CN110196002A - 一种立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，包括：在梁窝中心的主爆区开设多个呈i×j矩阵分布的炮孔，其中i和j均为奇数且大于或等于3；将最中心的炮孔作为第一组炮孔，将第一组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第二组炮孔，将第二组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第三组炮孔，以此类推，各组炮孔的装药形式均为顶部低段别雷管、底部高段别雷管起爆方式，且各组炮孔内的底部高段别雷管与其外围最近组炮孔内的顶部低段别雷管的段别相同。本发明在梁窝的主爆区特殊布置了多组炮孔，每个炮孔采用了顶底不同段别的雷管起爆方式，形成多段梯度爆破方式，每组炮孔之间连接形成多阶的爆破网路，实现了立井井壁梁窝的安全高效施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法。
背景技术
随着浅部煤炭资源的日益减少甚至枯竭，煤矿开采逐渐向更深层的煤层发展。而立井井筒做为连通地面工业场地与地下巷道及工作面的通道，被称为矿井的“咽喉”。井壁是井筒结构最为主要的支护体，其稳定关系到井巷开拓期和服役期的安全。同时，为了提高井壁施工进度，通常做法是先将井壁施工至井底水窝处，后期再人工开凿梁窝。井壁上梁窝的主要作用是为托管梁施工提供支撑，梁窝数量较多，施工过程中若采用人工开凿，施工效率低；若采用爆破方式开挖，稍有不慎，便会破坏混凝土井壁结构的完整性。
目前，立井井壁梁窝施工有两种方法：一种是在井壁施工时同步制作模具预制梁窝；另一种是井壁整体浇筑完成后，人工手持风镐开凿梁窝。第一种方法井壁结构完整，但施工工序繁琐；第二种方法井壁施工速度快，但梁窝数量多，劳动强度高，人工开凿难度大；因此，两种方法都存在梁窝施工效率低的局限性。
常规的梁窝爆破开挖方法，由于爆破网路及装药参数设计不合理，导致爆破效果差，对井壁结构的扰动和破坏作用强烈，致使混凝土井壁结构开裂，严重影响井筒后期投入使用服役期的安全，往往达不到理想的效果。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种科学合理、施工便捷的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，包括：
在梁窝中心的主爆区开设多个呈i×j矩阵分布的炮孔，将所述i×j矩阵记作其中i和j均为奇数且大于或等于3；将最中心的炮孔作为第一组炮孔，将第一组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第二组炮孔，将第二组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第三组炮孔，以此类推，各组炮孔的装药形式均为顶部低段别雷管、底部高段别雷管起爆方式，且各组炮孔内的底部高段别雷管与其外围最近组炮孔内的顶部低段别雷管的段别相同。
进一步地，各组炮孔内的顶部低段别雷管和底部高段别雷管均采用切缝药包形式装填，所述切缝药包包含切缝管和装填于所述切缝管内的炸药，各段别雷管均装填于所述炸药中，所述底部高段别雷管的切缝药包设置于炮孔的孔底，所述底部高段别雷管的切缝药包与顶部低段别雷管的切缝药包之间堵塞有炮泥，所述顶部低段别雷管的切缝药包与炮孔的孔口之间堵塞有炮泥。
进一步地，所述第一组炮孔的装药形式为顶部采用MS1段雷管、底部采用MS3段雷管起爆方式，所述第二组炮孔的装药形式为顶部采用MS3段雷管、底部采用MS5段雷管起爆方式，所述第三组炮孔的装药形式为顶部采用MS5段雷管、底部采用MS7段雷管起爆方式，以此类推，若布置有更多组炮孔，则第n组炮孔的装药形式为顶部采用MS(2n-1)段雷管、底部采用MS(2n+1)段雷管起爆方式，n为大于或等于3的自然数。
进一步地，位于同一水平的多个梁窝同时连线起爆，形成整体爆破网路。
进一步地，其中i＝j。
进一步地，其中i＝j＝3。
进一步地，该立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，还包括：沿梁窝边界等间隔布置多个减振隔爆用的空孔，多个所述空孔环绕于所述主爆区，将多个所述空孔记作将b11空孔至b1n空孔、b1n空孔至bmn空孔、b11空孔至bm1空孔以及bm1空孔至bmn空孔作为第四组空孔，所述第四组空孔均不装填炸药。
进一步地，其中m＝n。
进一步地，其中m＝n＝6。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在梁窝的主爆区特殊布置了多组炮孔，每个炮孔顶底不同段别的雷管起爆方式，形成多段梯度爆破方式，每组炮孔之间连接形成多阶的爆破网路，实现了立井井壁梁窝的安全高效施工；主爆区炮孔均可采用切缝药包定向断裂控制爆破装药形式，实现炸药能量定向释放，控制了梁窝开挖成型质量；另外，还可以沿梁窝轮廓区特殊布置一组隔爆空孔，减小爆破振动，降低爆破损伤。
附图说明
图1为本发明实施例的炮孔和空孔布置图。
图2为图1中A-A处的截面图。
图3为图1中B-B处的截面图。
图4为本发明实施例的第一组炮孔装药示意图。
图5为本发明实施例的第二组炮孔装药示意图。
图6为本发明实施例的第三组炮孔装药示意图。
