CN109211045A - 一种准锥形聚能掏槽施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩巷掘进技术领域，公开了一种准锥形聚能掏槽施工方法，包括：在巷道中心线和起拱线交点处下方设置中心孔以及沿某点中心对称设置的多组掏槽孔，且所述中心孔与工作面垂直设置，所述掏槽孔与所述工作面斜交。本发明提供的一种准锥形聚能掏槽施工方法，在巷道中心线和起拱线交点处下方设置中心孔以及沿某点中心对称设置的多组掏槽孔，且中心孔与工作面垂直设置，掏槽孔与工作面斜交，掏槽孔内装专用掏槽聚能药卷。本发明的准锥形聚能掏槽施工方法，应用于岩石巷道，尤其是硬岩巷道，掏槽效率高，炮眼利用率高，操作简便，利于施工。
Description
技术领域
本发明涉及岩巷掘进技术领域，特别是涉及一种准锥形聚能掏槽施工方法。
背景技术
我国钻爆法岩巷掘进时间徘徊在70m/月的水平，导致采掘失衡，严重制约了煤矿的接续生产。岩巷掘进施工技术的发展对岩巷掘进水平的提高及缓解采掘矛盾至关重要，我国岩石巷道90％采用钻爆法施工，机掘法对于岩石坚固性系数大于7的围岩，破岩效率低下，成本高。钻爆法掘进工艺成熟，成本低廉，在岩巷掘进中占据主导地位。掏槽技术是岩巷钻爆法掘进的重中之重。现阶段，随着炮眼深度的不断增加，在硬岩条件下岩巷围岩掏槽爆破受到夹制作用明显加强，导致爆破效率较低，炮眼利用率达不到设计要求。
掏槽技术总的来说，主要有斜眼掏槽和直眼掏槽两大类，具体的又可分为以下几种类型：楔形掏槽、锥形掏槽、楔直复合掏槽、菱形掏槽、三角柱掏槽、四角柱掏槽、五星掏槽、六角柱掏槽、螺旋掏槽等形式。
斜眼掏槽的特点是掏槽眼同自由面斜交，较普遍采用的便是楔形掏槽。这种掏槽的主要特点是以工作面为自由面，并且掏槽眼齐爆。炸药起爆后，在应力波和爆生气体的共同作用下，楔形区内岩石破碎。在良好堵塞情况下，由于爆轰气体产物在炮眼中较长时间地维持高压状态，将楔形内破碎的岩石抛出，形成槽腔，以达掏槽目的。斜眼掏槽技术实现的关键是掏槽眼的布置，如图1所示，一般在巷道腰线以下布置3对掏槽眼，深度比其他炮眼深100mm，掏槽眼的间距一般保持在400mm左右，眼底距一般要求控制在200mm，眼底距既不能太大也不能太小，太大影响掏槽效果，太小容易造成掏槽眼打穿。左右两排掏槽眼眼口之间的距离一般控制在1200mm-1500mm左右。中间两个空孔比掏槽眼要深100mm，主要作用为掏槽眼提供碎胀空间，提高掏槽效果，抛掷槽腔底部岩石，可根据岩石的软硬程度决定选用和装药与否。掏槽眼采用1段瞬发雷管起爆，中间空孔若装药采用2段雷管起爆，比掏槽眼延后25ms。斜眼掏槽受断面尺寸限制大，炮眼布置精度要求高：较小断面时，要实现掏槽角度和深度的要求，同时满足凿岩机械空间摆放问题，凿岩质量往往达不到设计要求；眼底距要求高：断面较大时掏槽参数易于按照设计进行布置，但是对掏槽眼与辅助眼眼底距要求较为严格，眼底要尽量布置在同一平面上。遇到硬岩爆破时，眼底距过大容易导致“留底”，炮眼利用率不高。并且，一次起爆药量大，掏槽区岩石缺少碎涨空间，导致掏槽区岩石抛掷较远，易损坏设备及各种管线，大块率较高，不利于爆破安全及后期排矸作业。
直眼掏槽的特点是以空眼作为主要自由面的爆破，它的最小抵抗线是从装药眼到空眼的距离。因为掏槽眼是相互平行的，所以从孔口到眼底最小抵抗线是相同的，形成的槽腔形状规整。直眼掏槽的关键是直眼空孔的导向作用，应力波过圆孔时，在孔两侧产生压应力集中，应力集中点随着应力波的传播而在空孔壁上移动，当应力波过空孔后，压应力集中点位于与空孔和炮孔连心线大约成45°角的射线上(该射线始于空孔圆心)。孔内侧由反射波叠加而产生的拉应力集中位于炮孔与空孔连心线上，并且拉应力集中系数大于压应力集中系数。由于岩石的动态抗拉强度远小于其动态抗压强度，所以空孔导向作用而将空眼与掏槽眼之间的岩石炸碎，起到掏槽的作用。直眼掏槽技术掏槽眼的布置以菱形掏槽为例，如图2所示，一般在巷道起拱线以下，巷道中心线附近布置五个炮孔，四个掏槽孔和一个中心孔，掏槽眼眼间距一般保持在400mm左右。中间空孔比掏槽眼要深100mm，主要作用为掏槽眼提供碎胀空间，提高掏槽效果，可根据岩石的软硬程度决定选用和装药与否。掏槽眼采用1段瞬发雷管起爆，中心空孔视情况决定装药与否。