CN114199090A - 一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，包括若干分布于破顶区域槽区的炮孔，若干炮孔由内向外呈圈层分布，每圈层上的炮孔均呈均匀分布状，最外圈层上的炮孔内均设有对应的爆破组件，内圈层上的炮孔内设有对应的爆破组件或空装，炮孔空装用于作为自由面和出气孔。本发明还提供了一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的操作方法。本发明爆破时从里向外、自下而上分段次依次进行，上一段次的爆破为下一段次的爆破提供补偿空间，段次之间的时间间隔通过理论计算机和现场实际运用得出，可以达到既能有效破岩又不会出现烧结挤死、前面爆破带坏后面爆破孔的情况，从而解决拉槽破顶后矸石返冲的问题，免除了不必要的安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及矿业工程大直径深孔爆破技术领域，特别涉及一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构及其操作方法。
背景技术
采场回采时先使用VCR法进行深孔拉槽爆破成井后才能进行大规模采矿。拉槽过程是自下而上，一般一次爆破高度为5米；最后槽区还剩12～14米高时一次性完成爆破形成天井，称为破顶。破顶工作必须一次性成功，否则会造成悬顶情况，处理难度很大且严重威胁安全，因此破顶时拉槽区的药量会很重；每次破顶后，就会返冲上来大量的矸石，它们堆积在空区周边的凿岩硐室中，最高达2～3米，自空区向外依次降低形成很长的矸石堆斜坡。这就给后续的爆破工作带来很大的困扰，因为必须先清理掉这些矸石将炮孔漏出才能进行测孔、装药工作。行业普遍采用人工驾驶铲运机进入采场的凿岩硐室中，在空区周边作业，将返冲上来的矸石推入空区中。整个过程，操作人员无不提心吊胆、小心翼翼，因为稍不注意铲车就有可能掉入空区中，这非常不利于安全生产；同时铲车在凿岩硐室中作业，来来回回经常压坏沿途的炮筒、堵塞炮孔，以至于产生大量废孔，这也给后续爆破工作带来了很大困扰。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提出一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构及其操作方法，爆破时从里向外、自下而上分段次依次进行，上一段次的爆破为下一段次的爆破提供补偿空间，段次之间的时间间隔通过理论计算机和现场实际运用得出，可以达到既能有效破岩又不会出现烧结挤死、前面爆破带坏后面爆破孔的情况，从而解决拉槽破顶后矸石返冲的问题，避免人员、车辆在空区边缘清理矸石，免除了不必要的安全风险。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，包括若干分布于破顶区域槽区的炮孔，若干所述炮孔由内向外呈圈层分布，每圈层上的炮孔均呈均匀分布状，最外圈层上的炮孔内均设有对应的爆破组件，内圈层上的炮孔内设有对应的爆破组件或空装，所述炮孔空装用于作为自由面和出气孔。
进一步的，所述圈层为四层，包括第零圈的中心炮孔以及内圈层的第一圈炮孔结构、第二圈炮孔结构以及最外圈层的第三圈炮孔结构。
进一步的，所述第零圈的中心炮孔为一个空装炮孔。
进一步的，所述第一圈炮孔结构包括五个均匀呈圈状分布的炮孔，其中，三个炮孔内均设有第一爆破组件，两个炮孔间隔分布且为空装。
进一步的，所述第一爆破组件包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第一堵孔塞、第一底部黄沙层、第一底部炸药层、第一中部黄沙层、第一中部炸药层、第一上部黄沙层、第一上部炸药层以及第一顶部黄沙层，所述第一堵孔塞通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第一底部炸药层包括六条连续炸药包，第一底部炸药层的顶部安装0ms毫秒延期雷管1段两发；所述第一中部炸药层包括五条连续炸药包，第一中部炸药层的顶部安装310ms毫秒延期雷管9段两发；所述第一上部炸药层包括一条炸药包，第一上部炸药层的顶部安装650ms毫秒延期雷管13段两发，所述0ms毫秒延期雷管1段两发、310ms毫秒延期雷管9段两发以及650ms毫秒延期雷管13段两发均通过各自的第一雷管脚线引出炮孔外。
进一步的，所述第二圈炮孔结构包括六个均匀呈圈状分布的炮孔，其中，四个炮孔内均设有第二爆破组件，两个炮孔间隔对称分布且为空装。
