CN110260735A - 一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构及平巷施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构，包括位于掏槽断面中心的装药核心孔，核心孔外周分布有连线呈菱形的若干个大直径空孔，若干个大直径空孔外周由内至外分布有若干层连线呈矩形的若干个装药孔。该菱形大直径空孔直眼掏槽结构的构造简单，掏槽爆破后最终形成矩形的掏槽轮廓，解决了目前掏槽爆破轮廓不规整，参数复杂，爆破振动大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构及平巷施工工艺，涉及矿山巷道掘进，隧道掘进，水利水电等土岩地下工程利用钻爆法掘进领域。
背景技术
钻爆法是一种广泛应用于掘进金属矿山工程巷道，硬岩隧道，水利水电硐室群等一系列地下土岩爆破工程。掏槽施工工艺是地下工程掘进过程断面形成的第一步，也是最为重要的一步，它为后续工艺的推进创造有利条件，以及为掘进过程中的崩落孔和周边孔的光面爆破提供人工自由面。
目前，根据国内外相关文献资料，工程实践中常采用斜孔掏槽，直眼掏槽（平行龟裂掏槽，角柱掏槽，螺旋掏槽）等方法进行掏槽爆破，主要存在以下几方面的问题：
（1）掏槽参数复杂，不利于工程应用。以斜孔掏槽和螺旋掏槽为例，掏槽参数与巷道的断面和炮孔深度有关系，设计参数在现场工程放线极其困难。受限于地下有限的作业空间和施工环境，设计参数放线的精度往往难于保证，无法真正体现爆破设计的设计意图存在炮孔设计一张图，钻孔施工一个样的问题。这些现实问题阻碍了一些理论完备，实现困难的掏槽方案在工程现场进行广泛的应用。
（2）掏槽爆破振动大。掏槽爆破进行时，只有一个有限的自由面，炸药爆破产生的爆轰波除了破岩损耗一部分外，大部分的能量在短时间内无法得到有效的逸散，使得掏槽爆破容易产生的爆破振动往往超过《爆破安全规程》（GB 6722-2014）所规定的爆破振动安全阈值。
（3）掏槽轮廓复杂，不利于后续崩落孔和周边孔的布置。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构及平巷施工工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构，包括位于掏槽断面中心的装药核心孔，核心孔外周分布有连线呈菱形的若干个大直径空孔，若干个大直径空孔外周由内至外分布有若干层连线呈矩形的若干个装药孔。
优选的，核心孔的数量为1个，大直径空孔的数量为4个，装药孔的数量为12个，大直径空孔外周共有第一装药孔层、第二装药孔层、第三装药孔层，每层装药孔的数量为4个。
优选的，4个大直径空孔分别位于第一装药孔层的相邻装药孔中间，第二装药孔层的4个装药孔分别位于第三装药孔层的相邻装药孔中间。
优选的，核心孔与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L1，第一装药孔层与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L2，第二装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L3，第三装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L4。
一种采用菱形大直径空孔直眼掏槽结构的平巷施工工艺，按以下步骤进行：
（1）对炮孔的孔位逐个进行工程放样；
（2）在平巷掘进断面采用凿岩台车，安装直径D1硬质合金钻头，一次性快速钻进17个掏槽孔，掏槽孔包括1个核心孔、4个大直径空孔、12个装药孔，依据掘进循环进尺确定药孔的深度，并使空孔超深装药孔一定的距离；
（3）更换采用直径D2扩孔钻头，对上述涉及的4个掏槽孔进行扩孔，形成大直径空孔；
（4）炮孔钻进清洗完毕后，对掏槽孔进行逐个验收，验收抽样率100%，验收内容包括孔深（m），直径（mm），炮孔间距（m），孔底坐标，孔口坐标五个关键项；
（5）运用数字化软件对掏槽孔进行三维数字化建模，检测和发现钻进异常的掏槽孔，对于不合格掏槽孔采用补孔或重新钻进方法进行修正；
（6）装药孔、核心孔装药：按装药设计装药系数在装药孔、核心孔中填装炸药，掏槽孔中的每个装药孔、核心孔在孔口放入一个起爆药包，每个起爆药包包含两发同段非电导爆管雷管，非电导爆管雷管延期时间符合《导爆管雷管》（GB19474-2003）标准；
