CN113188391A - 一种用于软岩巷道掘进的爆破方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于软岩巷道掘进的爆破方法，涉及爆破技术领域，本发明中药卷在爆破过程中通过岩体进行做功，为了保护上部较软岩体由于爆能作用产生裂隙，破坏原有结构，而软岩自身岩性较低，承重力比较弱，所以在爆能做功时，通过在顶部周边孔的顶部分别设置的阻隔板进行阻扰炸药对上部岩体大部分做功，从而降低由于爆破做功产生的裂隙发育数量等，本发明既能保证爆破的顺利完成，也可以合理的降低炸药使用量，有效的降低爆破能量对周围岩体破坏的能量等，使巷道要爆出的造型区域完整平滑，减少浮石或减少大块浮石的产生，有效的提高了作业环境的安全系数等，适合大范围的推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及爆破技术领域，具体涉及一种用于软岩巷道掘进的爆破方法。
背景技术
已知的，井巷掘进爆破被广泛应用于矿山、水利水电、大型油库等工程。随着科技的不断进步和发展，我国金属矿采矿规模得到了突飞猛进的发展，建成的县级以上国有金属矿山已达900余座，金属矿石年产量增长到4亿吨左右。
软岩是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。软岩可分为地质软岩和工程软岩两大类别。地质软岩指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质；工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。工程软岩强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。根据软岩特性的差异及产生显著塑性变形的机理，软岩可分为4大类，即膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。
在力学特征上，软岩无侧限抗压强度低于或等于300千克/平方厘米，水稳性差，软化系数不大于0.6,变形模量低且流变效应较显著。
为了提高软岩巷道掘进时的自身和支护的稳定性，如何改进巷道爆破技术，提高爆破效果，降低爆破对围岩体的损伤与破坏等是亟待解决的技术问题。
目前，在巷道爆破施工中，一般是周边孔最后起爆。当周边孔爆破时，光爆层岩石已受到崩落孔爆破作用的损伤，因此，巷道周边光爆实际上是在损伤岩石中进行的。岩石损伤后，其力学性质参数要发生改变，而且岩石损伤前的强度越低，在相同爆炸载荷作用下的损伤程度越大，力学性质参数改变越多。D.S.Kim，M.K.McCarter和贺红亮、Thomas J.Ahren等分别就爆炸载荷对岩石的损伤进行了研究，取得了岩石中损伤分布的初步关系。此外，也有不少学者对岩石的爆破损伤破坏过程进行了数值模拟研究。
经过长期的观察与分析，得出软岩巷道周边光面爆破的孔痕率低，出现超挖，效果不理想的原因是：崩落孔爆破使光爆层岩石损伤，力学性质参数发生改变，而在进行光爆参数设计与施工时，未考虑这种损伤效应，未对光爆参数做相应调整，结果使周边孔壁近区围岩受到过度破坏，失去稳定而超挖。
研究崩落孔爆破对光爆层岩石的损伤，设计出相应的合理光爆参数，并配合采用岩石定向断裂爆破技术，是提高软岩巷道光爆效果的有效途径，也将有助于促进软岩巷道掘进的爆破技术的发展和进一步推广应用等。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种用于软岩巷道掘进的爆破方法，本发明可以降低因为爆破而产生的超欠超挖严重，使巷道要爆出的造型区域完整平滑，减少浮石或减少大块浮石的产生，有效的提高了作业环境的安全系数等，本发明在完成合理的爆破掘进工作同时，合理的降低了炸药使用量等。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述爆破方法具体包括如下步骤：
第一步、开孔：
首先在巷道的断面上分别钻出顶部周边孔、周边孔、辅助孔和掏槽孔；
第二步、装药：
在顶部周边孔的顶部分别装入阻隔板，在阻隔板的下面与顶部周边孔内缘面之间间隔装入至少五卷药卷，在每两卷药卷之间分别设置竹筒节，在孔底药卷的右端缠绕导爆索，所述导爆索连接导爆管雷管，在顶部周边孔的孔口设置膨胀填充物，所述导爆管雷管的右端头穿过膨胀填充物并延伸出顶部周边孔；
