超低温状态下立井冻结基岩段深孔爆破的方法与流程

本发明涉及爆破方法，尤其涉及一种超低温状态下立井冻结基岩段深孔爆破的方法。

背景技术：

为实现井筒安全快速掘砌，井筒采用“上冻下注”法施工，即表土段采用冻结法施工，基岩段采用地面预注浆封水，这种处理方式就存在冻结基岩段。而对冻结基岩段的爆破又存在效率问题。

为了保证井筒巨厚强膨胀粘土冻结强度满足安全施工要求，井筒冻结时间较长，且开机台数多，导致井筒冻结基岩段井帮温度超低。低温环境下，已打成的眼容易积水结冰，导致药卷装不到底，甚至装不进去，严重影响装药质量，并且爆破后迎头呈锅底状，井帮部凹凸不齐，人工刷帮工作量大。其次，炸药的感度随着温度的降低而降低，导致低温状态下，使用的普通抗冻炸药不能全部起爆，爆破效率差，进尺少。同时在施工过程中还出现过拒爆现象，安全隐患大。

并且在普通的爆破使用的炸药是三级水胶抗冻炸药放至冻结站-30℃环境下冷冻，24h后取出，发现药卷变硬，同时用刀将炸药划开，发现炸药里有细小的晶体析出，将这些细小的晶体进行化验，得知该晶体为硝酸铵，硝酸铵为水胶炸药的氧化剂。经分析，超低温状态下冻结基岩段爆破效率低，进尺少，甚至出现拒爆的主要原因是在低温环境下，水胶炸药是水凝胶材料，硝酸铵在水中又是过饱和溶液，随着温度的降低，硝酸铵的溶解度急剧下降，水胶炸药里有大量的硝酸铵晶体析出，析出的硝酸铵呈针柱状，相互交错妨碍相互移动，降低了炸药的流动塑性，并使其感度和威力显著降低，影响爆破效果，甚至拒爆。

在施工过程中出现过两种拒爆情况：一是雷管全部爆炸，炸药没有被引爆；二是一部分雷管和炸药全部起爆，其余的雷管和炸药都没有起爆。

所以需要解决炸药的爆破效率问题和炸药的配方问题，还有低温状态下炮眼内有积水容易结冰影响炸药的效果问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于炸药的爆破率问题和炸药的配方问题，还有低温状态下炮眼内有积水容易结冰影响炸药的效果问题，因此在此提供一种超低温状态下立井冻结基岩段深孔爆破的方法。

一种超低温状态下立井冻结基岩段深孔爆破的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在冻结基岩段钻孔设置炮眼，所述炮眼包括三种，分别为掏槽眼、辅助眼、周边眼，所述掏槽眼采用同心圆直眼掏槽的方式，并位于最内圈，所述周边眼位于炮眼的最外圈，所述辅助眼位于掏槽眼和周边眼之间，所述辅助眼设置多圈在打眼过程中，最后打周边眼；

(2)对炮眼装炸药，先对周边眼安装爆破装置和炸药。

优化的，所述步骤(1)中掏槽眼比辅助眼深200mm。

优化的，所述步骤(1)中掏槽眼眼间距为750-950mm，所述辅助眼的眼间距为679-850mm,所述周边眼的眼间距为500-600mm。

优化的，所述步骤(1)中掏槽眼为4-8个，每眼装药8-12卷，所述辅助眼为60-90个，每眼装药4-8卷，所述周边眼为35-45个，每眼装药2-6卷。

优化的，所述步骤(2)中炸药将普通的三级水胶抗冻炸药中添加抗冻剂甲酰胺和表面活性剂十二胺。

优化的，所述爆破装置为导爆索。

优化的，所述导爆索是以黑索金或泰安为药芯，外层用棉线或麻线材料包缠，所述导爆索爆速均在6500m/s以上。

优化的，所述炮眼深度为3-5m。

优化的，爆破装置还包括胶带、雷管、雷管脚线，炸药外用皮管包装，导爆索通过胶带固定在雷管的外边缘，雷管脚线从雷管中引出，将炸药设置在皮管内，导爆索、雷管设置在炸药内，雷管脚线从皮管中引出。

优化的，在步骤(1)后，在井筒吊盘位置安装临时截水槽，将井壁淋水引至临时截水槽内。

本发明的优点在于：

(1)本发明中打眼时先打周边眼，但是先装周边眼的炸药，这样可以缩短积水在炮眼内的冷冻时间，并且在井筒吊盘位置安装临时截水槽，将井壁淋水引至吊盘上的水箱内，减少迎头积水。