（7）大直径空孔装药：对大直径空孔进行装药，按照大直径空孔超深尺寸严格控制装药长度；
（8）装药完成后，采用炮泥进行掏槽孔堵塞，堵塞长度应延伸至孔口；
（9）现场执行警戒，确认安全后按照炮孔延期时间，进行掏槽孔爆破。
优选的，掏槽爆破后最终形成矩形的掏槽轮廓，掏槽轮廓尺寸为1.2~2.0m（宽）×1.2~2.0m（高）。
优选的，大直径空孔按照大直径空孔超深尺寸控制装药长度，装填少量炸药，大直径空孔的炸药在掏槽爆破完成后再进行起爆，消除掏槽爆破初始阶段的爆破挤压效应，起到清渣的作用，保证掘进进尺。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该菱形大直径空孔直眼掏槽结构的构造简单，掏槽爆破后最终形成矩形的掏槽轮廓，解决了目前掏槽爆破轮廓不规整，参数复杂，爆破振动大的问题。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~2所示，一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构，包括位于掏槽断面18中心的装药核心孔1，核心孔外周分布有连线呈菱形的若干个大直径空孔，若干个大直径空孔外周由内至外分布有若干层连线呈矩形的若干个装药孔。
在本发明实施例中，核心孔的数量为1个，大直径空孔的数量为4个，装药孔的数量为12个，大直径空孔外周共有第一装药孔层、第二装药孔层、第三装药孔层，每层装药孔的数量为4个。
在本发明实施例中，4个大直径空孔分别为第一大直径空孔14、第二大直径空孔15、第三大直径空孔16、第四大直径空孔17；第一装药孔层包括第一装药孔2、第二装药孔3、第三装药孔4、第四装药孔5；第二装药孔层包括第五装药孔7、第六装药孔9、第七装药孔11、第八装药孔13；第三装药孔层包括第九装药孔6、第十装药孔8、第十一装药孔10、第十二装药孔12。
在本发明实施例中，4个大直径空孔分别位于第一装药孔层的相邻装药孔中间，第二装药孔层的4个装药孔分别位于第三装药孔层的相邻装药孔中间。
在本发明实施例中，核心孔与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L1，第一装药孔层与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L2，第二装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L3，第三装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L4。
一种采用菱形大直径空孔直眼掏槽结构的平巷施工工艺，按以下步骤进行：
（1）对炮孔的孔位逐个进行工程放样；
（2）在平巷掘进断面19采用凿岩台车，安装直径D1硬质合金钻头，一次性快速钻进17个掏槽孔，掏槽孔包括1个核心孔、4个大直径空孔、12个装药孔，依据掘进循环进尺确定药孔的深度，并使空孔超深装药孔一定的距离；
（3）更换采用直径D2扩孔钻头，对上述涉及的4个掏槽孔进行扩孔，形成大直径空孔；
（4）炮孔钻进清洗完毕后，对掏槽孔进行逐个验收，验收抽样率100%，验收内容包括孔深（m），直径（mm），炮孔间距（m），孔底坐标，孔口坐标五个关键项；
（5）运用数字化软件对掏槽孔进行三维数字化建模，检测和发现钻进异常的掏槽孔，对于不合格掏槽孔采用补孔或重新钻进方法进行修正；
（6）装药孔、核心孔装药：按装药设计装药系数在装药孔、核心孔中填装炸药，掏槽孔中的每个装药孔、核心孔在孔口放入一个起爆药包，每个起爆药包包含两发同段非电导爆管雷管，非电导爆管雷管延期时间符合《导爆管雷管》（GB19474-2003）标准；
（7）大直径空孔装药：对大直径空孔进行装药，按照大直径空孔超深尺寸严格控制装药长度；
（8）装药完成后，采用炮泥进行掏槽孔堵塞，堵塞长度应延伸至孔口；
（9）现场执行警戒，确认安全后按照炮孔延期时间，进行掏槽孔爆破。
在本发明实施例中，掏槽爆破后最终形成矩形的掏槽轮廓，掏槽轮廓尺寸为1.2~2.0m（宽）×1.2~2.0m（高）。
在本发明实施例中，大直径空孔按照大直径空孔超深尺寸控制装药长度，装填少量炸药，大直径空孔的炸药在掏槽爆破完成后再进行起爆，消除掏槽爆破初始阶段的爆破挤压效应，起到清渣的作用，保证掘进进尺。