在周边孔内间隔装入至少五卷药卷，在每两卷药卷之间分别设置竹筒节，在孔底药卷的右端缠绕导爆索，所述导爆索连接导爆管雷管，在周边孔的孔口设置膨胀填充物，所述导爆管雷管的右端头穿过膨胀填充物并延伸出周边孔；
在辅助孔内间隔装入至少五卷药卷，在每两卷药卷之间分别设置竹筒节，在辅助孔内设有导爆管雷管，所述导爆管雷管的左端连接辅助孔孔底的药卷，在辅助孔的孔口设置膨胀填充物，所述导爆管雷管的右端头穿过膨胀填充物并延伸出辅助孔；
在中间掏槽孔内装入药卷，外围的五个掏槽孔内不装药，在中间掏槽孔内装入导爆管雷管，所述导爆管雷管的左端连接中间掏槽孔孔底内的药卷，在中间掏槽孔的孔口设置膨胀填充物，所述导爆管雷管的右端头穿过膨胀填充物并延伸出中间掏槽孔；
第三步、爆破：
爆破时，中心掏槽孔和顶部周边孔为同段进行爆破，当掏槽孔和顶部周边孔进行爆破后，然后对辅助孔进行爆破，最后对周边孔进行爆破。
所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述第一步中顶部周边孔设置为五个，五个顶部周边孔沿软岩巷道的顶部均匀设置，在软岩巷道的两侧及底部分别设有周边孔，在沿软岩巷道的中上部设有掏槽孔，在掏槽孔外围的软岩巷道断面上分别设有复数个辅助孔。
所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述掏槽孔设置为六个，六个掏槽孔的设置形式为中间设置一个掏槽孔，两外五个掏槽孔环绕中间掏槽孔设置，掏槽孔为倾斜孔，掏槽孔的中心轴线与水平线夹角为35°～45°。
所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述顶部周边孔和周边孔为直孔。
所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述辅助孔为倾斜孔，辅助孔的中心轴线与水平线夹角为20°～30°。
所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述第二步中药卷为乳化炸药。
所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述第二步中竹筒节的长度为10cm。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明中药卷在爆破过程中通过岩体进行做功，为了保护上部较软岩体由于爆能作用产生裂隙，破坏原有结构，而软岩自身岩性较低，承重力比较弱，所以在爆能做功时，通过在顶部周边孔的顶部分别设置的阻隔板进行阻扰炸药对上部岩体大部分做功，从而降低由于爆破做功产生的裂隙发育数量等，本发明既能保证爆破的顺利完成，也可以合理的降低炸药使用量，有效的降低爆破能量对周围岩体破坏的能量等，使巷道要爆出的造型区域完整平滑，减少浮石或减少大块浮石的产生，有效的提高了作业环境的安全系数等，适合大范围的推广和应用。
附图说明
图1为本发明的布局结构示意图；
图2为图1的剖视结构示意图；
图3为本发明中顶部周边孔的装药结构示意图；
图4为本发明中边孔的装药结构示意图；
图5为本发明中辅助孔的装药结构示意图；
图6为本发明中掏槽孔的装药结构示意图；
在图中：1、导爆管雷管；2、竹筒节；3、导爆索；4、药卷；5、阻隔板；6、膨胀填充物；7、顶部周边孔；8、周边孔；9、辅助孔；10、掏槽孔。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“侧向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合附图1～6所述的一种用于软岩巷道掘进的爆破方法，所述爆破方法具体包括如下步骤：
第一步、开孔：
首先在巷道的断面上分别钻出顶部周边孔7、周边孔8、辅助孔9和掏槽孔10；实施时，如图1、2所示，所述顶部周边孔7设置为五个，五个顶部周边孔7沿软岩巷道的顶部均匀设置，在软岩巷道的两侧及底部分别设有周边孔8，在沿软岩巷道的中上部设有掏槽孔10，在掏槽孔10外围的软岩巷道断面上分别设有复数个辅助孔9。实施时，辅助孔9设置为9个，其中三个辅助孔9设置在掏槽孔10中上部的外围，剩余6个辅助孔9设置在掏槽孔10的下方，6个辅助孔9中3个辅助孔9为一排，设置为两排，所述掏槽孔10设置为六个，六个掏槽孔10的设置形式为中间设置一个掏槽孔10，两外五个掏槽孔10环绕中间掏槽孔10设置，掏槽孔10为倾斜孔，掏槽孔10的中心轴线与水平线夹角为35°～45°，顶部周边孔7和周边孔8为直孔，辅助孔9为倾斜孔，辅助孔9的中心轴线与水平线夹角为20°～30°；掏槽孔10是初爆后给后续爆破提供补偿空间的，掏槽孔10的布设角度是对上部爆孔做功释放能量大小产生影响，由于炸药的量是一定的，一定的炸药量产生的做功能量也是一定的，所以掏槽孔10爆破后增大增快上部爆孔补偿空间，对上部爆破对不爆体的做功能量就会减少，对不爆体的稳固提供更大保障，所以根据试验结果，掏槽孔布置角度为倾斜孔，掏槽孔10的深度为了让爆破顺利完成，比其他孔要深20cm；
