CN111637804A - 一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法 - Google Patents
一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，包括以下步骤：在巷道断面钻出中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔；在中心掏槽孔底部装填二段小孔加强致裂药柱、炮泥和小孔加强致裂药柱，并用炮泥封堵；在楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔分别装填二段、三段、四段和五段普通炸药，并用炮泥封堵；采用毫秒延期起爆方式，按照设定的起爆段别依次进行五段爆破；本发明方法能够有效增加中心掏槽孔爆生裂纹条数，增加掏槽腔体破碎效果，降低围岩夹制作用，提高炮孔利用率和炸药能量利用率。
Description
技术领域
本发明涉及爆破技术领域，尤其涉及一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法。
背景技术
巷道爆破掘进中掏槽是决定整体破岩效果及循环进尺大小的关键，合理的掏槽方法有利于岩体爆破成腔，为后续爆破提供良好自由面，以达到良好的爆破效果。随着浅部矿产资源的枯竭，矿产资源开发逐步走向深部，不可避免地遭遇地应力，在深部硬岩巷道中进行掏槽爆破时面临的困难主要有：一是传统的装药结构破坏范围有限，硬岩本身难以致裂，且深部地应力又会抑制岩石爆破致裂，且爆破形成粉碎区会消耗过多能量，使得用于产生裂隙的能量减少；二是自由面单一，仅有工作面作为自由面，不能提供充足的岩石膨胀空间也是造成掏槽效果较差的主要原因；三是夹制作用，硬岩本身的夹制作用就比较大，且随着开采深度增加，地应力更是使得围岩的夹制作用显著增加、这几方面原因使得在深部硬岩巷道掏槽爆破时难以取得较好的掏槽效果，较小的掏槽腔体体积导致后续爆破过程中的炮眼利用率和炸药能量利用率都比较低。因此，本发明提出一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，该方法能够有效增加中心掏槽孔爆生裂纹条数，增加掏槽腔体破碎效果，降低围岩夹制作用，提高炮孔利用率和炸药能量利用率。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，包括以下步骤：
步骤一：在巷道断面钻出中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔；
步骤二：在中心掏槽孔底部装填二段小孔加强致裂药柱，接着继续装填400-500mm长度的炮泥，然后装填一段小孔加强致裂药柱，最后再用炮泥进行封堵；
步骤三：在楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔分别装填二段、三段、四段和五段普通炸药，并用炮泥封堵；
步骤四：采用毫秒延期起爆方式，按照设定的起爆段别依次进行五段爆破：
一段爆破：引爆中心掏槽孔内的一段小孔加强致裂药柱；
二段爆破：引爆中心掏槽孔内的二段小孔加强致裂药柱和楔形掏槽孔内的普通炸药；
三段爆破：引爆辅助孔内的普通炸药；
四段爆破：引爆崩落孔内的普通炸药；
五段爆破：引爆周边孔内的普通炸药。
进一步改进在于：所述步骤一中需要控制中心掏槽孔位于巷道断面中间区域，楔形掏槽孔位于中心掏槽孔左右两侧，辅助孔位于楔形掏槽孔外侧，崩落孔位于辅助孔外侧，周边孔位于巷道断面轮廓。
进一步改进在于：所述步骤一中早在巷道断面钻出中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔后，需要对中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔进行吹孔处理，将内部含有的岩渣和泥水清理干净。
进一步改进在于：所述小孔加强致裂药柱包括致裂管和工业炸药，致裂管沿着轴向每隔1-1.5倍致裂管内径设有一圈小孔，每圈均匀设有4-8个小孔，小孔直径为3-5mm，致裂管内部装填有工业炸药。
