CN109724484B - 一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构与成井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构与成井方法，在爆破区的其中一条圆心线上设有若干个线型掏槽孔，线型掏槽孔由空孔和装药孔交替布置而成；在所述爆破区设有若干个排布在圆心线两侧的三角掏槽孔，每三个三角掏槽孔为一组并排布呈三角形结构，相邻两组三角掏槽孔共用两个三角掏槽孔；在圆形爆破区的周边设有一圈周边孔；在线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔以及周边孔中装填有炸药；本发明采用线型与三角型混合布置的小口径掏槽炮孔进行一次爆破成井，操作简单、施工便捷，大大缩减了钻孔的数量，成本低廉，减小了爆破震动，可靠性高，具有较好的推广应用价值。

Description

一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构与成井方法

技术领域

本发明涉及矿山爆破技术领域，尤其是一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构与成井方法。

背景技术

当前，在立井掘进中，掏槽区炮孔的爆破效果直接决定着一次爆破成井的成败和爆破效果，因此，合理地选择掏槽型式和布置炮孔参数至关重要，特别是对于深孔一次成井更为显著。

然而，传统一次爆破成井中，往往采取大直径空孔和装药孔的办法，来确保足够的自由面和掏槽空间。虽然这在一定程度上提高了盲天井爆破的成功率，但是钻孔耗费时间，并且炸药成本投入较大，上向装药施工耗时耗力，且炸药下滑现象明显，从而往往导致爆破难以达到设计天井的深度，操作性差。实践表明，这种施工方法相比传统的人工分段掘进成井而言，存在钻孔时间周期长，炸药成本高和爆破振动危害大的问题。

目前，国内外中深孔凿岩机械得到迅速发展，配套炮孔规格一般为64-110mm，实际应用表明，这种规格炮孔钻取进度快，施工简便，工人劳动强度小，钻机移动灵活，从而在爆破设计和施工中越来越被广泛认可和应用。针对爆破成井，改变原来采用笨重钻机施工大孔径的方式，采用小孔径和少炮孔数目必然会成为一次爆破成井未来发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的就是要解决传统采用大直径空孔和装药孔进行一次爆破成井时，存在钻孔时间周期长，炸药成本高，爆破振动危害大，并在爆破时难以达到设计天井的深度的问题，为此提供一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构与成井方法。

本发明的第一种方案是：一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，所述盲天井爆破区的端面呈圆形；在爆破区的其中一条圆心线上设有若干个线型掏槽孔，其中线型掏槽孔由空孔和装药孔交替布置而成；在所述爆破区设有若干个排布在圆心线两侧的三角掏槽孔，每三个三角掏槽孔为一组并排布呈三角形结构，相邻两组三角掏槽孔共用两个三角掏槽孔；在圆形爆破区的周边设有一圈周边孔；在线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔以及周边孔中装填有炸药。

本发明中所述线型掏槽孔在所述圆心线上呈等间距排布，并在圆心线上沿着过圆心的垂线呈对称布置；所述周边孔沿圆形爆破区的周边呈均匀排布。

本发明中各个三角掏槽孔到所述圆心线上的垂直距离相等，并且每组三角掏槽孔均排布呈等腰三角形结构。

本发明中所述爆破区还设有若干个辅助孔，辅助孔位于三角掏槽孔与周边孔之间的间隔区域，在辅助孔中装填有炸药。

本发明中所述线型掏槽孔的孔深分别超出三角掏槽孔、周边孔及辅助孔的孔深50～100cm。

本发明中所述线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔及辅助孔的孔径均为76～102mm；所述线型掏槽孔中的空孔孔径为102～165mm；所述周边孔的孔径为64～102mm。

本发明中所述线型掏槽孔之间的孔距为0.2～0.4m,线型掏槽孔中空孔的数量为3～5个。

本发明中所述三角掏槽孔到所述圆心线上的垂直距离为0.2～0.4m；每组构成等腰三角形结构的三角掏槽孔的底边的孔间距为0.25～0.5m，等腰边的孔间距为0.43～0.86m，三角掏槽孔的数量为5～11个；相邻两个周边孔之间的孔间距为0.5～1.0m。

本发明的第二种方案是：一种盲天井一次成井的成井方法，包括有如下步骤：

步骤一,在盲天井的圆形爆破区端面上，沿其中一条圆心线钻取若干个线型掏槽孔，线型掏槽孔由空孔和装药孔交替布置而成；

步骤二，在步骤一所述的圆心线的两侧钻取若干个三角掏槽孔，每三个三角掏槽孔为一组并排布呈三角形结构，各组三角掏槽孔沿着所述圆心线排列，相邻两组三角掏槽孔共用两个三角掏槽孔；

