一种复合型掏槽爆破方法与流程

本发明涉及掘进爆破
技术领域：
，具体涉及一种复合型掏槽爆破方法。
背景技术：
：目前，我国矿山开采主流是地下井工开采，井工开采的开拓工程、采准工程的进行巷道掘进方法主要是人工钻爆法。钻爆法施工先在巷道断面中心布置掏槽孔，在布置周边孔，最后均匀布置辅助孔；掏槽孔先爆，要为辅助眼爆破创造第二个自由面，掏槽孔的进尺决定着平巷掘进进尺。内蒙古翁牛特旗七分地铅锌矿，巷道围岩的岩石为凝灰岩，岩石硬度系数为14-16；在硬岩条件下，平巷掏槽孔爆破出现掏槽难、甚至无法掏槽；炮孔深度2.0m，平均循环进尺不到1.5m，影响巷道掘进进度。因此，亟需优化掏槽孔设计，改善掏槽孔爆破效果，提高爆破进尺。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合型掏槽爆破方法，提高掏槽孔爆破效果，提高爆破进尺，解决在硬岩条件下，平巷掏槽孔爆破出现掏槽难、甚至无法掏槽的问题。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种复合型掏槽爆破方法，包括以下步骤：步骤1、在待爆破的工作面上钻设炮孔，所述炮孔包括在工作面上从内部到外部依次设置的复合型掏槽孔、辅助孔和周边孔；所述复合型掏槽孔包括在工作面上从内部到外部依次设置的中心孔、桶形掏槽孔、角孔和锥形掏槽孔；所述中心孔设有1个，所述桶形掏槽孔设有4个，所述角孔设有4个，所述锥形掏槽孔设有4个，所述辅助孔和周边孔设有多个；所述中心孔沿工作面中心偏下20～30cm设置，所述桶形掏槽孔设置在以中心孔为交点的十字架端点上，所述桶形掏槽孔包括2个第一边孔和2个第二边孔，所述第一边孔设置在十字架的竖向端点上，所述第二边孔设置在十字架的横向端点上；所述角孔对称设置在所述第一边孔的左右两侧且与所述第二边孔位于同一条直线上；所述锥形掏槽孔设置在以中心孔为对角线交点的方形端点上；所述辅助孔沿着工作面的上部边沿设置；所述周边孔包括直墙孔和底板孔，所述直墙孔沿着工作面的上部边沿设置，所述底板孔沿着工作面的底部设置；步骤2、在步骤1的炮孔内进行装填炸药，所述中心孔内装填一节炸药，所述桶形掏槽孔和锥形掏槽孔的装药系数为0.9，所述辅助孔的装药系数为0.7，所述直墙孔和底板孔的装药系数为0.6；步骤3、采用孔内分段毫秒延期和孔外簇联起爆技术，在步骤2装药完成的炮孔内装填导爆管雷管，起爆先后顺序为：第一边孔用1段毫秒延期雷管，第二边孔用3段毫秒延期雷管，中心孔和锥形掏槽孔分别用5段毫秒延期雷管同时起爆，辅助孔用7段毫秒延期雷管，直墙孔用8段毫秒延期雷管，底板孔用9段毫秒延期雷管。本发明的有益效果在于：本发明针对硬岩条件下掘进掏槽开槽难、进尺小的问题，设计了复合型掏槽孔，桶形掏槽孔为装药孔，确保每个装药孔有3个自由面，4个角孔和中心孔增大破碎自由面和碎胀空间，桶形掏槽孔间隔起爆有利于创造十字龟裂掏槽，为提高掏槽创造优异的自由面条件，且掏槽孔先竖向再横向的间隔起爆，先形成竖向龟裂掏槽，有利于形成方形槽腔；锥形掏槽孔与中心孔同时起爆，将方形槽腔根底进行二次爆破，同时将方形槽腔的岩渣充分抛出，增加槽腔深度，为辅助孔创造良好自由面条件，改善硬岩条件下掏槽效果，提高循环爆破进尺。附图说明图1为本发明具体实施方式的复合型掏槽爆破方法的结构示意图；图2为本发明具体实施方式的复合型掏槽爆破方法的图1的a-a剖视图；图3为本发明具体实施方式的复合型掏槽爆破方法的装药结构示意图；标号说明：1、中心孔；2、桶形掏槽孔；21、第一边孔；22、第二边孔；3、角孔；4、锥形掏槽孔；5、辅助孔；6、直墙孔；7、底板孔；8、炸药卷；9、起爆雷管；10、填塞物。