CN111307002B - 一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法 - Google Patents

一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，属于属于采矿施工技术领域，包括：在工作面上依次布置掏槽孔、切割孔、第一辅助孔、第二辅助孔、第三辅助孔和周边孔，准备具有控制裂纹扩展方向的爆破管；先把炸药装入爆破管中，再把装有炸药的爆破管放入切割孔内，利用炮棍调整爆破管切割方向，使切割孔的切割方向能够形成环状的封闭自由面；把普通药卷依次装入各炮孔内，并用炮泥依次封堵各炮孔；最后采用微差起爆。本发明通过切割孔先于掏槽孔起爆，并在掏槽孔周围形成封闭的环形自由面，封闭的环形自由面可以提高掏槽效果，从而减小整体炸药用量，降低炸药爆炸对周围岩体、邻近构筑物造成的危害和成本，提高爆破效率和施工安全。

Description

一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法
技术领域
本发明涉及一种爆破方法，特别是涉及一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，属于采矿施工技术领域。
背景技术
在煤炭等地下矿产资源开采中，当岩石巷道硬度系数f>7时，其采掘方式基本采用爆破掘进，在巷道爆破掘进中，掏槽效果好坏直接决定循环进尺，但是由于地下巷道工作环境复杂，仅有单一自由面，夹制作用大，普通掏槽效果并不理想。
发明内容
本发明的主要目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，包括如下步骤：
步骤1：在工作面上依次布置掏槽孔、切割孔、第一辅助孔、第二辅助孔、第三辅助孔和周边孔，准备具有控制裂纹扩展方向的爆破管；
步骤2：先把炸药装入爆破管中，再把装有炸药的爆破管放入切割孔内，利用炮棍调整爆破管切割方向，使切割孔的切割方向能够形成环状的封闭自由面；
步骤3：把普通药卷依次装入掏槽孔、第一辅助孔、第二辅助孔、第三辅助孔和周边孔内；
步骤4：用炮泥依次封堵掏槽孔、切割孔、第一辅助孔、第二辅助孔、第三辅助孔和周边孔；
步骤5：采用微差起爆。
优选的，所述掏槽孔、所述切割孔、所述第一辅助孔、所述第二辅助孔、所述第三辅助孔和所述周边孔分别呈环状排列。
优选的，所述掏槽孔、所述切割孔、所述第一辅助孔、所述第二辅助孔、所述第三辅助孔和所述周边孔由内至外依次设置；且所述切割孔与所述掏槽孔之间的排距小于所述第一辅助孔与所述第二辅助孔之间的排距，且小于所述第二辅助孔与所述第三辅助孔之间的排距。
优选的，具有控制裂纹扩展方向的爆破管为空腔式泄能缝爆破管。
优选的，所述空腔式泄能缝爆破管内设有炸药腔和空腔，在所述空腔内开设有泄能缝。
优选的，所述泄能缝的两侧设有泄能缝角度，所述泄能缝角度为45°～75°。
优选的，所述炸药腔内装有炸药，所述空腔内部装有橡胶垫阻波材料。
优选的，当岩性较差时，装有爆破管的任意两个所述切割孔之间还设置有空孔。
优选的，微差起爆顺序为切割孔先起爆，掏槽孔、第一圈辅助孔、第二圈辅助孔、第三圈辅助孔和周边孔依次起爆。
本发明的有益技术效果：
1、切割孔所形成的环形自由面包围住掏槽孔，掏槽孔会多出一个自由面，当掏槽孔爆破时，所产生的压缩应力波传播到封闭自由面后会反射形成拉伸应力波，岩石抗拉强度较差，拉伸应力波会加大对岩石的破碎，提高掏槽效果。
2、切割孔先于掏槽孔起爆，并在掏槽孔周围形成封闭的环形自由面，封闭的环形自由面可以阻碍掏槽孔爆炸所形成的应力波向保留岩体传播，降低掏槽孔的爆破振动对保护岩体的危害。
3、环形自由面可以提高掏槽效率，从而减小整体炸药用量，降低炸药爆炸对周围岩体、邻近构筑物造成的危害和成本，提高施工安全。
4、泄能缝角度为45°～75°，便于使爆炸后爆生产物向泄能缝方向集中释放，形成射流，在泄能缝方向形成定向裂纹。
附图说明
图1为按照本发明的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法的一优选实施例的基于封闭自由面掏槽的立井炮孔布置图；
图2为按照本发明的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法的一优选实施例的基于封闭自由面掏槽的立井炮孔剖面示意图；
图3为按照本发明的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法的一优选实施例的基于封闭自由面掏槽的平巷炮孔布置图；
图4为按照本发明的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法的一优选实施例的基于封闭自由面掏槽的平巷炮孔剖面示意图；