步骤三，在盲天井的圆形爆破区端面的周边钻取一圈周边孔，并在三角掏槽孔与周边孔之间的间隔区域钻取若干个辅助孔；

步骤四，对线型掏槽孔中的装药孔、三角掏槽孔、辅助孔及周边孔进行装填炸药和连线；

步骤五，起爆，起爆顺序是，首先线型掏槽孔中的所有装药孔同时起爆，然后各个三角掏槽孔依次起爆，接着各个辅助孔依次起爆，最后各个周边孔分次或同时起爆。

本发明中所述步骤四中，线型掏槽孔中的装药孔、三角掏槽孔、辅助孔及周边孔的孔内均采用连续装药结构装填炸药，并在距离各个孔的孔底与孔口4.0m的部位各装有一发起爆雷管或起爆药包；所述线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔在装药时孔口预留的堵塞长度0.8～1.3m，辅助孔和周边孔在装药时孔口预留的堵塞长度1.3～1.8m；所述步骤五中，线型掏槽孔与三角掏槽孔起爆的间隔时间为100-200ms；所述线型掏槽孔、三角掏槽孔、辅助孔及周边孔均是采用凿岩台车钻取的上向平行竖直孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明钻孔数量少，施工精度高，实现了采用小孔径钻头钻取各个小孔径炮孔来实现一次爆破成井，优化了传统一次成井采用的大孔径炮孔的参数，大大减少了施工时间周期和掘进成本，并且由于小孔径炮孔相比大孔径炮孔施工偏斜率较小，因而这种施工方式同时提高了炮孔施工的精度；

(2)本发明施工便捷，可靠性高，在炮孔装填炸药期间，小孔径炮孔大大减轻了传统爆破施工时大口径炮孔所存在的炸药下滑和不到位的现象，炸药可以填装到设计预定深度，从而大大保证了一次爆破成井的高度和可靠性；

(3)本发明成本低廉，爆破震动小，通过在爆破时采用小孔径炮孔，这使得炸药填装药量减少，从而降低了炸药单耗及相应的爆破振动危害，极大地弱化了对天井周围岩体损伤破坏现象。

附图说明

图1是本发明中各个炮孔的平面结构布置示意图；

图2是本发明中各个炮孔起爆时间排布的示意图。

图中：1—装药孔，2—空孔，3—第一级三角掏槽孔，4、5—第二级三角掏槽孔，6、7—第三级三角掏槽孔，8—第四级三角掏槽孔，9—第一级辅助孔，10—第二级辅助孔，11—第三级辅助孔，12—周边孔。

具体实施方式

实施例1

本实施例以在岩性为中硬以上的地下矿山的施工为例进行具体说明，在-485m水平进行现场爆破一次施工，设计盲天井的高度为10m,盲天井爆破区的端面呈圆形，其直径为2.0m。

参见图1，本发明提供了一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，在爆破区的其中一条圆心线K上设有线型掏槽孔，线型掏槽孔由三个空孔2和两个装药孔1交替布置而成。

在所述爆破区设有三角掏槽孔，三角掏槽孔由一个第一级三角掏槽孔3、两个第二级三角掏槽孔4和5、两个第三级三角掏槽孔6和7、两个第四级三角掏槽孔8组成，第一级三角掏槽孔3相对于爆破区的圆心垂直设置于偏离圆心线K的一侧，并且第一、第三级三角掏槽孔与第二、第四级三角掏槽孔分别等间距排布在圆心线K两侧，第一级三角掏槽孔和两个第二级三角掏槽孔排布呈第一级等腰三角形；在第一级等腰三角形所围成的掏槽区域的基础上，进一步加大掏槽范围，并将两个第三级三角掏槽孔对称设置在第一级三角掏槽孔的两侧，使得第一、第二和第三级三角掏槽孔排布呈第二级等腰三角形；在第二级等腰三角形所围成的掏槽区域基础上，进一步加大掏槽范围，并将两个第四级三角掏槽孔对称设置在两个第二级三角掏槽孔的外侧，使得第二、第三和第四级三角掏槽孔排布呈第三级等腰三角形，如此以此类推，可根据需要逐渐扩大掏槽范围。

在圆形爆破区的周边设有一圈周边孔12；在线型掏槽孔中的装药孔1和三角掏槽孔以及周边孔12中装填有炸药。

进一步的，本实施例中所述线型掏槽孔在所述圆心线K上呈等间距排布，并在圆心线K上沿着过圆心的垂线呈对称布置；所述周边孔12沿圆形爆破区的周边呈均匀排布。

进一步的，本实施例中所述爆破区还设有若干个辅助孔，辅助孔位于三角掏槽孔与周边孔之间的间隔区域，并且辅助孔由2个第一级辅助孔9、2个第二级辅助孔10和2个第三级辅助孔11组成，并且每一级辅助孔布置在前一级辅助孔相对于圆心线K的另一侧，这三级辅助孔起到对爆破掏槽孔区爆破后进行接力、补偿和扩大的目的；在每级辅助孔中装填有炸药。

