CN111521082A - 一种反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法 - Google Patents

一种反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，步骤为：预先采用天井钻机施工直径1.8m(或1.5m)，高度＞20m(如200m)的天井；在天井周边根据最小抵抗线布置多个钻孔(最小抵抗线≥孔间距)；钻孔；装药与填塞，采用非连续耦合装药结构；起爆，采用微差爆破；出渣及支护井壁。该方法具有施工方便、成本低、施工效率高的特点，可直接用于大断面高天井的施工，替代人工自上而下凿岩、自下而上出渣的传统天井施工方法，可大量减轻施工大断面天井的工作量，缩短作业时间，提高安全性。可推广应用，替代传统竖井施工方法。

Description

一种反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法
技术领域
本发明涉及矿井施工技术领域，具体涉及一种反井钻施工高溜井配合中深孔爆破一次成井的方法。
背景技术
在矿山生产中经常会遇到距离长且断面较大的井筒或天井的施工，传统施工工艺中对于该工程一般采用稳车等设备自上而下凿岩爆破掘进，施工效率低且成本高。
爆破法掘进天井按照爆破方法的不同可分为爆破一次成井(掏槽法)、分段爆破成井(分段法)和球状药包漏斗集中法(漏斗法)。传统大高度竖井施工一般采用井架、稳车、吊盘等设备自上而下浅孔凿岩爆破的方式进行掘进，在施工过程中人力、物力等成本较高，且施工周期长。本发明通过预先的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种采用天井钻机施工一天井，然后自下而上分段在该天井周边施工中深孔，再次在合理装药结构和爆破网络连线下一次爆破成井的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：预先采用天井钻机施工天井；
步骤二：在待成井上口浇筑砂浆锁口并设置安全栅栏；
步骤三：确定周边孔布置方式，在天井底部联巷内沿井中心点布置若干个装药孔；
步骤四：钻孔，采用钻机钻凿装药孔，所有钻孔均为垂直上向孔；
步骤五：装药与填塞，采用不连续耦合装药，孔内不装药区域采用废旧报纸或炮泥填塞实，孔口采用炮泥填塞，孔底填塞起爆药包，并全程敷设导爆索；
步骤六：爆破网路及起爆，爆破采用微差爆破，相同段位孔间采用导爆索连接，所有孔内导爆管汇集后起爆成井；
步骤七：分段爆破完毕后检查井口及渣面高度，井内渣面高度距离上一分段被爆岩体高度达到预设值，充分通风后人员进入作业空间后捡撬浮石及平整场地准备下一分段凿岩、爆破工作；
步骤八：待井施工完毕后，通过渣面自上而下进行井壁修整及支护工作。
在步骤一中，先期采用天井钻机施工好直径为1.8m或1.5m、高度>20m(如200m)的天井，作为后期分段爆破的爆破补偿空间，并且分段爆破一次成井须满足补偿空间系数，即V爆破后空间体积≥V被爆岩体体积×岩石碎涨系数，其中：V被爆岩体体积＝V分段爆破预成井体积-V人员作业空间体积-V反井钻已刷扩空间体积，岩石碎涨系数为1.55，计算得到补偿空间系数为1.69，满足补偿空间理论。
步骤二中，周边孔的孔中心距离井壁的距离≥孔间距；并用通过架设稳车设备在待成井上口浇筑厚度不小于200mm的砂浆锁口并设置安全栅栏。
步骤三中，在天井底部联巷内沿井中心点、半径为2.1m布置12个装药孔，孔中心点距井壁为1.2m，孔间弧长为1.0995m。
步骤四中，采用QZJ-100B型钻机钻凿装药孔，钻孔深度20m，钻孔直径为100mm。相比YT-28型浅孔钻机，QZJ-100B型钻机钻眼深度长，一次成井掘进量大。一次成井爆破高度可达20m，远远高于掏槽法爆破一次成井高度。