具体实施方式为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本发明最关键的构思在于:中心孔、桶形掏槽孔和角孔的位置设置确保每个桶形掏槽孔有3个自由面，4个角孔和中心孔1增大破碎自由面和碎胀空间，桶形掏槽孔间隔起爆有利于创造十字龟裂掏槽，为提高掏槽创造优异的自由面条件，提高循环爆破进尺。请参照图1～图3，一种复合型掏槽爆破方法，包括以下步骤：步骤1、在待爆破的工作面上钻设炮孔，所述炮孔包括在工作面上从内部到外部依次设置的复合型掏槽孔、辅助孔5和周边孔；所述复合型掏槽孔包括在工作面上从内部到外部依次设置的中心孔1、桶形掏槽孔2、角孔3和锥形掏槽孔4；所述中心孔1设有1个，所述桶形掏槽孔2设有4个，所述角孔3设有4个，所述锥形掏槽孔4设有4个，所述辅助孔5和周边孔设有多个；所述中心孔1沿工作面中心偏下20～30cm设置，所述桶形掏槽孔2设置在以中心孔1为交点的十字架端点上，所述桶形掏槽孔2包括2个第一边孔21和2个第二边孔22，所述第一边孔21设置在十字架的竖向端点上，所述第二边孔22设置在十字架的横向端点上；所述角孔3对称设置在所述第一边孔21的左右两侧且与所述第二边孔22位于同一条直线上；所述锥形掏槽孔4设置在以中心孔1为对角线交点的方形端点上；所述辅助孔5沿着工作面的上部边沿设置；所述周边孔包括直墙孔6和底板孔7，所述直墙孔6沿着工作面的上部边沿设置，所述底板孔7沿着工作面的底部设置；步骤2、在步骤1的炮孔内进行装填炸药，所述中心孔1内装填一节炸药，所述桶形掏槽孔2和锥形掏槽孔4的装药系数为0.9，所述辅助孔5的装药系数为0.7，所述直墙孔6和底板孔7的装药系数为0.6；步骤3、采用孔内分段毫秒延期和孔外簇联起爆技术，在步骤2装药完成的炮孔内装填导爆管雷管，起爆先后顺序为：第一边孔21用1段毫秒延期雷管，第二边孔22用3段毫秒延期雷管，中心孔1和锥形掏槽孔4分别用5段毫秒延期雷管同时起爆，辅助孔5用7段毫秒延期雷管，直墙孔6用8段毫秒延期雷管，底板孔7用9段毫秒延期雷管。边孔：掏槽孔的中心空孔的四周相连的边孔。所述角孔3为碎胀孔，碎胀孔：掏槽孔的中心空孔的四周不相连接的角孔。在巷道中心偏下布置复合掏槽孔，先布置3×3直孔桶型掏槽孔，中心孔1的边孔为装药孔，4个角孔3为碎胀孔，每个装药孔有3个自由面；距角孔30.4m-0.5m位置布置4个锥形掏槽孔4，起到辅助掏槽作用；再布置周边孔，最后均匀布置辅助孔5。桶形掏槽孔2和锥形掏槽孔4采用加强装药；中心孔1装1节炸药，起到抛渣作用；底板孔7加装1节炸药，加强翻渣效果。采用微差毫秒爆破技术，起爆顺序为掏槽孔―辅助孔5―周边孔，每类炮孔再分组按顺序起爆，利用装药掏槽孔先期起爆所形成的自由面，一次起爆炮孔数少，除能够充分利用自由面之外，还能减弱震动、空气冲击波的强度和噪声。从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明针对硬岩条件下掘进掏槽开槽难、进尺小的问题，设计了复合型掏槽孔，中心孔1、桶形掏槽孔2和角孔3的位置设置确保每个桶形掏槽孔2有3个自由面，4个角孔3和中心孔1增大破碎自由面和碎胀空间，桶形掏槽孔2间隔起爆有利于创造十字龟裂掏槽，为提高掏槽创造优异的自由面条件，且掏槽孔先竖向再横向的间隔起爆，先形成竖向龟裂掏槽，有利于形成方形槽腔；锥形掏槽孔4与中心孔1同时起爆，将方形槽腔根底进行二次爆破，同时将方形槽腔的岩渣充分抛出，增加槽腔深度，为辅助孔5创造良好自由面条件，改善硬岩条件下掏槽效果，提高循环爆破进尺。