CN109443117A - 一种无掏槽深孔爆破成井的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无掏槽深孔爆破成井的工艺，以孔径为600mm的中空孔直径，按照公式L=π（D²+d²）（k+1）/[4（D+d）（k‑1）]调控装药孔与中空孔的孔间距L为2‑3m；根据装药孔直径的调控，利用公式计算装药炮孔数量N=msq/rη；在切割井断面布孔9个，中间的中空孔不装炸药，装药孔8个，均匀布于四周，每层装药层包括炸药段及细渣段，即可完成成井。采用上述技术方案沿溜井中心线钻凿Φ600大空孔，一次性为全溜井爆破提供足够自由面和补偿空间，实现后续无掏槽掘进。爆破后炮烟通过Φ600大空孔更快排出，减少有毒有害气体在作业面滞留时间，降低通风难度。整个断面只钻凿Φ120装药孔8个，实行分段延时爆破，相比钻凿Φ76眼孔作为装药孔，钻孔工程量减少了38%，掘进速度比原来提高了30%。
Description
技术领域
本发明涉及高溜井成井工艺，特别是脉外开拓溜井运输系统，溜井高度大，数量多的开采矿山成井工艺。
背景技术
采用石门溜井运输系统，溜井高度10-90米不等，针对高溜井施工，普通法安全性太低、通风困难、环境差、施工难度大，近年开始采用深孔爆破掏槽法一次成型工艺，但是在实践过程中，经常出现眼孔质量不合格、装药结构不合理或者是炮孔堵塞不到位以及碰到构造带时都会导致堵孔或成井失败。故在现有技术的背景下，研究采用高溜井无掏槽深孔爆破成井技术。
深孔爆破掏槽法施工高溜井具有安全性高、劳动强度低、效率高、成本低等优点。但是也有很多缺点，比如需要眼孔过多，对眼孔质量要求高，眼孔偏斜率不得超过规定值，否则需要重新补孔；其次由于溜井断面小、爆破夹制性大，在进行深孔爆破时，因装药结构不合理，爆破时掏槽补偿空间不足容易出现堵孔，一旦出现堵孔现象，疏通工程量较大，严重影响工程进度；第三分层爆破产生的炮烟较难排出，造成通风困难；第四、在一些地质构造发育地带，岩体内存在较大裂隙、断层等而且岩性较软，先起爆孔对后起爆孔周边岩体产生强烈扰动，导致岩体沿断裂面发生较大位移错动。若两相邻孔延期时间较长，导致后排柱药包在雷管起爆前被错断而中断了局部药柱传爆，将给后续爆破带来极大困难。
发明内容
本工艺首次应用在高溜井施工中，在施工过程中，该工艺具有需要眼孔数量少，允许眼孔偏斜的范围可适当加大，另外能在爆破时提供较大自由面和补偿空间，不但很少出现堵孔问题，而且有利于通风。
本项目主要研究路线是在理论创新的基础上，结合矿山实际情况，围绕安全、高效的思想在实践中不断进行研究试验，并总结完善。
发明的目的是这样实现的：
一种无掏槽深孔爆破成井的工艺，包括如下步骤：
(1)以孔径为600mm的中空孔直径，按照公式L＝π(D2+d2)(k+1)/[4(D+d)(k-1)]调控装药孔与中空孔的孔间距L为2-3m，其中，D为中空孔直径，600mm；d为装药孔直径；k为岩石的碎胀系数，取1.5；d为70-30mm，进一步优选为76mm、或120mm。
(2)根据步骤(1)中装药孔直径的调控，利用公式计算装药炮孔数量N＝msq/rη；式中：N为装药孔数，个，装药炮孔为8-13个，进一步优选为8个、或13个；m为断面系数，取1；s为切割井断面面积，㎡；q为炸药单耗，取4.7kg/m3；r为每米炮孔装药量；η为炮孔装药系数，取0.35；
(3)在切割井断面布孔9个，中间的中空孔不装炸药，装药孔8个，均匀布于四周，每个装药孔至少包括7层装药层，每层装药层包括炸药段及细渣段，即可完成成井。
所述的切割断面为四方形或圆形，布孔为以中间中空孔为圆点，在四周设置8个装药孔，即东、西、南、北方向，以及西北、东北、西南、东南方向。