第二步、装药：
如图3所示，在顶部周边孔7的顶部分别装入阻隔板5，阻隔板作用为炸药在爆破过程中通过岩体进行做功，为了保护上部较软岩体由于爆能作用产生裂隙，破坏原有结构，而软岩自身岩性较低，承重力比较弱，所以在爆能做功时，利用组隔板进行阻扰炸药对上部岩体大部分做功，从而降低由于爆破做功产生的裂隙发育数量；在阻隔板5的下面与顶部周边孔7内缘面之间间隔装入至少五卷药卷4，在每两卷药卷4之间分别设置竹筒节2，在孔底药卷4的右端缠绕导爆索3，所述导爆索3连接导爆管雷管1，在顶部周边孔7的孔口设置膨胀填充物6，所述导爆管雷管1的右端头穿过膨胀填充物6并延伸出顶部周边孔7；
如图4所示，在周边孔8内间隔装入至少五卷药卷4，在每两卷药卷4之间分别设置竹筒节2，在孔底药卷4的右端缠绕导爆索3，所述导爆索3连接导爆管雷管1，在周边孔8的孔口设置膨胀填充物6，所述导爆管雷管1的右端头穿过膨胀填充物6并延伸出周边孔8；
如图5所示，在辅助孔9内间隔装入至少五卷药卷4，在每两卷药卷4之间分别设置竹筒节2，在辅助孔9内设有导爆管雷管1，所述导爆管雷管1的左端连接辅助孔9孔底的药卷4，在辅助孔9的孔口设置膨胀填充物6，所述导爆管雷管1的右端头穿过膨胀填充物6并延伸出辅助孔9；
如图6所示，在中间掏槽孔10内装入药卷4，外围的五个掏槽孔10内不装药，在中间掏槽孔10内装入导爆管雷管1，所述导爆管雷管1的左端连接中间掏槽孔10孔底内的药卷4，在中间掏槽孔10的孔口设置膨胀填充物6，所述导爆管雷管1的右端头穿过膨胀填充物6并延伸出中间掏槽孔10；
实施时，所述药卷4为乳化炸药，竹筒节2的长度为10cm；
第三步、爆破：
爆破时，中心掏槽孔10和顶部周边孔7为同段进行爆破，当掏槽孔10和顶部周边孔7进行爆破后，然后对辅助孔9进行爆破，最后对周边孔8进行爆破。
本发明在小南沟采区的试验数据如下：
第一次封孔材料试验：
1、试验名称：小南沟采区多班组进尺试验
2、试验地点：小南沟采区286分层2号凿岩巷道（2.2m*2.3m）和271中段0812沿脉巷道（2m*2m）
3、试验目的:多作业面掘进进尺及爆破效果对比
4、参加试验人员：
（1）东湾矿小南沟采区技术科技术员
（2）现场钻工班组
5、试验情况：
第一次试验数据：
试验作业面一
试验作业面二
第二次试验数据：
试验作业面一
试验试验作业面二
根据上述试验实测数据，矿用封孔材料可以使施工人员产生增效价值，同时还可以降低炸药使用成本，使炸药单耗降低。施工人员使用封孔材料后会产生两种效益。
本发明在实施时具有如下特点：
1、炸药爆能：炸药的爆破能量跟炸药的量有直接的关系，所以既能保证爆破顺利完成，也可以合理降低炸药量，降低爆破能量对周围岩体破坏能量；
2、巷道成型：采用光面爆破中导爆索联合导爆管进行起爆技术，降低因为爆破而产生的超欠超挖严重，使巷道要爆出的造型区域完整平滑，减少浮石或减少大块浮石产生，提高作业环境的安全系数；
3、补偿空间：由于软性岩石弹性较强，所以在爆破过程中爆能作用在软性岩石上，会产生瞬间弹力，瞬间弹力和爆能相互作用会产生爆破后里面形成鸡窝洞，外面的没有爆破成型。
4、社会效益：全国的一线爆破作业人员是根据掘进爆破进尺来进行生活费用来源的，如果没有顺利完成进尺，作业人员除了拿不到进尺费用之外，还需要搭上成本费用，所以合理的布孔方式是本发明的重点之一。
5、经济效益：在完成合理的爆破掘进工作同时，合理化的降低炸药量，也是变相的增加作业人员的作业成本，变相给作业人员增收等。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (7)
1.一种用于软岩巷道掘进的爆破方法，其特征是：所述爆破方法具体包括如下步骤：
第一步、开孔：
首先在巷道的断面上分别钻出顶部周边孔（7）、周边孔（8）、辅助孔（9）和掏槽孔（10）；
第二步、装药：