步骤五中，采用BQF-100型装药器不连续耦合装药，孔口的炮泥填塞长度不小于1m，孔底填塞一个1个起爆药包。
步骤五中，不连续装药长度为1.5m，不连续段采用报纸或炮泥填塞；耦合装药段采用改性油铵炸药装填，装填长度为1m。
步骤六中，采用导爆管微差对角爆破，即：每三个孔为一组，对角导爆管段位相同；各孔内采用单发雷管+全程导爆索方式起爆，且为使上一次爆破后的岩石完全脱离原岩并自由下落，选择半秒延时雷管，相邻段别间隔两个段，延时时间为1秒；相同别位孔间采用导爆索相连；所有孔内导爆管汇集后起爆，形成断面为直径为2.3m，高度为20m的井。
步骤七中，采用自下而上分段爆破，而后采用自上而下方式修复及支护井壁；分段爆破完毕后检查井口及渣面高度，井内渣面高度距离上一分段被爆岩体高度保持3m，充分通风后自井口通过绞车将QZJ-100B型钻机、风水管、人员先后下放至井内渣面。
本发明相对传统深孔爆破成井方法具有以下优点：第一，采用QZJ-100B型中深孔钻机凿岩，相比YT-28型浅孔钻机钻眼深度长，一次成井掘进量大。一次成井爆破高度可达20m，远远高于掏槽法爆破一次成井高度。
第二，相比传统掏槽法爆破一次成井断面一般为4-6㎡，该方法成井断面可达16㎡。
第三，尤其适用于60-200m的井筒或天井掘进，掘进效率高，可大大缩短施工周期。
第四，该方法在井筒底部可采用铲运机等设备出岩渣，提高出渣效率，降低作业人员劳动强度。
第五，施工方便，可利用现有技术水平及装备。
因此，本发明的方法可直接用于大断面高天井的施工，替代人工自上而下凿岩、自下而上出渣的传统天井施工方法，可大量减轻施工大断面天井的工作量，缩短作业时间，提高安全性。可推广应用，替代传统竖井施工方法。
附图说明
图1为本发明实施例的炮孔布置图；
图2为本发明实施例的中深孔施工示意图；
图3为本发明实施例的炮孔装药结构图。
具体实施方式
下面结合附图1-图3，通过具体实施例对本发明做进一步说明：
该反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法按以下步骤进行，
1、分段爆破一次成井前的准备：使用天井钻机钻凿直径为1.8m(或1.5m)的深井，在钻凿完深井后在井口架设稳车等设备，用于后期提运设备及人员。
2、凿岩及炮孔布置：天井分段爆破一次成井要求采用QZJ-100B型自底部向上施工垂直中深孔，孔深20m，孔径为100mm，孔间距1.5m，孔中心距离已成型天井为1.2m，原则上要求钻孔与井壁距离小于孔间距。
3、装药及爆破：采用BQF-100型装药器不连续耦合装药，孔间交错。首孔孔底装药长度为1.0m，不装药段长度为1.5m，不装药段采用炮泥或废旧报纸填塞；次孔底部1.25m为不装药段，采用炮泥或废旧报纸填塞，其余装药段和不装药段与首孔相同；药粉为改性铵油炸药，全孔采用单发导爆管+全程导爆索，孔口堵孔长度不小于1m；起爆采用半秒延时微差起爆，即1#、2#、12#，6#、7#、8#孔内采用相同段位导爆管首先起爆，3#、4#、5#，9#、10#、11#后继相差2个段位起爆；为确保起爆效果，相同段位空间采用导爆索相连。
4、下一循环准备：起爆充分通风后适当出渣，井内渣面高度与未爆破岩体高度保持3m。自井口先后下放QZJ-100B型钻机、风水管及作业人员至渣面。人员进入下一分段作业空间后，要做好浮石捡撬及场地平整后进行下一循环凿岩作业。
中深孔分段爆破一次成井能否成功关键在于：
(1)孔径、孔深选择与岩体的最小抵抗线、补偿空间有关。在确定孔径时，要根据预成型井与已成型井间的岩石厚度选择(即最小抵抗线)；孔间距要求不大于单孔爆破最小抵抗线的2倍。
(2)施工时，严格控制钻孔偏斜、装药长度、非装药长度、孔口堵塞长度等。
(3)分段爆破高度与岩石的碎胀系数有关，要求爆破后的空间大于等于被爆岩体体积与岩石碎胀系数的乘积。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：预先采用天井钻机施工天井；
