CN109900174B

CN109900174B - 适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法

Info

Publication number: CN109900174B
Application number: CN201711310229.5A
Authority: CN
Inventors: 杨兵; 王连生; 杨潘磊; 邱海涛
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd; Nanjing Meishan Metallurgy Development Co Ltd
Current assignee: Nanjing Baodi Meishan Industrial City Development Co ltd; Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2037-12-11
Also published as: CN109900174A

Abstract

本发明涉及一种适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）拉槽炮孔设计，2）炮孔施工精准定位，3）合理装药结构选择，4）合理分段微差延时的确定，5）合理堵塞长度的选取，6）拉槽爆破效果的判断；该方案针对不同分段高度，提高拉槽效率快速完成拉槽，通过一次爆破直接与上分层拉通，并保证拉槽爆破成功率，避免二次进场处理故障。

Description

适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法

技术领域

本发明涉及一种适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，属于井下中深孔爆破技术领域。

背景技术

无底柱分段崩落法采矿，拉槽是回采工作进入新的水平或盘区后的第一道工序,它是在采矿巷道的端部形成一道切割槽, 为回采爆破提供最初的自由面和补偿空间。各矿山应用的拉槽方法多种多样, 常用的拉槽方法有切割天井拉槽法、一次爆破成井拉槽法和楔形拉槽法。切割天井拉槽法是人工开凿切割天井，借助切割天井的补偿空间实现拉槽，这种方法成本高、周期长、拉槽效率低。一次爆破成井拉槽法是通过爆破成井的方法直接与上分层拉通，完成拉槽，这种方法受一次爆破高度限制，适用于薄矿体拉槽，同时成功率不高，容易出现故障。楔形拉槽法利用巷道提供的补偿空间，通过倾斜炮孔角度逐步抬升最终与上分层拉通完成拉槽，这种方法成本高、周期长、拉槽效率低，特别是分段高度比较高时，缺点更加明显。如何优化拉槽炮孔布置，确定合理的凿岩爆破参数，针对不同拉槽高度都能够通过一次爆破与上分层直接拉通完成拉槽，提高拉槽效率，并保证拉槽成功率，是本方案迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，该方案针对不同分段高度，提高拉槽效率快速完成拉槽，通过一次爆破直接与上分层拉通，并保证拉槽爆破成功率，避免二次进场处理故障。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）拉槽炮孔设计，2）炮孔施工精准定位，3）合理装药结构选择，4）合理分段微差延时的确定，5）合理堵塞长度的选取，6）拉槽爆破效果的判断；通过以上步骤最终通过一次爆破直接与上分层拉通，完成爆破拉槽工作。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）拉槽炮孔设计具体如下，核心部位采用垂直孔拉槽方式，在拉槽位置根据拉槽范围布置多组上向垂直掏槽孔控制拉槽区域，相邻掏槽孔之间既相互独立又相互影响，每组掏槽孔又分为装药孔和提供补偿空间的空孔，首爆装药孔主要利用周边相邻空孔提供的补偿空间完成爆破，因此，首爆装药孔爆破所产生的岩石膨胀体积，必须小于相应空孔提供的补偿空间，后序爆破也必须满足本段爆破所产生的岩石碎胀要求。为避免多中心垂直拉槽部分炮孔故障，紧挨核心拉槽部位两边又各布置一组共2排倾斜炮孔，作为核心拉槽区域个别炮孔故障的应急措施，保证拉槽成功率。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）炮孔施工精准定位具体如下：上向垂直孔拉槽对炮孔施工精度要求较高，首先必须对炮孔进行精准定位，炮孔施工在拉槽水平向上施工，由于顶板凸凹不平很难精准定位，于是制作了一种装置，将铅垂固定在油漆刷的尾部中间位置，铅垂线可伸缩，通过一根销轴穿过油漆刷的中线将油漆刷固定到一根长杆上，保证油漆刷能够自由转动，炮孔定位时，先将拉槽区域底板平整，在底板上按照设计标准标注炮孔点位，由于重力作用定位装置的铅垂与刷子始终在一条线上，铅垂移到炮孔点位上，油漆刷就可在顶板标出精准的炮孔位置。