进一步的，所述第二爆破组件包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第二堵孔塞、第二底部黄沙层、第二底部炸药层、第二中部黄沙层、第二中部炸药层、第二上部黄沙层、第二上部炸药层以及第二顶部黄沙层，所述第二堵孔塞通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第二底部炸药层包括七条连续炸药包，第二底部炸药层的顶部安装75ms毫秒延期雷管4段两发；所述第二中部炸药层包括六条连续炸药包，第二中部炸药层的顶部安装380ms毫秒延期雷管10段两发；所述第二上部炸药层包括一条炸药包，第二上部炸药层的顶部安装760ms毫秒延期雷管14段两发，所述75ms毫秒延期雷管4段两发、380ms毫秒延期雷管10段两发以及760ms毫秒延期雷管14段两发均通过各自的第二雷管脚线引出炮孔外。
进一步的，所述第三圈炮孔结构包括八个均匀呈圈状分布的炮孔，八个所述炮孔内均设有第三爆破组件。
进一步的，所述第三爆破组件包括包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第三堵孔塞、第三底部黄沙层、第三底部炸药层、第三中部黄沙层、第三中部炸药层、第三上部黄沙层、第三上部炸药层以及第三顶部黄沙层，所述第三堵孔塞通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第三底部炸药层包括八条连续炸药包，第三底部炸药层的顶部安装150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发；所述第三中部炸药层包括七条连续炸药包，第三中部炸药层的顶部安装460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发；所述第三上部炸药层包括一条炸药包，第三上部炸药层的顶部安装880ms毫秒延期雷管15段两发，所述150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发、460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发以及880ms毫秒延期雷管15段两发均通过各自的第三雷管脚线引出炮孔外。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的操作方法，当需要进行爆破操作时，依照从里向外、自下而上分段次依次进行，具体的引爆顺序为：第一圈的底层0ms毫秒延期雷管1段两发、第二圈的底层75ms毫秒延期雷管4段两发、第三圈的底层150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发、第一圈的中层31０ms毫秒延期雷管9段两发、第二圈的中层380ms毫秒延期雷管10段两发、第三圈的中层460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发、第一圈的上层650ms毫秒延期雷管13段两发、第二圈的中层760ms毫秒延期雷管14段两发、第三圈的上层880ms毫秒延期雷管15段两发。
有益效果：本发明在爆破时从里向外、自下而上分段次依次进行，上一段次的爆破为下一段次的爆破提供补偿空间，段次之间的时间间隔通过理论计算机和现场实际运用得出，可以达到既能有效破岩又不会出现烧结挤死、前面爆破带坏后面爆破孔的情况；本发明的拉槽区共有20个孔，与同行业常规全部装药不同的是，该方法只装药15个孔，留有5个孔作为自由面和出气孔，可有效降低炸药过于集中导致的返冲现象，避免前孔爆破带坏后面进行的爆破工作，减少药量的同时爆破效果更好；装药结构由炮孔、普通乳化炸药包、堵孔塞、铁丝、黄沙、不同段次雷管组成，与常规破顶装药结构不同的是，本发明每一圈的第三层(最上面一层)只装一条药包，这样可以使得最上面一层爆破时药量不会太重，向上返冲的矸石量降至最低。本发明在破顶高度达12～14m的情况下，采用三层装药结构，仅用毫秒延期雷管1～15段共11个段次微差起爆，最上面一层大胆使用只装入1条药包，孔口预留不装药长度提高至2.4米，每层之间黄沙间隔设置为1.3米，20个孔实际装药15个其余5个不装药的方式进行，不仅做到了炸药量的有效降低、破顶成功，最重要的是将破顶后返冲上来至凿岩硐室的矸石量降至了最低，避免了车辆进入采场清理矸石的情况，大大提高了安全系数。本发明适用于大型现代化矿山大直径深孔拉槽破顶爆破。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的第一圈炮孔结构的三个装药炮孔的第一爆破组件的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的第二圈炮孔结构的四个装药炮孔的第二爆破组件的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的第三圈炮孔结构的八个装药炮孔的第三爆破组件的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的各个圈层的炮孔内的爆破组件或空装的布置示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