进一步的，本实施例中所述线型掏槽孔的孔深分别超出三角掏槽孔、周边孔及辅助孔的孔深50～100cm。

进一步的，本实施例中所述线型掏槽孔中的装药孔和各级三角掏槽孔及各级辅助孔的孔径均为76mm；所述线型掏槽孔中的空孔孔径为102mm；所述周边孔的孔径为64mm。

进一步的，本实施例中所述线型掏槽孔之间的孔距为0.2m。

进一步的，本实施例中所述三角掏槽孔到所述圆心线上的垂直距离为0.2m；在第一级等腰三角形中，构成该三角形底边的第二级三角掏槽孔4和5之间的孔间距为0.25m;第三级三角掏槽孔6和7之间的孔间距为0.6m；两个第四级三角掏槽孔8的孔间距为1.0m；所述周边孔12的数量是根据设计的直径规格为2.0m的盲天井来确定的，并且周边孔12沿圆周均匀布置有8～12个，相邻两个周边孔之间的孔间距为0.5～1.0m，进一步可设计为0.7～0.8m。

实施例2

本实施例在实施例1的基础之上提供了一种盲天井一次成井的成井方法，包括有如下步骤：

步骤一,在盲天井的圆形爆破区端面上，使用中深孔凿岩台车，沿其中一条圆心线K钻取线型掏槽孔，线型掏槽孔由上向平行的三个空孔和两个装药孔交替布置而成，每相邻两线型掏槽孔之间孔距为0.2m，装药孔孔径为76mm，空孔孔径为102mm，以形成线型掏槽炮孔布置，这五个炮孔的孔深比设计盲天井高度要加深50～100cm；

步骤二，在步骤一所述的圆心线的两侧钻取三角掏槽孔，三角掏槽孔的孔径为76mm；三角掏槽孔由一个第一级三角掏槽孔、两个第二级三角掏槽孔、两个第三级三角掏槽孔和两个第四级三角掏槽孔组成，第一级三角掏槽孔相对于爆破区的圆心垂直设置于偏离圆心线K的一侧0.2m，并且第一、第三级三角掏槽孔与第二、第四级三角掏槽孔分别等间距排布在圆心线K两侧，并且各级三角掏槽孔依次组合成实施例1所述的各级等腰三角形结构；

步骤三，在盲天井的圆形爆破区端面的周边钻取8～12个沿圆周均匀排布的周边孔，周边孔的孔径为64mm，设计孔间距为0.5～1.0m;并在三角掏槽孔与周边孔之间的间隔区域钻取若干个辅助孔,辅助孔由2个第一级辅助孔、2个第二级辅助孔和2个第三级辅助孔组成，并且每一级辅助孔布置在前一级辅助孔相对于圆心线K的另一侧，这三级辅助孔起到对爆破掏槽孔区爆破后进行接力、补偿和扩大的目的；

步骤四，在线型掏槽孔中的装药孔、三角掏槽孔、辅助孔及周边孔的孔内均采用连续装药结构装填炸药，并在距离各个孔的孔底与孔口4.0m的部位各装有一发起爆雷管或起爆药包；所述线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔在装药时孔口预留的堵塞长度0.8～1.3m，辅助孔和周边孔在装药时孔口预留的堵塞长度1.3～1.8m，其中堵塞采用炮泥或木楔在炮孔内填充而成；将起爆雷管的脚线连接起爆网络，在确认联线无误后进行起爆；

步骤五、起爆，起爆顺序是，首先线型掏槽孔中的所有装药孔同时起爆，然后各个三角掏槽孔依次起爆，接着各个辅助孔依次起爆，最后各个周边孔分次或同时起爆，其中线型掏槽孔与三角掏槽孔起爆的间隔时间为100-200ms，具体设计起爆间隔时间为125ms。

爆破器材采用粉状铵油炸药和普通导爆管雷管，导爆管雷管延期时间为国标GB19417-2003《导爆管雷管》所述的第3系列毫秒延期导爆管雷管和半秒延期系列导爆管雷管。爆破一次成井的起爆炮孔数目、雷管段别和装药量等结合参见图2及下表所示：

由上表各个炮孔的爆破参数及实际取得的爆破效果可知，在起爆时各个掏槽炮孔是从内往外依次起爆，爆破一次成井达到了设计要求，并且爆破效果好，盲天井壁面光滑，相比传统方法，大大减少了凿岩成本和炸药量，简化了施工工艺，达到了降振效果。