作为本发明的一种改进，所述步骤3）合理装药结构选择，具体如下，装药结构对爆破效果影响很大，根据拉槽设计实际选择了连续耦合装药、孔口正向起爆的装药结构。为保证拉槽爆破效果，设计连续耦合装药，改善装药的耦合条件，提高装药密度，为减少直线拉槽的沟槽效应，提高一次拉槽高度，使拉槽设计满足不同分段高度要求，确定了孔口正向起爆，将起爆药包布置在孔口，爆破开始后崩落矿岩在爆炸抛掷和重力作用下加速下落，后续爆破岩石碎胀所需要的空间始终由相邻空孔和孔口空间提供，补偿空间充分，正向起爆又保证了传爆的连续性。

作为本发明的一种改进，所述步骤4）合理分段微差延时的确定，具体如下，拉槽设计由多组并行的垂直掏槽组成，拉槽时为避免相邻掏槽组间的影响，多组掏槽孔爆破同时进行，另外每组掏槽孔内相邻炮孔必须进行分段，分段微差延时时间以大于前段爆破的矿石破碎和抛掷时间之和为准。在实际操作中，分段起爆延时时间取25ms。

作为本发明的一种改进，所述步骤5）合理堵塞长度的选取具体如下，由于采用了孔口起爆，孔间进行了分段微差延时，每段爆破炮孔的堵塞长度也不同，爆破段位越靠后，堵塞长度越长，目的是避免前段爆破后直接将后段爆破炮孔内的起爆药包带掉或挤死，堵塞长度由炸药的传爆速度和相邻段位的微差延时时间确定，即堵塞长度L＞微差延时时间h*爆速s。

作为本发明的一种改进，所述步骤6）拉槽爆破效果的判断具体如下，拉槽爆破效果，通过崩落矿石的体积、装运矿石的体积以及矿石的品位贫化现象来判断。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案通过优化拉槽炮孔设计，根据拉槽宽度布置多组并行的垂直拉槽爆破炮孔，保证初始爆破补偿空间，确定合理的装药结构和堵塞长度，不同炮孔合理分段，为避免核心拉槽区域部分炮孔故障影响拉槽效果，紧挨垂直拉槽孔两边各布置一组2排倾斜炮孔，保证拉槽成功率，最终通过一次爆破直接与上分层拉通完成拉槽工作；2）该技术方案与切割天井拉槽、一次爆破成井拉槽、楔形拉槽相比，该爆破拉槽方法所有施工均在稳固巷道内进行，施工安全可靠，通过一次爆破直接与上分层拉通，完成拉槽爆破，同时设计了应急措施，保证了拉槽效率和成功率，适应性强，可适用于不同分段高度的拉槽，具有拉槽效率高、周期短、成本低，安全可靠的特点。

