CN114485304A - 一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿山开采技术领域，公开了一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，包括以下操作步骤：S1、凿岩钻孔：首先钻四个空孔，1段掏槽孔布置在四个空孔正中心，2段扩槽孔爆破后与每个空孔之间形成扩槽槽腔，在槽腔对角四周布置4个3段扩槽孔；S2、多段扩槽孔定位：第2、3、4、5段所述扩槽孔依次采用方形、菱形交替布置，S3、其他炮孔定位：最外侧扩槽孔左右两侧对称设有周边孔，最外侧扩槽孔底部设有底眼，顶部设有辅助孔，辅助孔顶部设有弧形分布的顶眼；S4、炮孔装填卷装炸药；S5、爆破：按照每一组扩槽孔装同样段位的雷管的原则依次递增雷管段位装药。该方法钻孔较少、钻孔及装药时间短、爆破成功率高、爆破成本低。
Description
技术领域：
本发明涉及矿山开采技术领域，具体涉及一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法。
背景技术：
随着科学技术的发展，对矿井建设的要求也越来越高，在地下矿山中巷道的掘进的效率的高低，一直是影响采矿工程的重要因素。在这些巷道中，中硬岩巷道占比较大。凿岩台车有钻孔速度快、能缩短非钻孔时间、自动化程度高、施工安全、施工质量高、隧道开挖作业工作环境较好、施工作业的机械化水平较高，能实施超前钻孔技术等优点。随着凿岩爆破工艺的不断改善，凿岩台车在生产建设中愈来愈显示出它的优越性，凿岩台车是目前钻爆施工中最安全节时和节省人力资源的钻眼作业车。
制约台车单炮进尺及爆破成本的因素有很多，最主要的还是职工有效的凿岩作业时间有限，目前矿业在现行的光爆炮孔布置方式下，并在无影响的情况下完成一排炮孔的凿岩时间需保证在4个小时左右，加上装药的2个小时，整个爆破流程需要近6个小时，而实际生产过程中经常有各种不确定因素影响，例如由于作业地点较远，段队作业面分散，台车交接班花费时间较长，到达现场时间较长、围岩破碎处顶板检撬时间较长、设备故障影响等客观条件限制，无法保证台车正常打眼时间，从而影响施工进度及各项技术经济指标。
传统的光爆钻孔及装药方法钻孔较多、钻孔及装药时间长、爆破成功率低、炸药、雷管、钻头等物料的消耗较多，使得爆破成本较高。
发明内容：
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，包括以下操作步骤：
S1、凿岩钻孔：首先钻四个空孔，1段掏槽孔布置在四个空孔正中心，2段扩槽孔布置在空孔四周200mm范围内，2段扩槽孔爆破后与每个空孔之间形成扩槽槽腔，在槽腔对角四周布置4个3段扩槽孔，4个3段扩槽孔至空孔间距取300mm；
S2、多段扩槽孔定位：第2、3、4、5段所述扩槽孔依次采用方形、菱形交替布置，每四个孔为一组，依次增加扩槽孔的段位；
S3、其他炮孔定位：计算炮孔的数量，炮孔包括掏槽孔、扩槽孔、空孔、周边孔、辅助孔、底眼和顶眼，最外侧扩槽孔左右两侧对称设有周边孔，最外侧扩槽孔底部设有底眼，顶部设有辅助孔，辅助孔顶部设有弧形分布的顶眼；
S4、炮孔装填卷装炸药：掏槽孔及辅助孔采用全孔集中装药，药卷从孔底装至孔口200mm范围内；周边孔采用孔底集中装药，炸药集中在孔底，中间段间隔装药，采用导爆索连接各药卷，孔口200mm范围内不装药并对所有的装药孔进行封堵；
S5、爆破：爆破顺序按照每一组扩槽孔装同样段位的雷管的原则，依次递增雷管段位装药。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为提升凿岩台车的单炮进尺、降低爆破成本、减少职工井下作业时间通过优化光面爆破炮孔布置及爆破顺序，在不改变周边孔及掏槽孔的布置方式的情况下减少辅助孔数量，这样既可以节省打眼、装药的时间，又可以降低炸药、雷管、钻头等物料的消耗，节省的时间可以用来提高打眼的深度，从而实现单炮进尺的提升及炸药单耗的降低，该方法钻孔较少、钻孔及装药时间短、爆破成功率高、爆破成本低。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的炮孔位置分布示意图；
图2为本发明中的雷管段位分布示意图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例：
如图1和图2所示；一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，包括以下操作步骤：
S1、凿岩钻孔：首先钻四个空孔，1段掏槽孔布置在四个空孔正中心，2段扩槽孔布置在空孔四周200mm范围内，2段扩槽孔爆破后与每个空孔之间形成扩槽槽腔，在槽腔对角四周布置4个3段扩槽孔，4个3段扩槽孔至空孔间距取300mm；
S2、多段扩槽孔定位：第2、3、4、5段所述扩槽孔依次采用方形、菱形交替布置，每四个孔为一组，依次增加扩槽孔的段位；