进一步的，爆破主要参数包括炮孔直径、孔网参数、炮孔数目、装药填塞结构以及起爆网络。[1]掏槽孔3*3桶形掏槽孔2：孔径40mm，炮孔长度2.2m，垂直工作面；孔间距为0.08m-0.15m，排距为0.10mm，硬岩取小值；采用孔底间隔装药结构，装药系数为0.9。角孔3锥形掏槽孔4：距掏槽角孔30.4m位置布置4个锥形辅助掏槽孔，提高掏槽效；孔径40mm，炮孔长度2.1m，角度为75-85度，相邻孔口间隔0.4m-0.5m，相邻孔底距0.15m-0.3m；采用孔底间隔装药结构，装药系数为0.9。[2]辅助孔5根据巷道断面大小均匀布置辅助孔5；孔径40mm，孔深2.0m，垂直工作面。一般辅助孔5间距取0.4m—0.8m，硬岩可适当取小值；装药系数为0.9。[3]周边孔布孔均匀，既要充分利用炸药能量，又要保证岩石按设计轮廓线崩落，其间距根据岩石情况而定；周边孔孔径40mm。直墙孔6、顶板孔：炮孔长度为2.0m，孔口距轮廓线0.1m—0.2m，布斜孔；孔间距为(0.5m-1.0m)，硬岩取小值，软岩取大值；采用孔底间隔装药结构，装药系数为0.6。底板孔7：底孔布置较为困难，有积水时，易产生盲炮，因此：1)底孔间距一般为0.4m—0.7m；抛渣爆破时，孔底采用较小间距。2)底孔孔口应比巷道地板高出0.1m—0.2m左右。3)底孔装药量介于掏槽孔和辅助孔5之间，装药高度为孔深高度的0.5—0.7倍，抛渣爆破时，加1-2节炸药。4)炮孔长度一般为2.1m—2.3m。[4]装药结构采用孔底间隔装药结构，不耦合装药系数n＝(40/32)＝1.25，属于合理范围值。采用孔底反向起爆方式，孔底先放1-2节炸药卷8，后放起爆药包和起爆雷管9，再装填至设计的药量；采用炮泥或者岩渣的填塞物10进行填塞，填塞长度不小于200mm。[5]炮孔数目核算炮孔数目跟断面大小、岩性、炸药威力等因素有关，炮孔数过少将造成大块岩渣过多，不利于高效率装岩；反之，炮孔数过多则会使凿岩工作量增大，炮孔数目按下列公式计算。其中：n—炮孔数量，f—岩石硬度普氏系数，s—巷道净断面面积；炮孔数与实际施工炮孔数应相近，若孔数超出太多因重新检查核算。[7]单位炸药消耗量核算单位炸药消耗量的大小主要取决于炸药性能、岩石性质、巷道断面、炮孔直径和炮孔深度等因素，多采用经验公式和参考国家定额标准来确定；根据修正的普式公式具有下列普通的形式：其中：q—单位炸药消耗量，kg/m3；f—岩石坚固系数；s—巷道断面面积；ko—炸药爆力校正系数，ko＝525/p，p为爆力取300ml；计算单位炸药消耗量与实际施工单耗应相近，若单耗超出太多因重新检查核算。现场实际施工应该根据试炮效果对复合型掏槽方法进行优化。进一步的，所述第一边孔21、第二边孔22和辅助孔5分别垂直工作面设置，所述锥形掏槽孔4与工作面的夹角为75-85度，所述直墙孔6和底板孔7与工作面的夹角为85～88度。从上述描述可知，有益效果在于利用爆破漏斗理论，防止超爆，形成平整爆破轮廓面。进一步的，相邻所述桶形掏槽孔2之间的距离为0.08m-0.15m。进一步的，所述角孔3与所述锥形掏槽孔4之间的最短距离为0.4m。进一步的，相邻的所述辅助孔5之间的距离为0.4m～0.8m。进一步的，相邻所述直墙孔6之间的距离为0.5m～1.0m。进一步的，所述底板孔7孔口比工作面最低点高0.1m～0.2m，相邻所述底板孔7之间的距离为0.4m～0.7m。