附图说明

图1为适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法结构示意图；

图2为A-A剖面结构示意图；

图3为炮孔精准定位装置结构示意图；

图4为装药结构示意图；

图5为爆破分段设计图；

图6为拉槽炮孔布置示意图；

图中：1-覆盖岩，2-切槽孔底安全距离，3-上分层联络道底板，4-正常垂直炮孔，5-拉槽分层联络道，6-核心垂直拉槽孔，7-应急拉槽炮孔，8-本分层进路，9-首爆孔与空孔间距离，10-装药孔，11-不装药补偿空孔，12-长杆，13-油漆刷，14-销轴，15-拉槽分层联络道顶板，16-拉槽分层联络道底板，17-铅锤，18-粒状铵油炸药，19-起爆药包，20-起爆雷管，21-堵塞物，22-雷管脚线，23-雷管段位MS，24-炮孔编号。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图5，一种适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，所述方法包括以下步骤：1）拉槽炮孔设计，2）炮孔施工精准定位，3）合理装药结构选择，4）合理分段微差延时的确定，5）合理堵塞长度的选取，6）拉槽爆破效果的判断，所述步骤1）拉槽炮孔设计具体如下，核心部位采用垂直孔拉槽方式，在拉槽位置根据拉槽范围布置多组上向垂直掏槽孔控制拉槽区域，相邻掏槽孔之间既相互独立又相互影响，每组掏槽孔又分为装药孔和提供补偿空间的空孔，首爆装药孔主要利用周边相邻空孔提供的补偿空间完成爆破，因此，首爆装药孔爆破所产生的岩石膨胀体积，必须小于相应空孔提供的补偿空间，后序爆破也必须满足本段爆破所产生的岩石碎胀要求。为避免多中心垂直拉槽部分炮孔故障，紧挨核心拉槽部位两边又各布置一组共2排倾斜炮孔，作为核心拉槽区域个别炮孔故障的应急措施，保证拉槽成功率，所述步骤2）炮孔施工精准定位具体如下：上向垂直孔拉槽对炮孔施工精度要求较高，首先必须对炮孔进行精准定位，炮孔施工在拉槽水平向上施工，由于顶板凸凹不平很难精准定位，于是制作了一种装置，将铅垂固定在油漆刷的尾部中间位置，铅垂线可伸缩，通过一根销轴穿过油漆刷的中线将油漆刷固定到一根长杆上，保证油漆刷能够自由转动，炮孔定位时，先将拉槽区域底板平整，在底板上按照设计标准标注炮孔点位，由于重力作用定位装置的铅垂与刷子始终在一条线上，铅垂移到炮孔点位上，油漆刷就可在顶板标出精准的炮孔位置，所述步骤3）合理装药结构选择，具体如下，装药结构对爆破效果影响很大，根据拉槽设计实际选择了连续耦合装药、孔口正向起爆的装药结构。为保证拉槽爆破效果，设计连续耦合装药，改善装药的耦合条件，提高装药密度，为减少直线拉槽的沟槽效应，提高一次拉槽高度，使拉槽设计满足不同分段高度要求，确定了孔口正向起爆，将起爆药包布置在孔口，爆破开始后崩落矿岩在爆炸抛掷和重力作用下加速下落，后续爆破岩石碎胀所需要的空间始终由相邻空孔和孔口空间提供，补偿空间充分，正向起爆又保证了传爆的连续性，所述步骤4）合理分段微差延时的确定，具体如下，拉槽设计由多组并行的垂直掏槽组成，拉槽时为避免相邻掏槽组间的影响，多组掏槽孔爆破同时进行，另外每组掏槽孔内相邻炮孔必须进行分段，分段微差延时时间以大于前段爆破的矿石破碎和抛掷时间之和为准。在实际操作中，分段起爆延时时间取25ms，所述步骤5）合理堵塞长度的选取具体如下，由于采用了孔口起爆，孔间进行了分段微差延时，每段爆破炮孔的堵塞长度也不同，爆破段位越靠后，堵塞长度越长，目的是避免前段爆破后直接将后段爆破炮孔内的起爆药包带掉或挤死，堵塞长度由炸药的传爆速度和相邻段位的延时时间确定，即堵塞长度L＞微差延时时间h*爆速s，所述步骤6）拉槽爆破效果的判断具体如下，拉槽爆破效果，通过崩落矿石的体积、装运矿石的体积以及矿石的品位贫化现象来判断。

应用实施例，参见图1-图6，一种适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，所述方法包括以下步骤，(1)拉槽炮孔设计，梅山铁矿采用无底柱分段崩落法采矿，分层高度15m、进路间距20m，拉槽厚度在8~26m之间，崩矿步距1.6~2.4m，根据矿山矿岩碎胀性，所需初始拉槽宽度最少为3.6m，拉槽分层联络5宽度为5.5m，因此，可以沿联络道宽度方向布置宽度为3.6m的切割槽。拉槽核心部位采用垂直孔拉槽方式6，在拉槽位置根据拉槽范围布置3组上向垂直掏槽孔控制拉槽区域，每组掏槽孔控制切槽宽度为1.2m，相邻掏槽孔组之间既相互独立又相互影响，每组掏槽孔包括9个装药孔10和4个提供补偿空间的空孔11，其中装药孔直径ф78mm，不装药空孔直径ф105mm。首爆装药孔主要利用相邻空孔提供的补偿空间完成爆破，因此，首爆装药孔与相邻空孔之间的距离9必须保证首爆装药孔爆破所产生的岩石膨胀体积小于相应空孔提供的补偿空间，经过计算选取距离为230mm，后序爆破也必须满足前段爆破所产生的岩石碎胀要求。为避免多中心垂直拉槽部分炮孔故障，紧挨核心拉槽部位两边又各布置一组共2排倾斜炮孔7，作为核心拉槽区域个别炮孔故障的应急措施，即使核心拉槽区域几个炮孔未设计爆破，也能通过倾斜炮孔的爆破进行补救，保证一次拉槽成功；