S3、其他炮孔定位：计算炮孔的数量，炮孔包括掏槽孔、扩槽孔、空孔、周边孔、辅助孔、底眼和顶眼，最外侧扩槽孔左右两侧对称设有周边孔，最外侧扩槽孔底部设有底眼，顶部设有辅助孔，辅助孔顶部设有弧形分布的顶眼；
S4、炮孔装填卷装炸药：掏槽孔及辅助孔采用全孔集中装药，药卷从孔底装至孔口200mm范围内；周边孔采用孔底集中装药，炸药集中在孔底，中间段间隔装药，采用导爆索连接各药卷，孔口200mm范围内不装药并对所有的装药孔进行封堵；
S5、爆破：爆破顺序按照每一组扩槽孔装同样段位的雷管的原则，依次递增雷管段位装药。
具体的，所述步骤S2中的相邻扩槽孔之间的间距不断扩大，将扩槽腔扩大至2.2m宽×2.0m高。
具体的，掏槽孔与空孔间距按照下式计算：
KS—岩石的膨胀补偿系数；
L—掏槽孔与空孔间距；
n—空孔个数；
rk—空孔直径；
r0—装药孔直径；
KS取0.5mm,n取4，rk取91mm,r0取51mm,计算L＝297mm。
基于破碎范围理论：掏槽孔与空孔的孔间距L满足：L＝(2～4)d+D/2，其中D为空孔直径，计算为L＝148mm～199mm。
由于掏槽孔为大孔径，孔间距过小，可能出现穿孔，综合考虑取L＝200mm。
具体的，炮孔的数量按下式计算：
N—炮孔数量；
f—岩石坚固系数；
S—断面面积。
f取12，S取16.74m3，计算得炮孔数量N为50个，而现阶段炮眼个数普遍为65个，可进行减孔设计，减少职工劳动强度，减少钻具消耗。
具体的，卷装炸药为乳化炸药，炸药直径按照下式计算：
κ＝dt/di；
κ—不耦合系数；
dt—炮孔直径；
di——炸药直径。
周边孔、掏槽孔、辅助孔、底眼、顶眼和扩槽孔的直径均为51mm，空孔的直径为91mm，且空孔内部不填装炸药。
目前矿业上使用的乳化炸药规格有φ32mm×150g×200mm、φ35mm×375g×500mm。
光面爆破要求κ＝1.5～2.5，采用直径32mm炸药的时候，κ＝51/32＝1.59，满足光爆破要求。但φ32药卷却降低了孔内炸药爆炸的初始应力峰值，对掏槽效果不利。因此周边孔采用φ32mm炸药，掏槽孔、辅助孔、底眼、顶眼和扩槽孔均采用φ35mm炸药。
与传统的钻孔和爆破方式，本发明具有以下明显优势：
1、减少工人在暴露顶板及两帮内进行凿岩、装药等作业时间，作业安全性较高；
2、钻孔布置方式简单，工人容易掌握；
3、减少辅助眼15个，可以将节约的时间用在提高打眼孔深上；
4、炮孔利用率高、炸药单耗降低、单炮进尺有保障、爆破成本降低。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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 (5)
1.一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，其特征在于,包括以下操作步骤：
S1、凿岩钻孔：首先钻四个空孔，1段掏槽孔布置在四个空孔正中心，2段扩槽孔布置在空孔四周200mm范围内，2段扩槽孔爆破后与每个空孔之间形成扩槽槽腔，在槽腔对角四周布置4个3段扩槽孔，4个3段扩槽孔至空孔间距取300mm；
S2、多段扩槽孔定位：第2、3、4、5段所述扩槽孔依次采用方形、菱形交替布置，每四个孔为一组，依次增加扩槽孔的段位；
S3、其他炮孔定位：计算炮孔的数量，炮孔包括掏槽孔、扩槽孔、空孔、周边孔、辅助孔、底眼和顶眼，最外侧扩槽孔左右两侧对称设有周边孔，最外侧扩槽孔底部设有底眼，顶部设有辅助孔，辅助孔顶部设有弧形分布的顶眼；
S4、炮孔装填卷装炸药：掏槽孔及辅助孔采用全孔集中装药，药卷从孔底装至孔口200mm范围内；周边孔采用孔底集中装药，炸药集中在孔底，中间段间隔装药，采用导爆索连接各药卷，孔口200mm范围内不装药并对所有的装药孔进行封堵；
S5、爆破：爆破顺序按照每一组扩槽孔装同样段位的雷管的原则，依次递增雷管段位装药。
2.根据权利要求1所述的一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，其特征在于：所述步骤S2中的相邻扩槽孔之间的间距不断扩大，将扩槽腔扩大至2.2m宽×2.0m高。
3.根据权利要求1所述的一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，其特征在于：掏槽孔与空孔间距按照下式计算：
KS—岩石的膨胀补偿系数；
L—掏槽孔与空孔间距；
n—空孔个数；
rk—空孔直径；
r0—装药孔直径。
4.根据权利要求3所述的一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，其特征在于：炮孔的数量按下式计算：
N—炮孔数量；
f—岩石坚固系数；
S—断面面积。
5.根据权利要求4所述的一种用于中硬岩的简易光爆钻孔及装药方法，其特征在于：卷装炸药为乳化炸药，炸药直径按照下式计算：
κ＝dt/di；
κ—不耦合系数；
dt—炮孔直径；
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