图7为本发明实施例的切缝管结构示意图。
图8为图7中C-C处的截面图。
图9为本发明实施例的切缝药包爆破原理图。
图10为立井常规爆破效果照片。
图11为立井切缝药包爆破效果照片。
图12为隧道常规爆破效果照片。
图13为隧道切缝药包爆破效果照片。
图中标记：10、梁窝；11、主爆区；12、边界/开挖边界；13、炮孔；14、空孔；20、雷管；21、MS1段雷管；22、MS3段雷管；23、MS5段雷管；24、MS7段雷管；25、雷管脚线；30、切缝管；31、左侧切缝；32、右侧切缝；40、炮泥；50、炸药；60、切缝药包；70、空气。
具体实施方式
为了让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下面特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1至图6所示，一种立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，包括：
在梁窝10中心的主爆区11开设多个呈i×j矩阵分布的炮孔13，将所述i×j矩阵记作其中i和j均为奇数且大于或等于3；将最中心的炮孔作为第一组炮孔，将第一组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第二组炮孔，将第二组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第三组炮孔，以此类推，各组炮孔13的装药形式均为顶部低段别雷管、底部高段别雷管起爆方式，且主爆区11各组炮孔13内的底部高段别雷管与其外围最近组炮孔13内的顶部低段别雷管的段别相同，每个炮孔顶底不同段别的雷管起爆方式，形成多段梯度爆破方式，每组炮孔之间连接形成多阶的爆破网路。其中，i和j优选但不局限于相等，例如i＝j＝3、5、7、9、11等；当然，i和j也可以不相等。上述的第一组炮孔、第二组炮孔、第三组炮孔等及其内的装药结构形成了多阶多段梯度爆破形式，通过优化爆破网路和装雷管结构参数(即装药结构参数)，实现了立井井壁梁窝10的安全高效施工。在实际施工时，位于同一水平的多个梁窝10可同时连线起爆，形成整体爆破网路，提高了梁窝10开凿施工效率，避免了单梁窝爆破时井筒内机械设备频繁回撤对正常施工的干扰。
在本实施例中，如图7至图9所示，为了实现定向断裂控制爆破，各组炮孔13内的顶部低段别雷管和底部高段别雷管均采用切缝药包60形式装填，实现炸药能量定向释放，控制了梁窝开挖成型质量；所述切缝药包60包含切缝管30和装填于所述切缝管30内的炸药50，各段别雷管均装填于所述炸药50中，所述底部高段别雷管的切缝药包60设置于炮孔13的孔底，所述底部高段别雷管的切缝药包60与顶部低段别雷管的切缝药包60之间堵塞有炮泥40，所述顶部低段别雷管的切缝药包60与炮孔13的孔口之间堵塞有炮泥40，各组炮孔13内的顶部低段别雷管和底部高段别雷管的雷管脚线25并联或串联后从炮孔13的孔口引出。
本实施例采用切缝药包60装药，装药结构科学合理、便于操作；切缝药包60将一定量的高能炸药50装填在具有阻燃抗静电的高强切缝管30中，调整切缝(包含左侧切缝31和右侧切缝32)的角度并装入炮孔13内，利用切缝(包含左侧切缝31和右侧切缝32)在炸药50爆炸瞬间的定向聚能作用，间接调控和引导炸药50能量的释放，达到炸药50能量优化利用的目的。本实施例采用间隔梯度的切缝药包60装药方式和爆破形式，实现了炸药50能量的有效控制，对立井井壁的扰动和破坏作用小，安全性高。
在本实施例中，其中i＝j＝3，即在梁窝10中心的主爆区11开设九个呈3×3矩阵分布的炮孔13，将所述3×3矩阵记作将a22炮孔作为第一组炮孔，将a12炮孔、a21炮孔、a23炮孔和a32炮孔作为第二组炮孔，将a11炮孔、a13炮孔、a31炮孔和a33炮孔作为第三组炮孔；其中，所述第一组炮孔的装药形式优选但不局限于顶部采用MS1段雷管21、底部采用MS3段雷管22起爆方式，其装药结构如图4所示；所述第二组炮孔的装药形式优选但不局限于顶部采用MS3段雷管22、底部采用MS5段雷管23起爆方式，其装药结构如图5所示；所述第三组炮孔的装药形式优选但不局限于顶部采用MS5段雷管23、底部采用MS7段雷管起爆方式，其装药结构如图6所示。本实施例对主爆区11的三组炮孔13间隔装药封堵后，将各组炮孔13相连形成爆破网路起爆。当然，若布置有更多组炮孔，则第n组炮孔的装药形式为顶部采用MS(2n-1)段雷管、底部采用MS(2n+1)段雷管起爆方式，n为大于或等于3的自然数。
在本实施例中，该立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，还包括：沿梁窝10边界12等间隔布置多个减振隔爆用的空孔，以此减小爆破振动，降低爆破损伤；多个所述空孔环绕于所述主爆区11，将多个所述空孔记作将b11空孔至b1n空孔、b1n空孔至bmn空孔、b11空孔至bm1空孔以及bm1空孔至bmn空孔作为第四组空孔，所述第四组空孔均不装填炸药，起到减小爆破振动、降低爆破对梁窝10保留区域损伤的目的。其中，m和n优选但不局限于相等，例如m＝n＝4、5、6、7、8等；当然，i和j也可以不相等；进一步地，m和n优选但不局限于偶数；更进一步地，m＝n＝6，即沿梁窝10边界12等间隔布置二十个减振隔爆用的空孔，将二十个所述空孔记作将b11空孔至b16空孔、b16空孔至b66空孔、b11空孔至b61空孔以及b61空孔至b66空孔作为第四组空孔。本实施例采用梁窝10开挖轮廓周边密集布置减振隔爆空孔的形式，即通过在梁窝10边界12一定范围内沿梁窝10边界12等间隔布置一定数量的空孔14，减少主爆区11炮孔13起爆对保留井壁结构的扰动和破坏。