(2)炮孔施工精准定位，上向垂直孔拉槽对炮孔施工精度要求较高，垂直掏槽孔在保持互相平行的同时，开孔位置也必须满足设计要求，因为核心区域切槽孔孔距较近，特别是首爆装药孔和相邻空孔之间中心距离只有230mm，实际孔壁之间的距离只有135mm，如果开孔位置就出现偏差，炮孔角度再出现偏差，很容易造成孔与孔贯通，导致拉槽失败，因此，必须对炮孔进行精准定位。炮孔在拉槽联络道5内向上施工，孔位如果标注在底板，在凿岩过程中产生的矿渣会覆盖破坏标志点，最好标注在顶板，由于顶板凸凹不平很难精准定位，于是制作了一种装置，将铅垂17固定在油漆刷13的尾部中间位置，铅垂线可伸缩，通过一根销轴14穿过油漆刷的中线将油漆刷固定到一根长杆12上，保证油漆刷能够自由转动。炮孔定位时，先将拉槽巷道底板16平整，在底板上按照设计标准标注炮孔点位，由于重力作用定位装置的铅垂与刷子始终在一条线上，铅垂移到炮孔点位上，油漆刷就可在巷道顶板15标出精准的炮孔位置；

(3)合理装药结构选择，装药结构对爆破效果影响很大，合理的装药结构能够提高炸药利用率，改善爆破效果，根据拉槽设计实际确定了连续耦合装药、孔口正向起爆的装药结构。拉槽爆破使用进口装药台车，装填粒状乳化铵油炸药18，改善装药的耦合条件，减少药包与孔壁间隙，使装药密度达到最优值，严格按照设计装药长度进行装药，掏槽孔的装药长度。为减少直线拉槽的沟槽效应，提高一次拉槽高度，使拉槽设计满足不同分段高度要求，确定了孔口正向起爆，将起爆药包19布置在孔口，起爆雷管20聚能穴朝向孔底，爆破开始后崩落矿岩在爆炸抛掷和重力作用下加速下落，后续爆破岩石碎胀所需要的空间始终由相邻空孔和孔口空间提供，补偿空间充分，聚能穴朝向孔底的正向起爆又保证了传爆的连续性；

(4)合理分段微差延时的确定，拉槽设计由多组并行的垂直掏槽组成，拉槽时为避免相邻掏槽组间的影响，多组掏槽孔爆破必须同时进行，另外每组掏槽孔内相邻炮孔必须进行分段，分段微差延时时间以大于前段爆破的矿石破碎和抛掷时间之和为准，根据矿山矿岩性质，分段起爆延时时间取25ms。根据拉槽切槽孔设计方案，拉槽爆破分5个段位23、一次爆破完成。第一段同时爆破3组切槽孔内四个空孔中间的装药孔，爆破利用周围4个大直径空孔提供的自由面和补偿空间，起爆后在中间形成一个槽腔，为后续爆破提供更加充足补偿空间。第二、三段爆破利用第一段爆破后形成的槽腔进行扩槽；第四段爆破成型，第五段补救前面拉槽可能出现的失误或巩固前面拉槽成果，最终完成设计的长度5.6m，宽度3.6m的拉槽，直接与上水平贯通；

(5) 合理堵塞长度的选取,由于采用了孔口起爆，孔间进行了分段微差延时，每段爆破炮孔的堵塞21长度也不同，爆破段位越靠后，堵塞长度越长，目的是避免前段爆破后直接将相邻段位的起爆药包带掉或挤死，堵塞长度由炸药的传爆速度和相邻段位的延时时间确定。最终确定了相邻段位的堵塞长度。完整的拉槽凿岩爆破设计参数如表1所示；