对于中大断面巷道，该方法的缺点主要表现在炮眼数目较多，钻眼质量要求较高。直眼掏槽以中心空孔作为自由面，掏槽效果与中心空孔大小及掏槽眼布置紧密相关。直眼掏槽形成的槽腔小，炸药单耗高，钻眼作业费时费力，炮眼利用率不高的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种准锥形聚能掏槽施工方法，解决现有技术中斜眼掏槽和直眼掏槽中掏槽区岩石受到夹制作用明显，掏槽炸药能量利用不集中，炮眼利用率低，操作繁琐，不利于施工的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种准锥形聚能掏槽施工方法，包括：在巷道中心线和起拱线交点处下方设置中心孔以及沿某点中心对称设置的多组掏槽孔，且所述中心孔与工作面垂直设置，所述掏槽孔与所述工作面斜交。
其中，所述掏槽孔为两个以上。
其中，所述掏槽孔与所述工作面斜交的角度为75°-85°。
其中，所述中心孔比所述掏槽孔深100mm-200mm。
其中，所述掏槽孔均布于半径为450-600mm的圆周上。
其中，还包括在所述掏槽孔中根据炮孔深度装有4-7个聚能药包，所述中心孔装有2-3卷煤矿许用炸药，所述中心孔内采用2段毫秒电子雷管起爆，掏槽孔采用1段起爆，巷道断面内其他炮孔依次起爆。
其中，所述中心孔设置一个，且所述中心孔位于巷道中心线和起拱线交点处正下方，所述掏槽孔沿中心孔中心对称设置。
其中，所述中心孔的直径大于100mm。
其中，所述中心孔设置多个，且所述中心孔围成形状的中心位于巷道中心线和起拱线交点处正下方，所述掏槽孔沿所述中心孔围成形状的中心进行中心对称设置。
其中，所述中心孔设置四个，所述中心孔围设成菱形或矩形，且其中两个所述中心孔位于巷道中心线和起拱线交点处正下方。
(三)有益效果
本发明提供的一种准锥形聚能掏槽施工方法，在巷道中心线和起拱线交点处下方设置中心孔以及沿某点中心对称设置的多组掏槽孔，且中心孔与工作面垂直设置，掏槽孔与工作面斜交。本发明的准锥形聚能掏槽施工方法，应用于岩石巷道，尤其是硬岩巷道，掏槽效率高，炮眼利用率高，操作简便，利于施工。
附图说明
图1为背景技术中斜眼掏槽的结构示意图；
图2为背景技术中直眼掏槽的结构示意图；
图3为本发明一种掏槽的结构示意图；
图4为本发明实施例1的主视图；
图5为本发明实施例1的A-A面剖视图；
图6为本发明实施例1的B-B面剖视图；
图7为本发明实施例2的主视图；
图8为本发明实施例2的C-C面剖视图；
图9为本发明实施例2的D-D面剖视图。
图中，1、中心孔；2、掏槽孔；3、巷道中心线；4、起拱线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图7所示，本发明公开一种准锥形聚能掏槽施工方法，包括：在巷道中心线和起拱线交点处下方设置中心孔以及沿某点中心对称设置的多组掏槽孔，且所述中心孔与工作面垂直设置，所述掏槽孔与所述工作面斜交。
具体的，掏槽孔之间的间距沿掏槽孔眼底位置线逐渐缩小，如图3、图4和图6、图7所示。
经过实验得出，本发明的掏槽效率显著高于一般楔形掏槽和直眼掏槽，掏槽效率提高20％以上，炮眼利用率达到95％以上。
本发明的准锥形聚能掏槽施工方法，应用于岩石巷道，尤其是硬岩巷道，掏槽效率高，炮眼利用率高，操作简便，利于施工。
其中，所述掏槽孔为两个以上。优选地，掏槽孔为六个，六个掏槽孔所围成的图案为正六边形。
其中，所述掏槽孔与所述工作面斜交的角度为75°-85°。优选地，掏槽孔与工作面的角度为80°。
其中，所述中心孔比所述掏槽孔深100mm-200mm。具体的，中心孔的深度为2500mm，而掏槽孔的深度则为2400mm或2300mm，主要作用为掏槽孔。
其中，所述掏槽孔均布于半径为450-600mm的圆周上。优选地，掏槽孔均布于半径为500mm的圆周上。