具体实施过程：山东某硬岩地下矿山，开拓以及采准过程的巷道掘进采用钻爆法施工，平巷道典型断面为4m（宽）×3.5m（高）。平巷掘进过程中，本发明所述掏槽方法作为平巷钻爆法掘进的一个重要部分。
实施实例一：一种采用菱形大直径空孔直眼掏槽结构的平巷施工工艺，实现循环进尺2.0m。其中核心孔与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.3m，第一装药孔层与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.3m，第二装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.5m，第三装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.5m。
（1）对炮孔的孔位逐个进行工程放样；
（2）采用凿岩台车，安装直径38mm硬质合金钻头，一次性快速钻进17个掏槽孔，掏槽孔包括1个孔深为2.2m的核心孔、4个孔深为2.5m的大直径空孔、12个孔深为2.2m的装药孔；
（3）更换采用75mm扩孔钻头，对上述涉及的4个掏槽孔进行扩孔，形成直径75mm的大直径空孔，孔深2.5m。实践表明，大直径空孔与装药孔至少为0.3m，大直径空孔超深装药孔孔深0.3~0.5m可以取得最好最优的爆破效果；
（4）炮孔钻进清洗完毕后，对掏槽孔进行逐个验收，验收抽样率100%，验收内容包括孔深（m），直径（mm），炮孔间距（m），孔底坐标，孔口坐标五个关键项；
（5）运用数字化软件对掏槽孔进行三维数字化建模，检测和发现钻进异常的掏槽孔，对于不合格掏槽孔采用补孔或重新钻进方法进行修正；
（6）装药孔、核心孔装药：装药时首先装填高威力的乳化炸药，药卷直径32mm，装药系数为0.85。掏槽孔中的每个装药孔、核心孔在孔口放入一个起爆药包。起爆药包为一根直径32mm，长180mm的乳化炸药捆扎形成，每根乳化炸药包一发普通非电导爆管雷管。每个起爆药包包含两发同段普通非电导爆管雷管。普通非电导爆管雷管延期时间符合《导爆管雷管》（GB19474-2003）标准；
（7）大直径空孔装药：装药长度不超过大直径空孔超深深度的70%，装药药卷直径为32mm。大直径空孔的炸药在掏槽爆破完成后再进行起爆，消除掏槽爆破初始阶段的爆破挤压，起到清渣的作用，保证掘进进尺；
（8）装药完成后，采用炮泥进行掏槽孔堵塞，堵塞长度应延伸至孔口；
（9）现场执行警戒，确认安全后按照表1的炮孔延期时间，进行掏槽孔爆破。实践经验表明，对于花岗斑岩型硬岩（普氏系数f=8~15），在保证进尺2.0m的前提下，核心孔的延期时间为0ms，其它三层装药孔的延期时间为25~100ms。每层装药孔分两次延期起爆，每层装药孔的对角同时起爆，起爆顺序如表1所示。
表1
实施实例二：一种采用菱形大直径空孔直眼掏槽结构的平巷施工工艺，实现循环进尺3.5m。其中核心孔与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.4m，第一装药孔层与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.4m，第二装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.6m，第三装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为0.6m。
（1）对炮孔的孔位逐个进行工程放样；
（2）采用凿岩台车，安装直径65mm硬质合金钻头，一次性快速钻进17个掏槽孔，掏槽孔包括1个孔深为3.2m的核心孔、4个孔深为3.5m的大直径空孔、12个孔深为3.2m的装药孔；
（3）更换采用126mm金钢石扩孔钻头，对上述涉及的4个掏槽孔进行扩孔，形成直径126mm的大直径空孔，孔深3.5m。实践表明，大直径空孔与装药孔至少为0.3m，大直径空孔超深装药孔孔深0.3~0.5m可以取得最好最优的爆破效果；
（4）炮孔钻进清洗完毕后，对掏槽孔进行逐个验收，验收抽样率100%，验收内容包括孔深（m），直径（mm），炮孔间距（m），孔底坐标，孔口坐标五个关键项；
（5）运用数字化软件对掏槽孔进行三维数字化建模，检测和发现钻进异常的掏槽孔，对于不合格掏槽孔采用补孔或重新钻进方法进行修正；