(2)本发明当严格按照设计要求控制炮眼的眼间距，尤其是周边眼眼间距，并控制准炮眼深度，眼底均落在同一水平，该方法提高了打眼质量从而确保帮部爆破成形好、底板平整。

(3)本发明中通过在水胶炸药内添加抗冻剂甲酰胺和表面活性剂十二胺，提高水胶炸药的抗冻性能，并使其始终保持良好的弹塑性，满足超低温状态下立井冻结基岩段的爆破使用。

(4)本发明中导爆索具有爆速高、起爆能力强、耐水以及耐冻性能，其爆速均在6500m/s以上，且在-40℃条件下冷冻2h，仍能正常起爆，选用导爆索起爆的方法，彻底解决了超低温状态下雷管和炸药拒爆的难题。

附图说明

图1是本发明超低温状态下立井冻结基层段深孔爆破的方法的冻结基岩段炮眼的布置图。

图2是本发明中超低温状态下立井冻结基层段深孔爆破的方法的导爆索的安装示意图。

图3是本发明超低温状态下立井冻结基层段深孔爆破的方法的爆破工艺优化前后炮眼利用率对比图。

具体实施方式

一种超低温状态下立井冻结基岩段深孔爆破的方法，包括以下步骤：

(1)在冻结基岩段钻孔设置炮眼，炮眼包括三种，分别为掏槽眼、辅助眼、周边眼，掏槽眼采用同心圆直眼掏槽的方式，并位于最内圈，周边眼位于炮眼的最外圈，辅助眼位于掏槽眼和周边眼之间，辅助眼设置多圈在打眼过程中，最后打周边眼。

(2)对炮眼装炸药，先对周边眼安装爆破装置和炸药。从而缩短积水在炮眼内冷冻的时间。

步骤(1)中掏槽眼比辅助眼深200mm，炮眼深度为3-5m,掏槽眼眼间距为750-950mm，所述辅助眼的眼间距为679-850mm,所述周边眼的眼间距为500-600mm。掏槽眼为4-8个，每眼装药8-12卷，所述辅助眼为60-90个，每眼装药4-8卷，所述周边眼为35-45个，每眼装药2-6卷。

更详细地说，如图1所示，步骤(1)中炮眼深度为5m，掏槽眼比辅助眼深200mm。掏槽眼为6个,即最内圈的六个，眼间距为850mm，每眼装药10卷。辅助眼为81个,即最内圈和最外圈之间的81个，眼间距为679-850mm,每眼装药4-8卷。周边眼为42个,即最外圈的42个，周边眼的眼间距为544mm，每眼装药4卷。装药488.6kg，具体施工过程中，根据岩性变化，适当调整。严格按照上述设计要求控制炮眼的眼间距，尤其是周边眼的眼间距，并控制准炮眼深度，眼底均落到同一水平，确保帮部爆破成型好，底板平整。

优化的，步骤(2)中炸药将普通的三级水胶抗冻炸药中添加抗冻剂甲酰胺和表面活性剂十二胺。提高水胶炸药的抗冻性能，并使其始终保持良好的弹塑性，满足超低温状态下立井冻结基岩段的爆破使用。

如图2所示，爆破装置为导爆索。爆破装置还包括胶带3、雷管4、雷管脚线5，炸药外用皮管6包装，导爆索1通过胶带3固定在雷管4的外边缘，雷管脚线5从雷管4中引出，将炸药2设置在皮管6内，导爆索1、雷管3设置在炸药2内，雷管脚线5从皮管6中引出。导爆索是以黑索金或泰安为药芯，外层用棉线或麻线材料包缠，导爆索爆速均在6500m/s以上。导爆索1具有爆速高、起爆能力强、耐水以及耐冻性能，且在-40℃条件下冷冻2h，仍能正常起爆。选用导爆索1起爆法，彻底解决了超低温状态下雷管4和炸药2拒爆的难题。

优化的，将同一半径圆上的各个爆破装置露出孔外的雷管脚线5联接到一起，并在雷管脚线5的一端连接6m铜芯毫秒延期电雷管。380v交流电起爆，微差爆破。

在步骤(1)之前，上部强风化岩层采用1台HZ-6中心回转抓岩机，配以小型挖掘机掘进，人工风镐刷帮掘进，当井筒掘进进入中下部弱风化岩层后，风镐风铲挖掘困难时，采取钻爆法施工。在步骤(1)中的钻爆法施工，采用SJZ-6.10型伞型钻架，配6台YGZ-70型独立回转凿岩机，使用B25×5500mm中空六角钻杆和Φ55mm十字型合金钢钻头钻眼。爆破后同样采用1台HZ-6型中心回转抓岩机装矸，配PC-60挖掘机、人工净底刷帮，两套单钩提升，3.8m高整体液压金属模板砌壁，底卸式吊桶下放混凝土。

步骤(1)后，还可以在井筒吊盘位置安装临时截水槽，将井壁淋水引至临时截水槽内，从而减少迎头积水。

如图3所示，经过多次实验可以看出该方法明显提高了立井冻结基岩段深孔爆破中炸药的利用率。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。