如图10至图13所示，相较于常规的立井和隧道爆破，立井和隧道切缝药包爆破效果更好，半眼残痕保存率高；显然，应用本实施例特别布局设计的切缝药包爆破方式，也能够提高梁窝10的施工效率，降低梁窝10爆破时对井壁结构的破坏损伤，实现整体式井壁梁窝10的高效安全施工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做任何简单的修改、均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，包括：
在梁窝中心的主爆区开设多个呈i×j矩阵分布的炮孔，将所述i×j矩阵记作其中i和j均为奇数且大于或等于3；将最中心的炮孔作为第一组炮孔，将第一组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第二组炮孔，将第二组炮孔外围最近的一圈炮孔作为第三组炮孔，以此类推，各组炮孔的装药形式均为顶部低段别雷管、底部高段别雷管起爆方式，且各组炮孔内的底部高段别雷管与其外围最近组炮孔内的顶部低段别雷管的段别相同。
2.根据权利要求1所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，各组炮孔内的顶部低段别雷管和底部高段别雷管均采用切缝药包形式装填，所述切缝药包包含切缝管和装填于所述切缝管内的炸药，各段别雷管均装填于所述炸药中，所述底部高段别雷管的切缝药包设置于炮孔的孔底，所述底部高段别雷管的切缝药包与顶部低段别雷管的切缝药包之间堵塞有炮泥，所述顶部低段别雷管的切缝药包与炮孔的孔口之间堵塞有炮泥。
3.根据权利要求1所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，所述第一组炮孔的装药形式为顶部采用MS1段雷管、底部采用MS3段雷管起爆方式，所述第二组炮孔的装药形式为顶部采用MS3段雷管、底部采用MS5段雷管起爆方式，所述第三组炮孔的装药形式为顶部采用MS5段雷管、底部采用MS7段雷管起爆方式，以此类推，若布置有更多组炮孔，则第n组炮孔的装药形式为顶部采用MS(2n-1)段雷管、底部采用MS(2n+1)段雷管起爆方式，n为大于或等于3的自然数。
4.根据权利要求1所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，位于同一水平的多个梁窝同时连线起爆，形成整体爆破网路。
5.根据权利要求1所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，其中i＝j。
6.根据权利要求5所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，其中i＝j＝3。
7.根据权利要求1所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，还包括：沿梁窝边界等间隔布置多个减振隔爆用的空孔，多个所述空孔环绕于所述主爆区，将多个所述空孔记作将b11空孔至b1n空孔、b1n空孔至bmn空孔、b11空孔至bm1空孔以及bm1空孔至bmn空孔作为第四组空孔，所述第四组空孔均不装填炸药。
8.根据权利要求7所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，其中m＝n。
9.根据权利要求8所述的立井井壁梁窝安全高效爆破施工方法，其特征在于，其中m＝n＝6。
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| 郭亮: "松动隔振爆破在立井井壁梁窝施工中的应用", 《煤》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112432570A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种立井井壁梁窝的控制爆破施工方法 |
| CN114199090A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-18 | 安徽铜冠（庐江）矿业有限公司 | 一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构及其操作方法 |
| CN117846594A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-04-09 | 中国矿业大学 | 一种固-液-气三相耦合介质爆破掘进巷/隧道的方法 |
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| CN110196002B (zh) | 2021-11-02 |
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