每个装药孔的每层的下部填塞2.5-3m的炸药后，上部填塞0.6-0.8m的细渣；最后一层设置为3.5-4m，装药高度为2.5m，其余填塞细渣。
进一步优选方案中，每层高度3.5米，下部填塞2.8m的炸药后，上部填塞0.7m的细渣；最后一层设置为4m，装药高度为2.5m，填塞细渣1.5m。
在步骤3布置好装药孔后，采用半秒延期导爆管雷管和导爆索联合分层延时起爆，每层东西南北方向的孔内炸药依次采用1-4段半秒延期导爆管起爆，西北、东北、西南、东南方向孔内炸药采用5段半秒延期导爆管同时起爆，每次起爆两层，最后3.5-4米一次起爆。
采用本发明的上述技术方案的工艺流程图如图1所示，同时具有如下有益效果：
第一、不需要掏槽眼，减少眼孔数量。
该技术采用天井钻机钻凿大孔径的垂直深孔直接与下部石门钻穿后，沿断面布置8个周边眼，不需要再钻凿掏槽眼和辅助眼，减少眼孔数量，加快了工程进度。
第二、选取Φ600眼孔为中空孔，Φ120眼孔为装药孔，采用分层分段延时爆破成井。1#-4#周边孔延时起爆后，改变5#-8#孔最小抵抗线方向，为保证按设计断面顺利成井，必须保证抵抗线W1-(Rp-Ra)<W2 (1)
式中Rp为装药眼孔破裂区半径，Ra为装药孔半径，当∠a无限接近90°，可保证W1<W2，所以R中空孔/Ra越接近1时，越有利于顺利成井。选取Ra＝60mm，R中空孔＝300mm时通过计算得W1-(Rp-Ra)＝780mm，W2＝800mm，满足式(1)条件，装药孔孔径与空孔孔径选取在理论上能保证顺利成井。
第三、降低堵孔几率
大孔径中空孔一方面为爆破提供必需的自由面，另一方面为破碎的岩石提供足够的补偿空间，避免因补偿空间不足而“挤死”，造成后续爆破无效甚至发生冲炮堵孔现象。
附图说明
图1为无掏槽深孔爆破成井工艺流程图，其中，1.装药孔，2.溜井，3.中空孔，4.填孔塞，5.下填塞，6.炸药，7.上填塞。
具体实施方式
实施例1
针对宜昌磷矿井巷工程中溜井的重要性以及高溜井用普通法施工过程中安全性低、作业环境差、炮眼消散慢通风差等特点。结合高溜井深孔爆破掏槽法的优点，在减少眼孔数量、降低炮孔堵塞和通风困难方面进一步优化，保证一次成井的安全性和高效性。
沿断面中心钻凿Φ600中空孔一个，沿断面周边等间距钻凿Φ120装药孔8个(也可以采用76mm的装药孔，但引起费用较高而放弃)，采用半秒延期导爆管分段延时爆破。
所有钻凿眼孔必须保证平行，偏斜率不得超过0.5％。
采用分层爆破，每层高度3.5米，装药长度2.8米，填塞长度0.7米，一次起爆高度为两层共计7米。具体如下：
第一：根据天井钻机成孔孔径范围，暂选取Φ600mm孔径，利用公式：L＝π(D2+d2)(k+1)/[4(D+d)(k-1)]，式中L为装药孔与中空孔的孔间距，mm；D为中空孔直径，600mm；d为装药孔直径，120mm；k为岩石的碎胀系数，取1.5。计算得L＝2.041m，按照眼孔布置参数，能够为爆破提供足够的补偿空间。
第二：根据深孔掏槽法工艺，利用公式计算装药炮孔数量N＝msq/rη；式中：N为装药炮孔数，个；m为断面系数，取1；s为切割井断面面积，㎡；q为炸药单耗，根据苏家坡矿岩石硬度以及炸药性质，通过分析计算取4.7kg/m3；r为每米炮孔装药量，根据孔径和药卷情况计算求得；η为炮孔装药系数，取0.35。本项目试验了两个不同孔径装药孔工艺。其中一种为Φ76mm钻孔作装药孔，每米装药量为4.2kg/m，计算得N＝12.8，取装药孔数目为13个。另外一种为Φ120mm钻孔作装药孔，每米装药量为6.9kg/m，计算的N＝7.8，取装药孔数目为8个。在实践分析比较中发现，取Φ120孔径为装药孔，不但钻孔总成本更低，而且钻孔量减少了38％，提高了工程进度。
