CN114086960B

CN114086960B - 一种切割槽的成型方法

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Publication number: CN114086960B
Application number: CN202210069154.0A
Authority: CN
Inventors: 陈何; 吴春平; 王湖鑫; 万串串; 冯盼学
Original assignee: BGRIMM Technology Group Co Ltd
Current assignee: BGRIMM Technology Group Co Ltd
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2042-01-21
Also published as: CN114086960A

Abstract

本发明提供了一种切割槽的成型方法，涉及采矿技术领域，本发明提供的切割槽的成型方法包括：在采场顶部布置巷道型凿岩硐室，采场底部布置拉底层；在采场的上部凿岩硐室向拉底层的顶板布置多个束状孔组和多个周边孔，各个束状孔组间隔设置，多个周边孔围绕多个束状孔组设置；堵塞各个束状孔组和各个周边孔的底部，沿深度方向向各个束状孔组和各个周边孔分层装入药包。由下至上逐层爆破，直至形成切割槽，同层爆破过程中，首先同时起爆束状孔组，再同时起爆周边孔，爆破扩槽至边界。本发明提供的切割槽的成型方法不需要施工竖向切割井或空孔，极大提高作业效率，且能够显著提高拉槽高度。

Description

一种切割槽的成型方法

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，尤其是涉及一种切割槽的成型方法。

背景技术

地下金属矿山广泛采用阶段空场采矿法或阶段空场嗣后充填法。在矿房开采时，一般采用大直径深孔侧向爆破方式崩落矿石。钻机从采场顶部向下凿岩形成炮孔。这种崩矿方式，一次崩矿量大，采矿效率高。但采场的侧向崩矿，需要预先形成竖直方向的爆破补偿空间，即形成切割槽。

矿山形成切割槽的方法主要分为四种：第一种以切割井为自由面的竖直孔扩槽方式，这种方式先要施工形成切割井，或以天井钻机施工天井作为爆破的初始补偿空间，然后围绕切割井，扩大爆破至切割槽边界；第二种是从采场顶部向下以空孔掏槽，再打竖直下向孔爆破扩槽；第三种是挤压爆破竖直孔扩槽；第四种是以拉底空间为自由面的球形药包分层爆破方法。

但是上述四种形成切割槽的方法具有以下缺点：

第一种方式工程量较大，切割井施工效率低、安全性较差，天井钻机施工天井需预先施工天井钻机硐室，成本较高；第二种方式掏槽孔孔径较小，每次掏槽进尺小，效率低，劳动强度大；第三种方式受被挤压体均质性的影响，挤压、扩槽效果差异较大，爆破质量无法保障；第四种方式受炮孔孔径的限制，一次拉槽分层高度较小，拉槽效率较低。

因此，如何提供一种能够降低施工难度、效率高以及低成本的切割槽的成型方法是本领域技术人员需解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切割槽的成型方法，不需要施工竖向切割井或空孔，极大提高作业效率，且能够显著提高拉槽高度。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种切割槽的成型方法，包括：

在采场顶部布置巷道型凿岩硐室，采场底部布置拉底层；

在采场的上部凿岩硐室向所述拉底层的顶板布置多个束状孔组和多个周边孔，各个所述束状孔组间隔设置，多个所述周边孔围绕多个所述束状孔组设置；

堵塞各个所述束状孔组和各个所述周边孔的底部，沿深度方向向各个所述束状孔组和各个所述周边孔分层装入药包；

由下至上逐层爆破，直至形成切割槽，同层爆破过程中，首先同时起爆束状孔组，再同时起爆周边孔，爆破扩槽至边界。

进一步地，所述束状孔组包括多个束状孔，所述束状孔包括多个炮孔，束状孔的空隙率:

