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于采空区处理的爆破方法，其特征在于，在所述采空区(10)探测过程中，按照爆破炮孔设计的孔排距进行钻探孔布设；并在采空区探测完成后，对任意选择一探测炮孔所在排或列，紧邻采空区且与采空区未钻通的探测炮孔，在该未钻通的探测炮孔和紧邻已钻通的探测炮孔之间增加探测炮孔，增加的探测炮孔按爆破设计孔排距减半布设，并通过对增加的探测炮孔进行是否与采空区贯穿的判断，将增加的已贯穿探测炮孔定义为所述采空区边界探测炮孔(1)，将相邻的原未贯穿探测炮孔定义为所述采空区周边探测炮孔(8)；或者，将增加的未贯穿探测炮孔定义为所述采空区周边探测炮孔(8)，将相邻的已贯穿探测炮孔定义为所述采空区边界探测炮孔(1)；然后，将采空区内的其余原已贯穿探测钻孔定义为所述采空区区域探测炮孔(6)。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于采空区处理的爆破方法，其特征在于，在所述采空区(10)探测过程中，形成的所述采空区周边探测炮孔(8)的深度为作业平台阶台阶高度的2倍。

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