步骤二：在待成井上口浇筑砂浆锁口并设置安全栅栏；
步骤三：确定周边孔布置方式，在天井底部联巷内沿井中心点布置若干个装药孔；
步骤四：钻孔，采用钻机钻凿装药孔，所有钻孔均为垂直上向孔；
步骤五：装药与填塞，采用不连续耦合装药，孔内不装药区域采用废旧报纸或炮泥填塞实，孔口采用炮泥填塞，孔底填塞起爆药包，并全程敷设导爆索；
步骤六：爆破网路及起爆，爆破采用微差爆破，相同段位孔间采用导爆索连接，所有孔内导爆管汇集后起爆成井；
步骤七：分段爆破完毕后检查井口及渣面高度，井内渣面高度距离上一分段被爆岩体高度达到预设值，充分通风后人员进入作业空间后捡撬浮石及平整场地准备下一分段凿岩、爆破工作；
步骤八：待井施工完毕后，通过渣面自上而下进行井壁修整及支护工作。
2.根据权利要求1所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：在步骤一中，先期采用天井钻机施工好直径为1.8m或1.5m、高度＞20m的天井，作为后期分段爆破的爆破补偿空间，且分段爆破一次成井须满足补偿空间系数，即V爆破后空间体积≥V被爆岩体体积×岩石碎涨系数，其中：V被爆岩体体积＝V分段爆破预成井体积-V人员作业空间体积-V反井钻已刷扩空间体积，岩石碎涨系数为1.55，计算得到补偿空间系数为1.69，满足补偿空间理论。
3.根据权利要求1或2所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：步骤二中，周边孔的孔中心距离井壁的距离≥孔间距；并用通过架设稳车设备在待成井上口浇筑厚度不小于200mm的砂浆锁口并设置安全栅栏。
4.根据权利要求1所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：步骤三中，在天井底部联巷内沿井中心点、半径为2.1m布置12个装药孔，孔中心点距井壁为1.2m，孔间弧长为1.0995m。
5.根据权利要求1所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：步骤四中，采用QZJ-100B型钻机钻凿装药孔，钻孔深度20m，钻孔直径为100mm。
6.根据权利要求1所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：步骤五中，采用BQF-100型装药器不连续耦合装药，孔口的炮泥填塞长度不小于1m，孔底填塞一个1个起爆药包。
7.根据权利要求6所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：步骤五中，不连续装药长度为1.5m，不连续段采用报纸或炮泥填塞；耦合装药段采用改性油铵炸药装填，装填长度为1m。
8.根据权利要求1所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：步骤六中，采用导爆管微差对角爆破，即：每三个孔为一组，对角导爆管段位相同；各孔内采用单发雷管+全程导爆索方式起爆，且为使上一次爆破后的岩石完全脱离原岩并自由下落，选择半秒延时雷管，相邻段别间隔两个段，延时时间为1秒；相同别位孔间采用导爆索相连；所有孔内导爆管汇集后起爆，形成断面为直径为2.3m，高度为20m的井。
9.根据权利要求1所述的反井钻施工高溜井配合中深孔分段爆破一次成井方法，其特征在于：步骤七中，采用自下而上分段爆破，而后采用自上而下方式修复及支护井壁；分段爆破完毕后检查井口及渣面高度，井内渣面高度距离上一分段被爆岩体高度保持3m，充分通风后自井口通过绞车将QZJ-100B型钻机、风水管、人员先后下放至井内渣面。
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