所述炮孔的间距：

所述束状孔的爆腔直径：

其中，n为所述炮孔数量；n_e为孔间距系数；d₀为所述炮孔直径。

进一步地，所述炮孔内的所述药包长为

，所述药包的直径等于所述炮孔的直径，将所述药包划分N个分药包，各个所述分药包的长度等于所述炮孔的直径；

爆破漏斗曲线用高斯函数拟合，炸药爆破的效率表示为：

其中：

为最佳埋深比；

为不同埋深下爆破漏斗体积，i=1，2，3，…N；

为最佳埋深下爆破漏斗体积；b和c为爆破漏斗试验曲线参数。

进一步地，最佳埋深时的等效炸药药量：

与球形药包相比，爆破的效率比：

其中：

为各个所述分药包药量。

进一步地，所述束状孔的当量直径：

。

进一步地，所述炮孔内的所述药包长度：

。

进一步地，所述炮孔内的所述药包最佳埋深：

其中：

为临界埋深；

为最佳埋深比；E为变形能量系数；

为等效炸药药量。

进一步地，所述束状孔的束间距：

。

进一步地，所述束状孔组包括3-4个所述束状孔。

进一步地，相邻所述束状孔组的间距：

。

本发明提供的切割槽的成型方法能产生如下有益效果：

相对于现有技术来说，本发明提供的切割槽的成型方法下向逐层起爆，同层爆破过程中，首先同时起爆束状孔组，再同时起爆周边孔，爆破扩槽至边界，不需要施工竖向切割井或空孔，极大提高作业效率，与空孔掏槽再竖直孔扩槽的方式相比，其拉槽高度显著提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种切割槽的成型方法中束状孔组和周边孔的分布图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为束状孔埋深与爆破漏斗关系曲线图。

图标：1-凿岩硐室；2-拉底层；3-束状孔；4-周边孔；5-拉槽区；6-矿柱；7-采场落矿炮孔；8-爆破分层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本实施例在于提供一种切割槽的成型方法，如图1和图2所示，包括：在采场顶部布置巷道型凿岩硐室1，采场底部布置拉底层2；在采场的上部凿岩硐室1向拉底层2的顶板布置多个束状孔组和多个周边孔4，各个束状孔组间隔设置，多个周边孔4围绕多个束状孔组设置；堵塞各个束状孔组和各个周边孔4的底部，沿深度方向向各个束状孔组和各个周边孔4分层装入药包；由下至上逐层爆破，直至形成切割槽，同层爆破过程中，首先同时起爆束状孔组，再同时起爆周边孔4，爆破扩槽至边界。

上述切割槽的成型方法中，如图2所示，采场顶部布置有巷道型凿岩硐室1，采场底部布置有拉底层2，如图1所示，束状孔组以及周边孔4在拉槽区5内自凿岩硐室1底板延伸至拉底层2顶板，周边孔4的两侧具有矿柱6，在束状孔组以及周边孔4内装药后，可以分段毫秒延时起爆。一次爆破过程中，首先同时起爆束状孔组炸药；再起爆周边孔4，爆破扩槽至边界。爆破分层8的高度可以为4-6m。随后进行第二次爆破，直至形成切割槽。切割槽形成之后，布置采场落矿炮孔7，进行采矿作业。

上述切割槽的成型方法以大直径束状孔形成切割槽方法，下向爆破，摆脱了传统需要施工切割井以及空孔的方式，且扩槽效果稳定，拉槽高度相较于空孔掏槽再竖直孔扩槽的方式来说，拉槽高度高3-4倍。

在一些实施例中，束状孔组包括多个束状孔3，束状孔3包括多个炮孔，束状孔3的空隙率:

炮孔的间距：

束状孔3的爆腔直径：

其中，n为炮孔数量；n_e为孔间距系数；d₀为炮孔直径。

如需束状孔3达到较好的爆破效果，束状孔空隙率

要大于11.6%，因此，根据上述

可以求得n_e的数值。上述n为单个束状孔3内炮孔的数量，

可以预先设定，d₀可以通过测量得到。

上述公式可得到束状孔3的空隙率、炮孔的间距以及束状孔3的爆腔直径的数值，从而优化束状孔3的分布以及作为束状孔组分布情况的数据支撑。在束状孔组爆破初期，各个束状孔3联通扩容，形成高压爆穴，爆轰气体可充分作用于束状孔爆腔，从而形成强烈的爆破作用。

在一些实施例中，炮孔内的药包长为

，药包的直径等于炮孔的直径，即药包安装于炮孔内后，其外壁与炮孔内壁紧密接触，将药包划分N个分药包，各分药包分别记为1，2，3，…N，各个分药包的长度等于炮孔的直径；