在顶部周边孔（7）的顶部分别装入阻隔板（5），在阻隔板（5）的下面与顶部周边孔（7）内缘面之间间隔装入至少五卷药卷（4），在每两卷药卷（4）之间分别设置竹筒节（2），在孔底药卷（4）的右端缠绕导爆索（3），所述导爆索（3）连接导爆管雷管（1），在顶部周边孔（7）的孔口设置膨胀填充物（6），所述导爆管雷管（1）的右端头穿过膨胀填充物（6）并延伸出顶部周边孔（7）；
在周边孔（8）内间隔装入至少五卷药卷（4），在每两卷药卷（4）之间分别设置竹筒节（2），在孔底药卷（4）的右端缠绕导爆索（3），所述导爆索（3）连接导爆管雷管（1），在周边孔（8）的孔口设置膨胀填充物（6），所述导爆管雷管（1）的右端头穿过膨胀填充物（6）并延伸出周边孔（8）；
在辅助孔（9）内间隔装入至少五卷药卷（4），在每两卷药卷（4）之间分别设置竹筒节（2），在辅助孔（9）内设有导爆管雷管（1），所述导爆管雷管（1）的左端连接辅助孔（9）孔底的药卷（4），在辅助孔（9）的孔口设置膨胀填充物（6），所述导爆管雷管（1）的右端头穿过膨胀填充物（6）并延伸出辅助孔（9）；
在中间掏槽孔（10）内装入药卷（4），外围的五个掏槽孔（10）内不装药，在中间掏槽孔（10）内装入导爆管雷管（1），所述导爆管雷管（1）的左端连接中间掏槽孔（10）孔底内的药卷（4），在中间掏槽孔（10）的孔口设置膨胀填充物（6），所述导爆管雷管（1）的右端头穿过膨胀填充物（6）并延伸出中间掏槽孔（10）；
第三步、爆破：
爆破时，中心掏槽孔（10）和顶部周边孔（7）为同段进行爆破，当掏槽孔（10）和顶部周边孔（7）进行爆破后，然后对辅助孔（9）进行爆破，最后对周边孔（8）进行爆破。
2.根据权利要求1所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，其特征是：所述第一步中顶部周边孔（7）设置为五个，五个顶部周边孔（7）沿软岩巷道的顶部均匀设置，在软岩巷道的两侧及底部分别设有周边孔（8），在沿软岩巷道的中上部设有掏槽孔（10），在掏槽孔（10）外围的软岩巷道断面上分别设有复数个辅助孔（9）。
3.根据权利要求2所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，其特征是：所述掏槽孔（10）设置为六个，六个掏槽孔（10）的设置形式为中间设置一个掏槽孔（10），两外五个掏槽孔（10）环绕中间掏槽孔（10）设置，掏槽孔（10）为倾斜孔，掏槽孔（10）的中心轴线与水平线夹角为35°～45°。
4.根据权利要求1所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，其特征是：所述顶部周边孔（7）和周边孔（8）为直孔。
5.根据权利要求1所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，其特征是：所述辅助孔（9）为倾斜孔，辅助孔（9）的中心轴线与水平线夹角为20°～30°。
6.根据权利要求1所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，其特征是：所述第二步中药卷（4）为乳化炸药。
7.根据权利要求1所述的用于软岩巷道掘进的爆破方法，其特征是：所述第二步中竹筒节（2）的长度为10cm。
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| CN202110648997.1A Pending CN113188391A (zh) | 2021-06-10 | 2021-06-10 | 一种用于软岩巷道掘进的爆破方法 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113776399A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 首钢集团有限公司 | 一种节理发育点位光面爆破装药结构及炸药布置方法 |
| CN113834393A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-24 | 安徽理工大学 | 一种内抛式台阶爆破方法 |
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-
2021
- 2021-06-10 CN CN202110648997.1A patent/CN113188391A/zh active Pending
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