图5为按照本发明的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法的一优选实施例的基于封闭自由面掏槽有空孔的立井炮孔布置图；
图6为按照本发明的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法的一优选实施例的基于封闭自由面掏槽有空孔的立井炮孔剖面示意图；
图7为按照本发明的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法的一优选实施例的具有控制裂纹扩展方向的爆破管示意图。
图中：1-掏槽孔，2-切割孔，3-第一辅助孔，4-第二辅助孔，5-第三辅助孔，6-周边孔，7-封闭自由面，8-空孔，9-炸药腔，10-空腔，11-泄能缝，12-泄能缝角度。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-图4所示，本实施例提供的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在工作面上依次布置掏槽孔1、切割孔2、第一辅助孔3、第二辅助孔4、第三辅助孔5和周边孔6，准备具有控制裂纹扩展方向的爆破管；
步骤2：先把炸药装入爆破管中，再把装有炸药的爆破管放入切割孔2内，利用炮棍调整爆破管切割方向，使切割孔2的切割方向能够形成环状的封闭自由面7；
步骤3：把普通药卷依次装入掏槽孔1、第一辅助孔3、第二辅助孔4、第三辅助孔5和周边孔6内；
步骤4：用炮泥依次封堵掏槽孔1、切割孔2、第一辅助孔3、第二辅助孔4、第三辅助孔5和周边孔6；
步骤5：采用微差起爆。
掏槽孔1、切割孔2、第一辅助孔3、第二辅助孔4、第三辅助孔5和周边孔6分别呈环状排列，掏槽孔1、切割孔2、第一辅助孔3、第二辅助孔4、第三辅助孔5和周边孔6由内至外依次设置；且切割孔2与掏槽孔1之间的排距小于第一辅助孔3与第二辅助孔4之间的排距，且小于第二辅助孔4与第三辅助孔5之间的排距。
具有控制裂纹扩展方向的爆破管为空腔式泄能缝爆破管，空腔式泄能缝爆破管内设有炸药腔9和空腔10，在空腔10内开设有泄能缝11，泄能缝11的两侧设有泄能缝角度12，泄能缝角度12为45°～75°，便于使爆炸后爆生产物向泄能缝11方向集中释放，形成射流，在泄能缝11方向形成定向裂纹，炸药腔9内装有炸药，空腔10内部装有橡胶垫阻波材料。阻波材料可以吸收爆炸后释放的能量，使非泄能方向尽量少产生裂纹。
当岩性较差时，装有爆破管的任意两个切割孔2之间还可设置有空孔8，空孔的作用为引导切割孔产生的定向裂纹相互贯通，便于形成环形自由面7。
微差起爆顺序为切割孔2先起爆，掏槽孔1、第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5和周边孔6依次起爆。
实施例1：
图1和图2给出了基于封闭自由面掏槽的立井炮孔布置图，图3和图4给出了基于封闭自由面掏槽的平巷炮孔布置图，包括掏槽孔1、切割孔2、第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5、周边孔6和封闭自由面7。
实施例2：
参考图5、6，针对岩性较硬或岩性较差时使用，在实施例1的基础上，两切割孔2之间布置空孔8。
实施例3：
图7给出了具有控制裂纹扩展方向的爆破管示意图，包括装炸药的炸药腔9，装有橡胶垫、软布等阻波材料的空腔10，泄能缝角度12为60°的泄能缝11。
实施例4：
以下描述基于实施例1的基于封闭自由面掏槽的立井爆破，包括以下步骤：
步骤1：将井底余碴清理干净，不平整处采用风镐采平，井底积水应用风泵排尽；
步骤2：在立井工作面标定掏槽孔1炮眼位置，如图1所示；
作为优选方案，掏槽眼1圈径φ1.6m，眼8个，眼间距628mm，采用楔形掏槽方式，斜插角为80度，炮孔深度4.3m。
步骤3：在立井工作面标定切割孔2炮眼位置，切割孔2位于掏槽孔1外圈，切割孔2和掏槽孔1两圈孔之间排距要小于两圈辅助孔之间排距，如图1所示；
作为优选方案，切割孔1炮眼圈径φ2.1m，眼间距796mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤4：在立井工作面标定第一圈辅助孔3炮眼位置，如图1所示；
作为优选方案，第一圈辅助孔3炮眼圈径φ3.2m，眼间距894mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤5：在立井工作面标定第二圈辅助孔4炮眼位置，如图1所示；
作为优选方案，第二圈辅助孔4炮眼圈径φ4.4m，眼间距854mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤6：在立井工作面标定第三圈辅助孔5炮眼位置，如图1所示。