进一步改进在于：所述致裂管为内径35mm，外径40mm的PVC管，所述工业炸药为直径35mm，长度330mm，单卷质量330g的三级煤矿许用水胶炸药。
进一步改进在于：所述步骤二和步骤三中用炮泥进行封堵时，封堵长度需要控制大于500mm。
进一步改进在于：所述步骤四中二段爆破引爆中心掏槽孔内的二段小孔加强致裂药柱和所述楔形掏槽孔内的普通炸药时，需要同时对二段小孔加强致裂药柱和普通炸药进行引爆。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过在中心掏槽孔采用孔内分段装药结构，一段小孔加强致裂药柱爆破后可以为二段小孔加强致裂药柱和楔形掏槽孔爆破增加自由面，增大了岩体破碎后的膨胀空间，减小了围岩夹制作用，分段装药本身可以降低爆破振动，且掏槽孔爆破时炸药能量可以向工作面和内部两方向释放，进一步减小了爆破震动；
(2)通过在中心掏槽孔采用小孔加强致裂药柱，在致裂管上设置小孔，炸药爆炸能量会向小孔处集中，从而加强小孔位置的爆炸载荷并降低无小孔位置的爆炸载荷，且小孔位置处的能量释放时间会优先于无小孔位置，进而导致小孔位置处载荷作用于孔壁的时间会优先于无小孔位置，这种载荷的大小差异及作用时间差异，使得小孔位置处的初始裂隙发育程度显著高于其他位置，发育程度较高的初始裂隙会引导大量爆生气体进入，在爆生气体的气楔效应下初始裂隙得到进一步扩展，相比于普通装药时的爆炸能量多用于形成粉碎区，采用小孔加强致裂药柱可以增大破坏范围，加强槽腔岩体破坏程度，减小了围岩夹制作用，使得楔形掏槽孔爆破时候能够增大掏槽腔体体积，从而为后续爆破形成良好的临空面，减小后续爆破时岩体的夹制作用，提高了炮孔利用率和炸药能量利用率。
附图说明
图1为本发明巷道断面上各炮孔布置方位示意图。
图2为本发明巷道断面上中心掏槽孔和楔形掏槽孔示意图。
图3为本发明巷道断面上中心掏槽孔和楔形掏槽孔装药结构示意图。
图4为本发明小孔加强致裂药柱结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1、2、3、4所示，本实施例以深部地下-800m坚硬砂岩巷道为例，提出一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，包括以下步骤：
步骤一：在巷道断面钻出中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔，中心掏槽孔位于巷道断面中间区域，楔形掏槽孔位于中心掏槽孔左右两侧，辅助孔位于楔形掏槽孔外侧，崩落孔位于辅助孔外侧，周边孔位于巷道断面轮廓，然后对中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔进行吹孔处理，将内部含有的岩渣和泥水清理干净；
步骤二：制备小孔加强致裂药柱，小孔加强致裂药柱包括致裂管和工业炸药，致裂管沿着轴向每隔1.3倍致裂管内径设有一圈小孔，每圈均匀设有6个小孔，小孔直径为4mm，致裂管内部装填有工业炸药，致裂管为内径35mm，外径40mm的PVC管，工业炸药为直径35mm，长度330mm，单卷质量330g的三级煤矿许用水胶炸药，然后并分别在两个小孔加强致裂药柱内安装一段电雷管和二段电雷管，在中心掏槽孔底部装填二段小孔加强致裂药柱，接着继续装填400mm长度的炮泥，然后装填一段小孔加强致裂药柱，最后再用炮泥进行封堵，封堵长度需要控制大于500mm；
步骤三：在楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔分别装填二段、三段、四段和五段雷管，并用炮泥封堵，封堵长度需要控制大于500mm；
步骤四：采用毫秒延期起爆方式，按照设定的起爆段别依次进行五段爆破：
一段爆破：引爆中心掏槽孔内的一段小孔加强致裂药柱；
二段爆破：同时引爆中心掏槽孔内的二段小孔加强致裂药柱和楔形掏槽孔内的普通炸药；
三段爆破：引爆辅助孔内的普通炸药；
四段爆破：引爆崩落孔内的普通炸药；
五段爆破：引爆周边孔内的普通炸药。