参见图1-4：本实施例的一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，包括若干分布于破顶区域槽区的炮孔，若干所述炮孔由内向外呈圈层分布，每圈层上的炮孔均呈均匀分布状，最外圈层上的炮孔内均设有对应的爆破组件，内圈层上的炮孔内设有对应的爆破组件或空装，所述炮孔空装用于作为自由面和出气孔。
本实施例的炮孔呈若干圈层分布，通过留有若干个炮孔作为自由面和出气孔，可有效降低炸药过于集中导致的返冲现象，避免前孔爆破带坏后面进行的爆破工作，减少药量的同时爆破效果更好。
参见图4：在一具体的实例中，所述圈层为四层，包括第零圈的中心炮孔以及内圈层的第一圈炮孔结构、第二圈炮孔结构以及最外圈层的第三圈炮孔结构，所述第零圈的中心炮孔为一个空装炮孔。
需要说明的是，本实施例的中心炮孔为空装炮孔LO，第一圈φ1.8m包括三个装药炮孔(含第一爆破组件)L2、L3、L5以及两个空装炮孔L1、L4；第二圈φ4m包括四个装药炮孔(含第二爆破组件)L6、L8、L9、L11以及两个空装炮孔L7、L10；第三圈φ6.5m包括八个装药炮孔(含第三爆破组件)L12、L13、L14、L15、L16、L17、L18以及L19；本实施例的第一圈5个孔装3个且成三角形分布，第二圈装4个成矩形分布且都与第一圈空装炮孔相邻。
在一具体的实例中，所述第一圈炮孔结构包括五个均匀呈圈状分布的炮孔，其中，三个炮孔内均设有第一爆破组件1，两个炮孔间隔分布且为空装。
本实施例的五个炮孔孔深均为12m，炮孔直径为165mm。
在具体实现中，所述第一爆破组件1包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第一堵孔塞101、第一底部黄沙层102、第一底部炸药层103、第一中部黄沙层104、第一中部炸药层105、第一上部黄沙层106、第一上部炸药层107以及第一顶部黄沙层108，所述第一堵孔塞101通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第一底部炸药层103包括六条连续炸药包，第一底部炸药层103的顶部安装0ms毫秒延期雷管1段两发；所述第一中部炸药层105包括五条连续炸药包，第一中部炸药层105的顶部安装310ms毫秒延期雷管9段两发；所述第一上部炸药层107包括一条炸药包，第一上部炸药层107的顶部安装650ms毫秒延期雷管13段两发，所述0ms毫秒延期雷管1段两发、310ms毫秒延期雷管9段两发以及650ms毫秒延期雷管13段两发均通过各自的第一雷管脚线109引出炮孔外。
需要说明的是，本实施例的第一底部黄沙层深度为0.5m，第一中部黄沙层、第一上部黄沙层的深度为1.3m，第一顶部黄沙层深度为2.4m；本实施例的炸药包为普通乳化炸药包，药包直径140mm，长0.5m。
在一具体的实例中，所述第二圈炮孔结构包括六个均匀呈圈状分布的炮孔，其中，四个炮孔内均设有第二爆破组件，两个炮孔间隔对称分布且为空装。
本实施例的六个炮孔孔深均为13m，炮孔直径为165mm。
在具体实现中，所述第二爆破组件2包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第二堵孔塞201、第二底部黄沙层202、第二底部炸药层203、第二中部黄沙层204、第二中部炸药层205、第二上部黄沙层206、第二上部炸药层207以及第二顶部黄沙层208，所述第二堵孔塞201通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第二底部炸药层203包括七条连续炸药包，第二底部炸药层203的顶部安装75ms毫秒延期雷管4段两发；所述第二中部炸药层205包括六条连续炸药包，第二中部炸药层205的顶部安装380ms毫秒延期雷管10段两发；所述第二上部炸药层207包括一条炸药包，第二上部炸药层207的顶部安装760ms毫秒延期雷管14段两发，所述75ms毫秒延期雷管4段两发、380ms毫秒延期雷管10段两发以及760ms毫秒延期雷管14段两发均通过各自的第二雷管脚线209引出炮孔外。
在一具体的实例中，所述第三圈炮孔结构包括八个均匀呈圈状分布的炮孔，八个所述炮孔内均设有第三爆破组件3。
本实施例的八个炮孔孔深均为14m，炮孔直径为165mm。