作为优选方案，第三圈辅助孔5炮眼圈径φ5.4m，眼间距842mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m。
步骤7：在立井工作面标定周边孔6炮眼位置，如图1所示；
作为优选方案，周边孔6炮眼圈径φ6.7m，眼间距583mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤8：制作具有控制裂纹扩展方向的爆破管，先把橡胶垫、软布等吸能物质装入空腔10，再把成品炸药卷装入炸药腔9；
步骤10：制作普通起爆药包和爆破管起爆药包，普通起爆药包的制作：将两发雷管插入成品炸药药卷中，并用脚线将药卷缠绕，以固定雷管和炸药，如果采用电雷管，必须把电雷管短接，防止杂散电流进入，引起早爆；爆破管起爆药包制作：将制作好的普通起爆药包装入炸药腔10中即可；
步骤11：将装有炸药的爆破管装入切割孔2内，然后调整泄能缝11方向，使切割孔2爆炸后，裂纹沿泄能缝11方向扩展，最终形成封闭自由面7，如图1所示；
步骤12：将普通成品药卷装入掏槽孔1、第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5和周边孔6中，采用孔底起爆，起爆药包位于炮孔下部；
步骤13：采用水炮泥对炮孔进行封口；
步骤14：连接起爆网络；
步骤15：微差起爆，切割孔2先起爆，然后掏槽孔1、第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5、周边孔6依次起爆；
步骤16：出渣。
实施例5：
以下描述基于实施例1的基于封闭自由面掏槽的巷道爆破，包括以下步骤：
步骤1：在平巷工作面标定掏槽孔1炮眼位置，如图3所示；
作为优选方案，掏槽眼采用楔形掏槽方式，斜插角为83度，炮孔深度2.2m，炮孔孔径42mm；
步骤2：在巷道工作面标定切割孔2炮眼位置，切割孔2位于掏槽孔1外圈，切割孔2和掏槽孔1两圈孔之间排距要小于两圈辅助孔之间排距，如图3所示；
作为优选方案，切割孔2与掏槽孔1之间排距为200mm，切割孔眼距为635mm，炮孔角度90度，炮孔深度2.0m；
步骤3：在切割孔外围依次标定第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5炮眼位置，如图3所示；
作为优选方案，第一圈辅助孔3眼间距635mm，第二圈辅助孔4眼间距450mm，第三圈辅助孔5眼间距600mm，炮孔角度均为90度，炮孔深度2.0m；
步骤4：在巷道工作面标定周边孔6炮眼位置，如图3所示；
作为优选方案，周边孔6炮眼间距600mm，炮孔角度向外斜插10度，炮孔深度2.0m；
步骤5：制作具有控制裂纹扩展方向的爆破管。先把橡胶垫、软布等吸能物质装入空腔10，再把成品炸药卷装入炸药腔9；
步骤6：制作普通起爆药包和爆破管的起爆药包。普通起爆药包的制作：将两发雷管插入成品炸药药卷中，并用脚线将药卷缠绕，以固定雷管和炸药，如果采用电雷管，必须把电雷管短接，防止杂散电流进入，引起早爆；爆破管起爆药包制作：将制作好的普通起爆药包装入炸药腔10中即可；
步骤7：将装有炸药的爆破管装入切割孔2内，然后调整泄能缝11方向，使切割孔2爆炸后，裂纹沿泄能缝11方向扩展，最终形成封闭自由面7，如图3所示；
步骤8：将普通成品药卷装入掏槽孔1、辅助孔3、4、5和周边孔6中，采用孔口起爆，起爆药包位于炮孔中上部；
步骤9：采用水炮泥对炮孔进行封口；
步骤10：连接起爆网络；
步骤11：微差起爆，切割孔2先起爆，然后掏槽孔1、第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5和周边孔6依次起爆；
步骤12：出渣。
实施例6：
以下描述基于实施例2的基于封闭自由面掏槽的立井爆破，包括以下步骤：
步骤1：将井底余碴清理干净，不平整处采用风镐采平，井底积水应用风泵排尽；
步骤2：在立井工作面标定掏槽孔1炮眼位置，如图5所示；
作为优选方案，掏槽眼1圈径φ1.6m，眼8个，眼间距628mm，采用楔形掏槽方式，斜插角为80度，炮孔深度4.3m；
步骤3：在立井工作面标定切割孔2和空孔8炮眼位置，切割孔2位于掏槽孔1外圈，切割孔1和掏槽孔2两圈孔之间排距要小于两圈辅助孔之间排距，空孔8均匀分布在切割孔之间，如图5所示；
作为优选方案，切割孔2炮眼圈径φ2.1m，切割孔2和空孔8眼间距398mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤4：在立井工作面标定第一圈辅助孔3炮眼位置，如图5所示；