爆破漏斗曲线用高斯函数拟合，炸药爆破的效率表示为：

其中：

为最佳埋深比；

为不同埋深下爆破漏斗体积，i=1，2，3，…N；

为最佳埋深下爆破漏斗体积；b和c为爆破漏斗试验曲线参数，参数b表示药包的埋深比（药包埋深与临界埋深之比），参数c表示炸药能量利用效率的集中程度。

上述公式可准确计算出炸药爆破的效率，便于后期对佳埋深时的等效炸药药量进行计算，从而对炸药量进行精确控制。

其中，束状孔3可以裂解为由数个间距为3-8倍孔径的密集平行孔所组成的一束孔。

、

、

、b和c均可以通过资料查阅、计算、实验等方式获得，也就是说其为本领域技术人员通过现有手段可获取到的数据。

以一具体实施例对最佳埋深的确定方式进行说明：

实验采用35mm药卷，药卷规格长20cm，质量200克。每个炮孔装药500克，装药长度0.5m。

如图3所示，为束状孔埋深与爆破漏斗关系曲线图，可见，爆破的最佳埋深为0.75m处，此时爆破所形成的漏斗体积最大，为0.69m³。

在一些实施例中，最佳埋深时的等效炸药药量：

与球形药包相比，爆破的效率比：

其中：

为各个分药包药量。

上述实施例中，为了提高爆破的规模，在现有炮孔尺寸条件下，进行柱状药包漏斗爆破。其中，爆破的效率比可评估出柱状药包进行漏斗爆破的效率，以确定合理的柱状药包长径比（长度）。

上述公式可以计算采用同样药量，采用本发明相对于传统方法效率更高，爆破效果更好。

在一些实施例中，为保证束状孔3具有较好的爆破效果，束状孔3的当量直径：

，炮孔内的药包长度：

。

在一些实施例中，炮孔内的药包最佳埋深：

其中：

为临界埋深；

为最佳埋深比；E为变形能量系数；

为等效炸药药量。

上述

、E以及

均可以通过资料查阅、计算、实验等方式获得，也就是说其为本领域技术人员通过现有手段可获取到的数据。

束间距的大小对爆破效果来说至关重要。如束间距比较小，束状孔3之间漏斗贯通面积大，则会造成药包的浪费，爆破面积小；如束间距比较大，束状孔爆破漏斗在束间形成矿岩脊柱，甚至束状孔3之间没有叠加效果，相当于独立的束状孔3爆破。因此在一些实施例中，束状孔3的束间距：

，保证良好的爆破效果。

在一些实施例中，束状孔组包括3-4个束状孔3，如图1所示，每一个束状孔组可以包括四个束状孔3，各个束状孔3之间的距离相等。

在一些实施例中，相邻束状孔组的间距：

。

上述束状孔3的束间距以及相邻束状孔组的间距计算方式可保证各个束状孔3以及束状孔组合理分布，形成较好爆破效果。

以下以一具体实施例进行说明：

某金属地下矿，采场长80m，宽15m，高60m。切割槽垂直采场长轴方向，布置于采场中部。在采场顶部布置巷道型凿岩硐室1。采场底部布置有4m高拉底层2。切割槽宽10m，长为采场宽度，高56m。

在采场的上部凿岩硐室1布置炮孔。形成切割槽的炮孔包括有束状孔组和周边孔4，束状孔组包括多个束状孔3。从凿岩硐室1钻120-165mm垂直炮孔至拉底层2顶板。

根据爆破漏斗试验，爆破变形能E=1.785,最佳埋深比

0.428。

3个炮孔组成束状孔3，炮孔直径：

=0.165m，束状孔3的当量直径：

m。炮孔的间距：

=0.66m，束状孔3的空隙率：

。束状孔3的爆腔直径：

＝0.74m。药包长：

＝1.71m，其爆破的效率

0.875。最佳埋深：

=3.66m，束间距：

，束孔组间距：

。周边孔4为单孔间距2.8m。

从凿岩硐室1，下放堵孔塞堵塞各个束状孔组和各个周边孔4的底部，装药，堵塞炸药上部，分段微差起爆。爆破分层高度4.5m。

第一分层爆破，首先同段起爆束状孔组；再起爆周边孔4，爆破扩槽至边界。再进行第二分层爆破，直至形成切割槽。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。