进一步的，步骤3中，所述孔外簇联起爆技术使用瞬发导爆管雷管。孔外使用瞬发导爆管雷管，孔内雷管的导爆管每10发为1簇，用1发瞬发雷管传爆；最后将传爆雷管的导爆管扎成一簇，然后用1发瞬发雷管传爆，最后用起爆器起爆这瞬发雷管。实施例1一种复合型掏槽爆破方法，包括以下步骤：步骤1、在待爆破的工作面上钻设炮孔，所述炮孔包括在工作面上从内部到外部依次设置的复合型掏槽孔、辅助孔5和周边孔；所述复合型掏槽孔包括在工作面上从内部到外部依次设置的中心孔1、桶形掏槽孔2、角孔3和锥形掏槽孔4；所述中心孔1设有1个，所述桶形掏槽孔2设有4个，所述角孔3设有4个，所述角孔3为碎胀孔，所述锥形掏槽孔4设有4个，所述辅助孔5和周边孔设有多个；所述中心孔1沿工作面中心偏下20～30cm设置，所述桶形掏槽孔2设置在以中心孔1为交点的十字架端点上，所述桶形掏槽孔2包括2个第一边孔21和2个第二边孔22，所述第一边孔21设置在十字架的竖向端点上，所述第二边孔22设置在十字架的横向端点上；所述角孔3对称设置在所述第一边孔21的左右两侧且与所述第二边孔22位于同一条直线上；所述锥形掏槽孔4设置在以中心孔1为对角线交点的方形端点上；所述辅助孔5沿着工作面的上部边沿设置；所述周边孔包括直墙孔6和底板孔7，所述直墙孔6沿着工作面的上部边沿设置，所述底板孔7沿着工作面的底部设置；步骤2、在步骤1的炮孔内进行装填炸药，所述中心孔1内装填一节炸药，所述桶形掏槽孔2和锥形掏槽孔4的装药系数为0.9，所述辅助孔5的装药系数为0.7，所述直墙孔6和底板孔7的装药系数为0.6；步骤3、采用孔内分段毫秒延期和孔外簇联起爆技术，在步骤2装药完成的炮孔内装填导爆管雷管，起爆先后顺序为：第一边孔21用1段毫秒延期雷管，第二边孔22用3段毫秒延期雷管，中心孔1和锥形掏槽孔4分别用5段毫秒延期雷管同时起爆，辅助孔5用7段毫秒延期雷管，直墙孔6用8段毫秒延期雷管，底板孔7用9段毫秒延期雷管。爆破主要参数包括炮孔直径、孔网参数、炮孔数目、装药填塞结构以及起爆网络。内蒙古翁牛特旗七分地铅锌矿+770m中段车场(3.8m×3.1m)在坚硬凝灰岩条件下掘进爆破参数设计，如下：人工钻孔工具采用yt-28气腿式凿岩机，配φ40mm的球齿钻头；统一采用硝铵炸药，φ32mm，每卷长200mm，每卷重200g；采用毫秒延期导爆管雷管。[1]掏槽孔参数3*3桶形掏槽孔2：炮孔长度2.2m，垂直工作面；孔间距为0.08m-0.15m，排距为0.10mm，硬岩取小值；采用孔底间隔装药结构，装药系数为0.9，单孔装药量2000g，10卷。角孔3锥形掏槽孔4：距掏槽角孔30.4m位置布置4个锥形辅助掏槽孔，提高掏槽效；炮孔长度2.1m，角度为75-85度，相邻孔口间隔0.4m-0.5m，相邻孔底距0.15m-0.3m；采用孔底间隔装药结构，装药系数为0.9，单孔装药量1900，9.5卷。[2]辅助孔5参数根据巷道断面大小均匀布置辅助孔5；孔深2.0m，垂直工作面。一般辅助孔5间距取0.4m—0.8m，凝灰岩14-16，本次辅助孔5间距取0.5m-0.6m；装药系数为0.7，单孔装药量1400，7卷。[3]周边孔布孔均匀，既要充分利用炸药能量，又要保证岩石按设计轮廓线崩落，其间距根据岩石情况而定；周边孔孔径40mm。直墙孔6、顶板孔：炮孔长度为2.0m，孔口距轮廓线0.1m—0.2m，布斜孔；孔间距为(0.5m-0.7m)，硬岩取小值，软岩取大值；采用孔底间隔装药结构，装药系数为0.6，单孔装药量1200，6卷。