作为优选方案，第一圈辅助孔3炮眼圈径φ3.2m，眼间距894mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤5：在立井工作面标定第二圈辅助孔4炮眼位置，如图5所示；
作为优选方案，第二圈辅助孔4炮眼圈径φ4.4m，眼间距854mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤6：在立井工作面标定第三圈辅助孔5炮眼位置，如图5所示；
作为优选方案，第三圈辅助孔5炮眼圈径φ5.4m，眼间距842mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤7：在立井工作面标定周边孔6炮眼位置，如图5所示；
作为优选方案，周边孔6炮眼圈径φ6.7m，眼间距583mm，炮孔角度90度，炮孔深度4.3m；
步骤8：制作具有控制裂纹扩展方向的爆破管。先把橡胶垫、软布等吸能物质装入空腔10，再把成品炸药卷装入炸药腔9；
步骤10：制作普通起爆药包和爆破管起爆药包；普通起爆药包的制作：将两发雷管插入成品炸药药卷中，并用脚线将药卷缠绕，以固定雷管和炸药，如果采用电雷管，必须把电雷管短接，防止杂散电流进入，引起早爆；爆破管起爆药包制作：将制作好的普通起爆药包装入炸药腔10中即可；
步骤11：将装有炸药的爆破管装入切割孔2内，然后调整泄能缝11方向，使切割孔2爆炸后，裂纹沿泄能缝11方向扩展，最终形成封闭自由面7，如图5所示；
步骤12：将普通成品药卷装入掏槽孔1、第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5和周边孔6中，采用孔底起爆，起爆药包位于炮孔下部；
步骤13：采用水炮泥对炮孔进行封口；
步骤14：连接起爆网络；
步骤15：微差起爆，切割孔2先起爆，然后掏槽孔1、第一圈辅助孔3、第二圈辅助孔4、第三圈辅助孔5、周边孔6依次起爆；
步骤16：出渣。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，本实施例提供的提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，切割孔2先于掏槽孔1起爆，并在掏槽孔1周围形成封闭的环形自由面7，封闭的环形自由面7可以阻碍掏槽孔1爆炸所形成的应力波向保留岩体传播，降低掏槽孔1的爆破振动对保护岩体的危害。切割孔2所形成的环形自由面7包围住掏槽孔1，掏槽孔1会多出一个自由面，当掏槽孔1爆破时，所产生的压缩应力波传播到封闭自由面7后会反射形成拉伸应力波，岩石抗拉强度较差，拉伸应力波会加大对岩石的破碎，提高掏槽效果。环形自由面7可以提高掏槽效率，从而减小整体炸药用量，降低炸药爆炸对周围岩体、邻近构筑物造成的危害和成本，提高爆破效率和施工安全。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在工作面上依次布置掏槽孔(1)、切割孔(2)、第一辅助孔(3)、第二辅助孔(4)、第三辅助孔(5)和周边孔(6)，准备具有控制裂纹扩展方向的爆破管；
步骤2：先把炸药装入爆破管中，再把装有炸药的爆破管放入切割孔(2)内，利用炮棍调整爆破管切割方向，使切割孔(2)的切割方向能够形成环状的封闭自由面(7)；
步骤3：把普通药卷依次装入掏槽孔(1)、第一辅助孔(3)、第二辅助孔(4)、第三辅助孔(5)和周边孔(6)内；
步骤4：用炮泥依次封堵掏槽孔(1)、切割孔(2)、第一辅助孔(3)、第二辅助孔(4)、第三辅助孔(5)和周边孔(6)；
步骤5：采用微差起爆；
所述掏槽孔(1)、所述切割孔(2)、所述第一辅助孔(3)、所述第二辅助孔(4)、所述第三辅助孔(5)和所述周边孔(6)分别呈环状排列，所述掏槽孔(1)、所述切割孔(2)、所述第一辅助孔(3)、所述第二辅助孔(4)、所述第三辅助孔(5)和所述周边孔(6)由内至外依次设置，且所述切割孔(2)与所述掏槽孔(1)之间的排距小于所述第一辅助孔(3)与所述第二辅助孔(4)之间的排距，且小于所述第二辅助孔(4)与所述第三辅助孔(5)之间的排距；
具有控制裂纹扩展方向的爆破管为空腔式泄能缝爆破管；所述空腔式泄能缝爆破管内设有炸药腔(9)和空腔(10)，在所述空腔(10)内开设有泄能缝(11)；所述泄能缝(11)的两侧设有泄能缝角度(12)，所述泄能缝角度(12)为45°～75°，所述炸药腔(9)内装有炸药，所述空腔(10)内部装有橡胶垫阻波材料，装有爆破管的任意两个所述切割孔(2)之间还设置有空孔(8)。
2.如权利要求1所述的一种提高爆破效率的封闭自由面掏槽爆破方法，其特征在于，微差起爆顺序为切割孔(2)先起爆，掏槽孔(1)、第一辅助孔(3)、第二辅助孔(4)、第三辅助孔(5)和周边孔(6)依次起爆。
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