需要明确的是，以上描述的仅是本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡是基于本发明的技术方案和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，所述盲天井爆破区的端面呈圆形；其特征是：仅在爆破区的一条圆心线上设有若干个线型掏槽孔，其中线型掏槽孔由空孔和装药孔交替布置而成；在所述爆破区设有若干个排布在圆心线两侧的三角掏槽孔，每三个三角掏槽孔为一组并排布呈三角形结构，相邻两组三角掏槽孔共用两个三角掏槽孔；各个三角掏槽孔到所述圆心线上的垂直距离相等，并且每组三角掏槽孔均排布呈等腰三角形结构；所述三角掏槽孔到所述圆心线上的垂直距离为0.2～0.4m；每组构成等腰三角形结构的三角掏槽孔的底边的孔间距为0.25～0.5m，等腰边的孔间距为0.43～0.86m，三角掏槽孔的数量为5～11个；所述线型掏槽孔之间的孔距为0.2～0.4m,线型掏槽孔中空孔的数量为3～5个；在圆形爆破区的周边设有一圈周边孔；在线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔以及周边孔中装填有炸药。

2.根据权利要求1所述的一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，其特征是：所述线型掏槽孔在所述圆心线上呈等间距排布，并在圆心线上沿着过圆心的垂线呈对称布置；所述周边孔沿圆形爆破区的周边呈均匀排布。

3.根据权利要求1或2所述的一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，其特征是：所述爆破区还设有若干个辅助孔，辅助孔位于三角掏槽孔与周边孔之间的间隔区域，在辅助孔中装填有炸药。

4.根据权利要求3所述的一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，其特征是：所述线型掏槽孔的孔深分别超出三角掏槽孔、周边孔及辅助孔的孔深50～100cm。

5.根据权利要求4所述的一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，其特征是：所述线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔及辅助孔的孔径均为76～102mm；所述线型掏槽孔中的空孔孔径为102～165mm；所述周边孔的孔径为64～102mm。

6.根据权利要求1所述的一种盲天井一次成井的掏槽炮孔布置结构，其特征是：相邻两个周边孔之间的孔间距为0.5～1.0m。

7.一种盲天井一次成井的成井方法，其特征是：包括有如下步骤：

步骤一,在盲天井的圆形爆破区端面上，仅在一条圆心线钻取若干个线型掏槽孔，线型掏槽孔由空孔和装药孔交替布置而成；

步骤二，在步骤一所述的圆心线的两侧钻取若干个三角掏槽孔，每三个三角掏槽孔为一组并排布呈三角形结构，各组三角掏槽孔沿着所述圆心线排列，相邻两组三角掏槽孔共用两个三角掏槽孔；各个三角掏槽孔到所述圆心线上的垂直距离相等，并且每组三角掏槽孔均排布呈等腰三角形结构；所述三角掏槽孔到所述圆心线上的垂直距离为0.2～0.4m；每组构成等腰三角形结构的三角掏槽孔的底边的孔间距为0.25～0.5m，等腰边的孔间距为0.43～0.86m，三角掏槽孔的数量为5～11个；所述线型掏槽孔之间的孔距为0.2～0.4m,线型掏槽孔中空孔的数量为3～5个；

步骤三，在盲天井的圆形爆破区端面的周边钻取一圈周边孔，并在三角掏槽孔与周边孔之间的间隔区域钻取若干个辅助孔；

步骤四，对线型掏槽孔中的装药孔、三角掏槽孔、辅助孔及周边孔进行装填炸药和连线；

步骤五，起爆，起爆顺序是，首先线型掏槽孔中的所有装药孔同时起爆，然后各个三角掏槽孔依次起爆，接着各个辅助孔依次起爆，最后各个周边孔分次或同时起爆。

8.根据权利要求7所述的一种盲天井一次成井的成井方法，其特征是：所述步骤四中，线型掏槽孔中的装药孔、三角掏槽孔、辅助孔及周边孔的孔内均采用连续装药结构装填炸药，并在距离各个孔的孔底与孔口4.0m的部位各装有一发起爆雷管或起爆药包；所述线型掏槽孔中的装药孔和三角掏槽孔在装药时孔口预留的堵塞长度0.8～1.3m，辅助孔和周边孔在装药时孔口预留的堵塞长度1.3～1.8m；所述步骤五中，线型掏槽孔与三角掏槽孔起爆的间隔时间为100-200ms；所述线型掏槽孔、三角掏槽孔、辅助孔及周边孔均是采用凿岩台车钻取的上向平行竖直孔。

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