在具体实现中，所述第三爆破组件3包括包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第三堵孔塞301、第三底部黄沙层302、第三底部炸药层303、第三中部黄沙层304、第三中部炸药层305、第三上部黄沙层306、第三上部炸药层307以及第三顶部黄沙层308，所述第三堵孔塞301通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第三底部炸药层303包括八条连续炸药包，第三底部炸药层303的顶部安装150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发；所述第三中部炸药层305包括七条连续炸药包，第三中部炸药层305的顶部安装460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发；所述第三上部炸药层307包括一条炸药包，第三上部炸药层307的顶部安装880ms毫秒延期雷管15段两发，所述150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发、460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发以及880ms毫秒延期雷管15段两发均通过各自的第三雷管脚线309引出炮孔外。
综上所述，本实施例破顶时20个孔只有15个装药，留有多个爆破自由面，避免了药量过于集中导致的返矸石情况；本实施例的三个圈层的各个孔下面两层各分成两个段次起爆，降低了单段次药量，减小爆破冲击影响；另外，本实施例的槽区最上面一层药量只装1条，有效降低了破顶时矸石向上返冲的程度，使得爆破后效果更理想；起爆全部使用双发雷管，提高了起爆的稳定性。
另外，需要说明的是，本实施例爆破使用微差起爆时间间隔，依次为0ms、75ms、150ms、200ms、310ms、380ms、460ms、550ms、650ms、760ms、880ms，总时间控制在1s以内。由于装药结构分成三层，可以保证拉槽区顶部有足够安全高度的情况下进行破顶作业，大大提高了安全系数；最上面一层只装1条药以及较大的孔口填塞高度，可大大降低破顶时返冲矸石量，避免破顶后的清矸工作。装药时选择留出5个孔不装药，可有效提高爆破效果，更利于破顶工作的顺利，同时避免矸石返冲。合理的微差间隔时间，确保孔与孔、层与层之间的爆破正常进行，又能有效完成破顶工作。本实施例适用于大型现代化矿山大直径深孔拉槽破顶爆破。
实施例2
本实施例还公开了一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的操作方法，当需要进行爆破操作时，依照从里向外、自下而上分段次依次进行，具体的引爆顺序为：第一圈的底层0ms毫秒延期雷管1段两发、第二圈的底层75ms毫秒延期雷管4段两发、第三圈的底层150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发、第一圈的中层310ms毫秒延期雷管9段两发、第二圈的中层380ms毫秒延期雷管10段两发、第三圈的中层460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发、第一圈的上层650ms毫秒延期雷管13段两发、第二圈的中层760ms毫秒延期雷管14段两发、第三圈的上层880ms毫秒延期雷管15段两发。
本实施例的微差起爆时间间隔，依次为0ms、75ms、150ms、200ms、310ms、380ms、460ms、550ms、650ms、760ms、880ms，总时间控制在1s以内。由于装药结构分成三层，可以保证拉槽区顶部有足够安全高度的情况下进行破顶作业，大大提高了安全系数；最上面一层只装1条药以及较大的孔口填塞高度，可大大降低破顶时返冲矸石量，避免破顶后的清矸工作。装药时选择留出5个孔不装药，可有效提高爆破效果，更利于破顶工作的顺利，同时避免矸石返冲。合理的微差间隔时间，确保孔与孔、层与层之间的爆破正常进行，又能有效完成破顶工作。适用于大型现代化矿山大直径深孔拉槽破顶爆破
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，包括若干分布于破顶区域槽区的炮孔，若干所述炮孔由内向外呈圈层分布，每圈层上的炮孔均呈均匀分布状，最外圈层上的炮孔内均设有对应的爆破组件，内圈层上的炮孔内设有对应的爆破组件或空装，所述炮孔空装用于作为自由面和出气孔。
2.根据权利要求1所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述圈层为四层，包括第零圈的中心炮孔以及内圈层的第一圈炮孔结构、第二圈炮孔结构以及最外圈层的第三圈炮孔结构。
3.根据权利要求2所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述第零圈的中心炮孔为一个空装炮孔。
4.根据权利要求2所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述第一圈炮孔结构包括五个均匀呈圈状分布的炮孔，其中，三个炮孔内均设有第一爆破组件(1)，两个炮孔间隔分布且为空装。