表1拉槽凿岩爆破参数设计表

炮孔编号24	1′-3′	4′-9′	10′-13′	14′-21′	22′-37′
						设计深度/m	15	15	15.2	15.2	15.3
设计孔径/mm	78	78	78	78	78
						每米装药量/kg	4.8	4.8	4.8	4.8	4.8
装药长度/m	14.5	14.2	14.1	13.9	13.8
						堵塞长度/m	0.5	0.8	1.1	1.3	1.5
装药量/kg	69.6	68.16	67.68	66.72	66.24
						MS雷管段位	1MS	2MS	3MS	4MS	5MS

(6)拉槽爆破效果的判断；

拉槽爆破效果，可以通过崩落矿石的体积、装运矿石的体积以及矿石的品位贫化现象来判断，核心拉槽区域控制的矿岩体积为302.4m³,按照该矿山松散系数为1.55，则拉槽爆破后崩落的松散矿石体积为468.72m³，结合该矿山使用的出矿设备为6m³/车，则可以出矿80车。根据拉槽后目视的爆破效果，再通过出矿车数X与80车的大小关系，以及矿石品位贫化现象即可判断拉槽后是否与上部采空区贯通，即是否拉槽成功。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）拉槽炮孔设计，2）炮孔施工精准定位，3）合理装药结构选择，4）合理分段微差延时的确定，5）合理堵塞长度的选取，6）拉槽爆破效果的判断；

所述步骤1）拉槽炮孔设计具体如下，核心部位采用垂直孔拉槽方式，在拉槽位置根据拉槽范围布置多组上向垂直掏槽孔控制拉槽区域，每组掏槽孔又分为装药孔和提供补偿空间的空孔，首爆装药孔利用周边相邻空孔提供的补偿空间完成爆破，首爆装药孔爆破所产生的岩石膨胀体积，小于相应空孔提供的补偿空间，紧挨核心拉槽部位两边再各布置一组共2排倾斜炮孔，作为核心拉槽区域个别炮孔故障的应急措施，保证拉槽成功率，所述步骤2）炮孔施工精准定位具体如下：对炮孔进行精准定位，炮孔施工在拉槽水平向上施工，将铅垂固定在油漆刷的尾部中间位置，铅垂线可伸缩，通过一根销轴穿过油漆刷的中线将油漆刷固定到一根长杆上，保证油漆刷能够自由转动，炮孔定位时，先将拉槽区域底板平整，在底板上按照设计标准标注炮孔点位，由于重力作用定位装置的铅垂与刷子始终在一条线上，铅垂移到炮孔点位上，油漆刷就可在顶板标出精准的炮孔位置。

2.根据权利要求1所述的适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，其特征在于，所述步骤3）合理装药结构选择，具体如下，为保证拉槽爆破效果，设计连续耦合装药，改善装药的耦合条件，提高装药密度，确定了孔口正向起爆，将起爆药包布置在孔口，爆破开始后崩落矿岩在爆炸抛掷和重力作用下加速下落，后续爆破岩石碎胀所需要的空间始终由相邻空孔和孔口空间提供，补偿空间充分，正向起爆又保证了传爆的连续性。

3.根据权利要求2所述的适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，其特征在于，所述步骤4）合理分段微差延时的确定，具体如下，拉槽设计由多组并行的垂直掏槽组成，拉槽时为避免相邻掏槽组间的影响，多组掏槽孔爆破同时进行，另外每组掏槽孔内相邻炮孔必须进行分段，分段微差延时时间以大于前段爆破的矿石破碎和抛掷时间之和为准。

4.根据权利要求3所述的适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，其特征在于，所述步骤5）合理堵塞长度的选取具体如下，由于采用孔口起爆，孔间进行了分段微差延时，为防止前段爆破破坏后段爆破炮孔内的起爆药包，每段爆破炮孔的堵塞长度也不同，爆破段位越靠后，相应炮孔的堵塞长度越长，即堵塞长度L＞微差延时时间h*爆速s。

5.根据权利要求4所述的适用于不同分段高度的快速爆破拉槽方法，其特征在于，所述步骤6）拉槽爆破效果的判断具体如下，拉槽爆破效果，通过崩落矿石的体积、装运矿石的体积以及矿石的品位贫化现象来判断。