其中，还包括在掏槽孔中根据炮孔深度装有4-7个聚能药包，多个聚能药包爆破后射流范围正好覆盖以空孔圆心为中心的圆形范围内；中心孔装有2-3卷煤矿许用炸药，中心孔(小直径炮孔如42mm时)内采用2段毫秒电子雷管起爆，掏槽孔采用1段起爆，巷道断面内其他炮孔依次起爆。具体的，将普通药包装入开设有多个聚能穴的聚能管壳制成聚能药包，降低了背爆侧能量占用率，提高了掏槽区炸药能量利用率。优选地，聚能穴为槽体。进一步的，槽体为“V”字型槽。“V”字型槽的一侧壁厚度为1-2mm，另一侧壁厚度为3-4mm。根据实际需要，槽体的个数为3-5个。具体的，当槽体为三个时，槽体跨越角度为45°-120°。槽体为四个或五个时，槽体跨越角度小于180°。相邻槽体的间隔角度相等。掏槽孔用水炮泥和普通炮泥按爆破规程要求堵塞，尤其是掏槽孔加强堵塞。掏槽孔内采用1段毫秒电子雷管起爆(中心孔为普通炮孔时采用2段)，巷道断面内其他炮孔依次起爆，装药结构径向不耦合装药，起爆方式为优先选用反向起爆。
利用本发明的准锥形聚能掏槽施工方法构建出的掏槽实施例1：
如图2-4所示，所述中心孔设置一个，且所述中心孔位于巷道中心线和起拱线交点处正下方，所述掏槽孔沿中心孔中心对称设置。优选地，所述中心孔的直径大于100mm。采用大直径空孔时，可不装药。此中心孔用专用钻机钻孔，一次钻深满足5-6个循环使用。
实施例2：
如图5-7所示，与实施例1不同之处在于：本实施例中的中心孔设置多个，且所述中心孔围成形状的中心位于巷道中心线和起拱线交点处正下方，所述掏槽孔沿所述中心孔围成形状的中心进行中心对称设置。优选地，所述中心孔设置四个，所述中心孔围设成菱形或矩形，且其中两个所述中心孔位于巷道中心线和起拱线交点处正下方。具体的，本实施例中的四个中心孔均与工作面垂直设置，根据实际需要，也可将中心孔布置成为不同形状。
本发明提供的一种准锥形聚能掏槽施工方法，在巷道中心线和起拱线交点处下方设置中心孔以及沿某点中心对称设置的多组掏槽孔，且中心孔与工作面垂直设置，掏槽孔与工作面斜交。本发明的准锥形聚能掏槽施工方法，应用于岩石巷道，尤其是硬岩巷道，掏槽效率高，炮眼利用率高，操作简便，利于施工。
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 (10)
1.一种准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，包括：在巷道中心线和起拱线交点处下方设置中心孔以及沿某点中心对称设置的多组掏槽孔，且所述中心孔与工作面垂直设置，所述掏槽孔与所述工作面斜交。
2.如权利要求1所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述掏槽孔为两个以上。
3.如权利要求1所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述掏槽孔与所述工作面斜交的角度为75°-85°。
4.如权利要求1所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述中心孔比所述掏槽孔深100mm-200mm。
5.如权利要求1所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述掏槽孔均布于半径为450-600mm的圆周上。
6.如权利要求1所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，还包括在所述掏槽孔中根据炮孔深度装有4-7个聚能药包；所述中心孔装有2-3卷煤矿许用炸药，所述中心孔内采用2段毫秒电子雷管起爆，掏槽孔采用1段起爆，巷道断面内其他炮孔依次起爆。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述中心孔设置一个，且所述中心孔位于巷道中心线和起拱线交点处正下方，所述掏槽孔沿中心孔中心对称设置。
8.如权利要求7所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述中心孔的直径大于100mm。
9.如权利要求1-6中任意一项所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述中心孔设置多个，且所述中心孔围成形状的中心位于巷道中心线和起拱线交点处正下方，所述掏槽孔沿所述中心孔围成形状的中心进行中心对称设置。
10.如权利要求9所述的准锥形聚能掏槽施工方法，其特征在于，所述中心孔设置四个，所述中心孔围设成菱形或矩形，且其中两个所述中心孔位于巷道中心线和起拱线交点处正下方。
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