最终确定采用Φ120孔径眼孔做为装药孔，钻凿装药炮孔8个，依次布置在溜井断面周边，周边眼到中空孔孔距640mm-960mm布孔。
第三：装药后分层分段爆破。溜井断面4㎡，布孔9个，其布置如右图，其中0#中空孔不装药，装药孔8个，均匀布于四周。每次爆破前用专用测绳实测炮孔深度及装药位置，填塞位于孔底，下部填塞0.8-1.2米后按设计装入炸药高度2.8米(20kg),上部填塞0.7米厚细渣，用半秒延期导爆管雷管和导爆索联合分层延时起爆，每层1#-4#孔依次采用1-4段半秒延期导爆管起爆，5#-8#孔均采用5段半秒延期导爆管同时起爆，每层高度3.5米，每次起爆两层，最后4米一次起爆，装药高度2.5米，孔口填塞1.5米高度的细渣。
采用上述技术方案沿溜井中心线钻凿Φ600大空孔，一次性为全溜井爆破提供足够自由面和补偿空间，实现后续无掏槽掘进。爆破后炮烟通过Φ600大空孔更快排出，减少有毒有害气体在作业面滞留时间，降低通风难度。整个断面只钻凿Φ120装药孔8个，实行分段延时爆破，相比钻凿Φ76眼孔作为装药孔，钻孔工程量减少了38％，掘进速度比原来提高了30％。
Claims (7)
1.一种无掏槽深孔爆破成井的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）以孔径为600mm的中空孔直径，按照公式L=π（D²+d²）（k+1）/[4（D+d）（k-1）]调控装药孔与中空孔的孔间距L为2-3m，其中，D为中空孔直径，600mm；d为装药孔直径；k为岩石的碎胀系数，取1.5；
（2）根据步骤（1）中装药孔直径的调控，利用公式计算装药炮孔数量N=msq/rη；式中：N为装药孔数，个；m为断面系数，取1；s为切割井断面面积，㎡；q为炸药单耗，取4.7kg/m³；r为每米炮孔装药量；η为炮孔装药系数，取0.35；
（3）在切割井断面布孔9个，中间的中空孔不装炸药，装药孔8个，均匀布于四周，每个装药孔至少包括7层装药层，每层装药层包括炸药段及细渣段，即可完成成井。
2.根据权利要求1所述的无掏槽深孔爆破成井的工艺，其特征在于，所述步骤（1）中d为70-30mm，进一步优选为76mm、或120mm。
3.根据权利要求1所述的无掏槽深孔爆破成井的工艺，其特征在于，所述的步骤（2）中装药炮孔为8-13个，进一步优选为8个、或13个。
4.根据权利要求1所述的无掏槽深孔爆破成井的工艺，其特征在于，所述的步骤（3）中，所述的切割断面为四方形或圆形，布孔为以中间中空孔为圆点，在四周设置8个装药孔，即东、西、南、北方向，以及西北、东北、西南、东南方向。
5.根据权利要求1所述的无掏槽深孔爆破成井的工艺，其特征在于，所述的步骤（3）中，每个装药孔的每层的下部填塞2.5-3m的炸药后，上部填塞0.6-0.8m的细渣；最后一层设置为3.5-4m，装药高度为2.5m，其余填塞细渣。
6.根据权利要求1所述的无掏槽深孔爆破成井的工艺，其特征在于，所述的步骤（3）中，每层高度3.5米，下部填塞2.8m的炸药后，上部填塞0.7m的细渣；最后一层设置为4m，装药高度为2.5m，填塞细渣1.5m。
7.根据权利要求5所述的无掏槽深孔爆破成井的工艺，其特征在于，所述的步骤（3）中，采用半秒延期导爆管雷管和导爆索联合分层延时起爆，每层东西南北方向的孔内炸药依次采用1-4段半秒延期导爆管起爆，西北、东北、西南、东南方向孔内炸药采用5段半秒延期导爆管同时起爆，每次起爆两层，最后3.5-4米一次起爆。
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