5.根据权利要求4所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述第一爆破组件(1)包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第一堵孔塞(101)、第一底部黄沙层(102)、第一底部炸药层(103)、第一中部黄沙层(104)、第一中部炸药层(105)、第一上部黄沙层(106)、第一上部炸药层(107)以及第一顶部黄沙层(108)，所述第一堵孔塞(101)通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第一底部炸药层(103)包括六条连续炸药包，第一底部炸药层(103)的顶部安装0ms毫秒延期雷管1段两发；所述第一中部炸药层(105)包括五条连续炸药包，第一中部炸药层(105)的顶部安装310ms毫秒延期雷管9段两发；所述第一上部炸药层(107)包括一条炸药包，第一上部炸药层(107)的顶部安装650ms毫秒延期雷管13段两发，所述0ms毫秒延期雷管1段两发、310ms毫秒延期雷管9段两发以及650ms毫秒延期雷管13段两发均通过各自的第一雷管脚线(109)引出炮孔外。
6.根据权利要求2所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述第二圈炮孔结构包括六个均匀呈圈状分布的炮孔，其中，四个炮孔内均设有第二爆破组件，两个炮孔间隔对称分布且为空装。
7.根据权利要求6所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述第二爆破组件(2)包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第二堵孔塞(201)、第二底部黄沙层(202)、第二底部炸药层(203)、第二中部黄沙层(204)、第二中部炸药层(205)、第二上部黄沙层(206)、第二上部炸药层(207)以及第二顶部黄沙层(208)，所述第二堵孔塞(201)通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第二底部炸药层(203)包括七条连续炸药包，第二底部炸药层(203)的顶部安装75ms毫秒延期雷管4段两发；所述第二中部炸药层(205)包括六条连续炸药包，第二中部炸药层(205)的顶部安装380ms毫秒延期雷管10段两发；所述第二上部炸药层(207)包括一条炸药包，第二上部炸药层(207)的顶部安装760ms毫秒延期雷管14段两发，所述75ms毫秒延期雷管4段两发、380ms毫秒延期雷管10段两发以及760ms毫秒延期雷管14段两发均通过各自的第二雷管脚线(209)引出炮孔外。
8.根据权利要求2所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述第三圈炮孔结构包括八个均匀呈圈状分布的炮孔，八个所述炮孔内均设有第三爆破组件(3)。
9.根据权利要求8所述的深孔拉槽破顶免返矸石装药结构，其特征在于，所述第三爆破组件(3)包括包括从下到上依次紧密安装于炮孔内的第三堵孔塞(301)、第三底部黄沙层(302)、第三底部炸药层(303)、第三中部黄沙层(304)、第三中部炸药层(305)、第三上部黄沙层(306)、第三上部炸药层(307)以及第三顶部黄沙层(308)，所述第三堵孔塞(301)通过铁丝安装并固定于距离炮孔孔底0.5m处，所述第三底部炸药层(303)包括八条连续炸药包，第三底部炸药层(303)的顶部安装150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发；所述第三中部炸药层(305)包括七条连续炸药包，第三中部炸药层(305)的顶部安装460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发；所述第三上部炸药层(307)包括一条炸药包，第三上部炸药层(307)的顶部安装880ms毫秒延期雷管15段两发，所述150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发、460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发以及880ms毫秒延期雷管15段两发均通过各自的第三雷管脚线(309)引出炮孔外。
10.一种深孔拉槽破顶免返矸石装药结构的操作方法，其特征在于，当需要进行爆破操作时，依照从里向外、自下而上分段次依次进行，具体的引爆顺序为：第一圈的底层0ms毫秒延期雷管1段两发、第二圈的底层75ms毫秒延期雷管4段两发、第三圈的底层150/200ms毫秒延期雷管6/7段两发、第一圈的中层310ms毫秒延期雷管9段两发、第二圈的中层380ms毫秒延期雷管10段两发、第三圈的中层460/550ms毫秒延期雷管11/12段两发、第一圈的上层650ms毫秒延期雷管13段两发、第二圈的中层760ms毫秒延期雷管14段两发、第三圈的上层880ms毫秒延期雷管15段两发。
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