底板孔7：底孔布置较为困难，有积水时，易产生盲炮，炮孔长度为2.2m，底孔间距为0.6m；底孔孔口应比巷道地板高出0.1m，装药系数为0.6，抛渣爆破时，加1节炸药，单孔装药量为1600，8卷。[4]装药结构采用孔底间隔装药结构，不耦合装药系数n＝(40/32)＝1.25，属于合理范围值。采用孔底反向起爆方式，孔底先放1-2节炸药，后放起爆药包，再装填至设计的药量；采用炮泥或者岩渣进行填塞，填塞长度不小于200mm。[5]起爆网路采用孔内分段毫秒延期、孔外簇联起爆技术。孔内按设计的延时段位1，3，5，7，8，9毫秒延期导爆管雷管，起爆顺序为掏槽孔—辅助孔5—周边孔；掏槽孔用1、3、5段毫秒延期雷管，锥形掏槽孔4与中心孔1同时起爆，辅助孔5用7段毫秒延期雷管；周边孔的直墙孔6和顶板孔用8段毫秒延期雷管，底板孔7用9段毫秒延期雷管。掏槽孔先竖向再横向的错段起爆，先形成竖向龟裂掏槽，有利于形成方形槽腔；锥形掏槽孔4与中心孔1同时起爆，将方形槽腔根底进行二次爆破，同时将方形槽腔的岩渣充分抛出，增加槽腔深度，为辅助孔5创造良好自由面条件。孔外使用瞬发导爆管雷管，孔内雷管的导爆管每10发为1簇，用1发瞬发雷管传爆；最后将传爆雷管的导爆管扎成一簇，然后用1发瞬发雷管传爆，最后用起爆器起爆这瞬发雷管。采用微差毫秒爆破技术，起爆顺序为掏槽孔―辅助孔5―周边孔，每类炮孔再分组按顺序起爆，利用装药掏槽孔先期起爆所形成的自由面，一次起爆炮孔数少，除能够充分利用自由面之外，还能减弱震动、空气冲击波的强度和噪声。[6]炮孔数目核算炮孔数目跟断面大小、岩性、炸药威力等因素有关，炮孔数过少将造成大块岩渣过多，不利于高效率装岩；反之，炮孔数过多则会使凿岩工作量增大，炮孔数目按下列公式计算。其中：n—炮孔数量，f—岩石硬度普氏系数，s—巷道净断面面积；巷道设计布孔数为39个，理论计算的炮孔数为41个，符合要求。[7]单位炸药消耗量核算单位炸药消耗量的大小主要取决于炸药性能、岩石性质、巷道断面、炮孔直径和炮孔深度等因素，多采用经验公式和参考国家定额标准来确定；根据修正的普式公式具有下列普通的形式：其中：q—单位炸药消耗量，kg/m3；f—岩石坚固系数；s—巷道断面面积；ko—炸药爆力校正系数，ko＝525/p，p为爆力取300ml；设计单位炸药消耗量为2.36kg/m3，理论计算单耗为2.21kg/m3，与理论较为接近，属合理范围值。采用本发明的复合型掏槽法与桶形掏槽法主要技术经济指标比较如表1：表1普通桶形掏槽法复合型掏槽法炮孔利用率(％)81.5％92.0％每循环进尺(m)1.631.84单位炸药消耗量(kg/m3)2.972.54每米炸药消耗量(kg/m)0.6710.609每循环炮眼总长度(m)73.681.4从表1中可以看出，本发明复合型掏槽方法主要作用提高循环进尺，满足工程进度要求，同时其他各指标参数复合型掏槽法小优于普通桶形掏槽法，综合经济效益更好。综上所述，本发明提供的复合型掏槽爆破方法，中心孔、桶形掏槽孔和角孔的位置设置确保每个桶形掏槽孔有3个自由面，4个角孔和中心孔增大破碎自由面和碎胀空间，桶形掏槽孔间隔起爆有利于创造十字龟裂掏槽，为提高掏槽创造优异的自由面条件，且掏槽孔先竖向再横向的间隔起爆，先形成竖向龟裂掏槽，有利于形成方形槽腔；锥形掏槽孔与中心孔同时起爆，将方形槽腔根底进行二次爆破，同时将方形槽腔的岩渣充分抛出，增加槽腔深度，为辅助孔创造良好自由面条件，改善硬岩条件下掏槽效果，提高循环爆破进尺。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12