（6）装药孔、核心孔装药：装药时首先装填高威力的重铵油炸药（铵油乳化炸药），药卷直径45mm，装药系数为0.75。掏槽孔中的每个装药孔、核心孔在孔口放入一个起爆药包。起爆药为两根直径32mm，长180mm的乳化炸药捆扎形成，每根乳化炸药包含一发高精度非电导爆管雷管。每个装药孔包含两发高精度非电导爆管雷管；
（7）大直径空孔装药：装药长度不超过大直径空孔超深深度的70%，装药药卷直径为45mm。大直径空孔的炸药在掏槽爆破完成后再进行起爆，消除掏槽爆破初始阶段的爆破挤压，起到清渣的作用，保证掘进进尺；
（8）装药完成后，采用炮泥进行掏槽孔堵塞，堵塞长度应延伸至孔口；
（9）现场执行警戒，确认安全后按照表2的炮孔延期时间，进行掏槽孔爆破。实践经验表明，对于花岗斑岩型硬岩（普氏系数f=8~15），在保证进尺3.0m的前提下，核心孔的延期时间为0ms，其它三层装药孔的延期时间为25~50ms。每层装药孔分两次延期起爆，每层装药孔的对角同时起爆，起爆顺序如表2所示。
表2
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的菱形大直径空孔直眼掏槽结构及平巷施工工艺。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构，其特征在于：包括位于掏槽断面中心的装药核心孔，核心孔外周分布有连线呈菱形的若干个大直径空孔，若干个大直径空孔外周由内至外分布有若干层连线呈矩形的若干个装药孔。
2.根据权利要求1所述的菱形大直径空孔直眼掏槽结构，其特征在于：核心孔的数量为1个，大直径空孔的数量为4个，装药孔的数量为12个，大直径空孔外周共有第一装药孔层、第二装药孔层、第三装药孔层，每层装药孔的数量为4个。
3.根据权利要求2所述的菱形大直径空孔直眼掏槽结构，其特征在于：4个大直径空孔分别位于第一装药孔层的相邻装药孔中间，第二装药孔层的4个装药孔分别位于第三装药孔层的相邻装药孔中间。
4.根据权利要求3所述的菱形大直径空孔直眼掏槽结构，其特征在于：核心孔与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L1，第一装药孔层与菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L2，第二装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L3，第三装药孔层与最近菱形的大直径空孔的水平和垂直距离为L4。
5.一种采用如权利要求1-4任一所述的菱形大直径空孔直眼掏槽结构的平巷施工工艺，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）对炮孔的孔位逐个进行工程放样；
（2）在平巷掘进断面采用凿岩台车，安装直径D1硬质合金钻头，一次性快速钻进17个掏槽孔，掏槽孔包括1个核心孔、4个大直径空孔、12个装药孔，依据掘进循环进尺确定药孔的深度，并使空孔超深装药孔一定的距离；
（3）更换采用直径D2扩孔钻头，对上述涉及的4个掏槽孔进行扩孔，形成大直径空孔；
（4）炮孔钻进清洗完毕后，对掏槽孔进行逐个验收，验收抽样率100%，验收内容包括孔深（m），直径（mm），炮孔间距（m），孔底坐标，孔口坐标五个关键项；
（5）运用数字化软件对掏槽孔进行三维数字化建模，检测和发现钻进异常的掏槽孔，对于不合格掏槽孔采用补孔或重新钻进方法进行修正；
（6）装药孔、核心孔装药：按装药设计装药系数在装药孔、核心孔中填装炸药，掏槽孔中的每个装药孔、核心孔在孔口放入一个起爆药包，每个起爆药包包含两发同段非电导爆管雷管，非电导爆管雷管延期时间符合《导爆管雷管》（GB19474-2003）标准；
（7）大直径空孔装药：对大直径空孔进行装药，按照大直径空孔超深尺寸严格控制装药长度；
（8）装药完成后，采用炮泥进行掏槽孔堵塞，堵塞长度应延伸至孔口；
（9）现场执行警戒，确认安全后按照炮孔延期时间，进行掏槽孔爆破。
6.根据权利要求5所述的采用菱形大直径空孔直眼掏槽结构的平巷施工工艺，其特征在于：掏槽爆破后最终形成矩形的掏槽轮廓，掏槽轮廓尺寸为1.2~2.0m（宽）×1.2~2.0m（高）。
7.根据权利要求5所述的采用菱形大直径空孔直眼掏槽结构的平巷施工工艺，其特征在于：大直径空孔按照大直径空孔超深尺寸控制装药长度，装填少量炸药，大直径空孔的炸药在掏槽爆破完成后再进行起爆，消除掏槽爆破初始阶段的爆破挤压效应，起到清渣的作用，保证掘进进尺。
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