本发明通过在中心掏槽孔采用孔内分段装药结构，一段小孔加强致裂药柱爆破后可以为二段小孔加强致裂药柱和楔形掏槽孔爆破增加自由面，增大了岩体破碎后的膨胀空间，减小了围岩夹制作用，分段装药本身可以降低爆破振动，且掏槽孔爆破时炸药能量可以向工作面和内部两方向释放，进一步减小了爆破震动；通过在中心掏槽孔采用小孔加强致裂药柱，在致裂管上设置小孔，炸药爆炸能量会向小孔处集中，从而加强小孔位置的爆炸载荷并降低无小孔位置的爆炸载荷，且小孔位置处的能量释放时间会优先于无小孔位置，进而导致小孔位置处载荷作用于孔壁的时间会优先于无小孔位置，这种载荷的大小差异及作用时间差异，使得小孔位置处的初始裂隙发育程度显著高于其他位置，发育程度较高的初始裂隙会引导大量爆生气体进入，在爆生气体的气楔效应下初始裂隙得到进一步扩展，相比于普通装药时的爆炸能量多用于形成粉碎区，采用小孔加强致裂药柱可以增大破坏范围，加强槽腔岩体破坏程度，减小了围岩夹制作用，使得楔形掏槽孔爆破时候能够增大掏槽腔体体积，从而为后续爆破形成良好的临空面，减小后续爆破时岩体的夹制作用，提高了炮孔利用率和炸药能量利用率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在巷道断面钻出中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔；
步骤二：在中心掏槽孔底部装填二段小孔加强致裂药柱，接着继续装填400-500mm长度的炮泥，然后装填一段小孔加强致裂药柱，最后再用炮泥进行封堵；
步骤三：在楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔分别装填二段、三段、四段和五段普通炸药，并用炮泥封堵；
步骤四：采用毫秒延期起爆方式，按照设定的起爆段别依次进行五段爆破：
一段爆破：引爆中心掏槽孔内的一段小孔加强致裂药柱；
二段爆破：引爆中心掏槽孔内的二段小孔加强致裂药柱和楔形掏槽孔内的普通炸药；
三段爆破：引爆辅助孔内的普通炸药；
四段爆破：引爆崩落孔内的普通炸药；
五段爆破：引爆周边孔内的普通炸药。
2.根据权利要求1所述的一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，其特征在于：所述步骤一中需要控制中心掏槽孔位于巷道断面中间区域，楔形掏槽孔位于中心掏槽孔左右两侧，辅助孔位于楔形掏槽孔外侧，崩落孔位于辅助孔外侧，周边孔位于巷道断面轮廓。
3.根据权利要求1所述的一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，其特征在于：所述步骤一中早在巷道断面钻出中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔后，对中心掏槽孔、楔形掏槽孔、辅助孔、崩落孔和周边孔进行吹孔处理，将内部含有的岩渣和泥水清理干净。
4.根据权利要求1所述的一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，其特征在于：所述小孔加强致裂药柱包括致裂管和工业炸药，致裂管沿着轴向每隔1-1.5倍致裂管内径设有一圈小孔，每圈均匀设有4-8个小孔，小孔直径为3-5mm，致裂管内部装填有工业炸药。
5.根据权利要求4所述的一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，其特征在于：所述致裂管为内径35mm，外径40mm的PVC管，所述工业炸药为直径35mm，长度330mm，单卷质量330g的三级煤矿许用水胶炸药。
6.根据权利要求1所述的一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中用炮泥进行封堵时，封堵长度需要控制大于500mm。
7.根据权利要求1所述的一种中心掏槽孔分段装填小孔加强致裂药柱的掏槽方法，其特征在于：所述步骤四中二段爆破引爆中心掏槽孔内的二段小孔加强致裂药柱和所述楔形掏槽孔内的普通炸药时，需要同时对二段小孔加强致裂药柱和普通炸药进行引爆。
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