一种露天矿固定路堑爆破布孔结构的制作方法

本实用新型属于露天矿山爆破技术领域，具体涉及一种露天矿固定路堑爆破布孔结构。

背景技术：

露天矿山随着上一水平平台开采的结束和下一新水平平台的开拓，必然要形成稳定的固定边帮，同时上下平台之间要形成固定路堑，在固定路堑形成过程中，通常采用预裂爆破技术，但往往由于对该技术的应用不当，致使边坡围岩受到破坏，稳定性较差，尤其是遇到雨雪大风天气时固定边帮常伴有矿岩滑落，对下一水平的施工带来安全隐患。同时，以往的固定路堑爆破均采用对整个台阶进行爆破，然后用相应机械设备形成最终的固定联络路堑，该方法对设计路堑坡面以下的矿岩进行了爆破，增加了穿孔、爆破成本，施工效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种露天矿固定路堑爆破布孔结构，以解决现有爆破技术存在的固定边帮稳定性差、施工成本高、施工效率低的问题。

本实用新型的技术方案是：一种露天矿固定路堑爆破布孔结构，包括预裂孔、缓冲孔和主起爆孔三类炮孔，在固定边帮坡线上布置有一排预裂孔，在与预裂孔相邻的位置平行布置有缓冲孔，在与缓冲孔相邻的位置平行布置有主起爆孔，预裂孔、缓冲孔和主起爆孔垂直向下，在相邻预裂孔之间都布置有导向孔，导向孔垂直向下，导向孔内不装药。

预裂孔、导向孔、缓冲孔和主起爆孔的底部所形成的平面与固定路堑坡面平行，可降低穿孔、爆破成本。

一排预裂孔1的两端边界超出每排主起爆孔4两端边界，有利于保护边坡围岩。

预裂孔1采用不耦合装药，各预裂孔1之间用导爆索连接。

不耦合装药的不耦合系数大于2.5，装药填塞高度至少为3m。

缓冲孔3采用中间空气间隔装药。

缓冲孔3的下部药量为总药量的60%—65%。

本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型预裂孔、导向孔均布置在固定边帮坡线上，在形成预裂缝时，在相邻两个预裂孔的作用下，孔中连线方向产生很大的拉应力，导向孔的存在改变了预裂孔边缘的应力分布, 相邻预裂孔之间互为导向，使得预裂缝在预裂孔连线方向得以扩展、贯通，有利于预裂缝的形成；

2. 缓冲孔采用中间空气间隔装药，延长了作用时间，很好地避免了爆破过程中爆破效应对边坡围岩的破坏，保护了边坡的完整性，提高了预裂爆破效果，形成了完整、稳定的固定边帮；

3. 本实用新型以所设计的固定路堑坡面为基准面进行孔深设计，减少了穿孔深度和炸药用量，降低了穿孔、爆破成本，同时提高了施工效率。

附图说明

图1是现有的露天矿固定路堑爆破布孔结构示意图；

图2是现有的露天矿固定路堑爆破布孔结构中孔深的结构示意图；

图3是本实用新型的结构示意图；

图4是本实用新型中孔深的结构示意图。

图中，1-预裂孔；2-导向孔；3-缓冲孔；4-主起爆孔；5-固定边帮坡线；6-固定路堑坡面；7-地面；L-孔深；H-台阶高度；c-炮孔至固定路堑坡面底端的水平距离；h-超深。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

现有的露天矿固定路堑爆破布孔结构如图1、图2所示，包括预裂孔1、缓冲孔3和主起爆孔4三类炮孔，在固定边帮坡线5上布置有一排预裂孔1，在与预裂孔1相邻的位置平行布置有缓冲孔3，在与缓冲孔3相邻的位置平行布置有主起爆孔4，预裂孔1、缓冲孔3和主起爆孔4垂直向下且以地面7为基准面设计孔深L。

本实用新型如图3、图4所示，一种露天矿固定路堑爆破布孔结构，包括预裂孔1、缓冲孔3和主起爆孔4三类炮孔，在固定边帮坡线5上布置有一排预裂孔1，在与预裂孔1相邻的位置平行布置有缓冲孔3，在与缓冲孔3相邻的位置平行布置有主起爆孔4，预裂孔1、缓冲孔3和主起爆孔4垂直向下，在相邻预裂孔1之间都布置有导向孔2，导向孔2垂直向下，导向孔2内不装药；

预裂孔1、导向孔2、缓冲孔3和主起爆孔4的底部所形成的平面与固定路堑坡面8平行；

一排预裂孔1的两端边界超出每排主起爆孔4两端边界；

预裂孔1采用不耦合装药，各预裂孔1之间用导爆索连接；

不耦合装药的不耦合系数大于2.5，装药填塞高度至少为3m；

缓冲孔3采用中间空气间隔装药；

缓冲孔3的下部药量为总药量的60%—65%。

本实用新型的设计原理如下：

在主起爆孔4、缓冲孔3起爆之前，预裂孔1先起爆，在固定边帮坡线5上形成一道有一定宽度的预裂缝，以减小主起爆孔4起爆时对保留岩体的破坏，并形成平整的轮廓面；

导向孔2的作用是，在形成预裂缝时，在相邻两个预裂孔1的作用下，孔中连线方向产生很大的拉应力，导向孔2的存在改变了预裂孔1边缘的应力分布, 相邻预裂孔1之间互为导向，使得预裂缝在预裂孔1连线方向得以扩展、贯通，有利于预裂缝的形成；

缓冲孔3的作用是对主起爆孔4起爆时产生的后冲能量进行缓冲，进一步减小主起爆孔4爆破时对保留区的破坏；

主起爆孔4、缓冲孔3和预裂孔1的孔网参数（孔距、排距、装药量、装药方式等）的设计遵循露天矿边坡控制爆破原理；

主起爆孔4、缓冲孔3、预裂孔1和导向孔2的孔深L以最终需要形成的固定路堑坡面8为基准面进行设计，孔深L=H-（c*0.1）+h，其中H为台阶高度，c为炮孔至固定路堑坡面的水平距离，h为超深。

以下实施例可以进一步说明本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。

实施例1：

某露天矿山台阶高度为H=12m，穿孔设备的孔径为D=200mm，要求形成的联络路堑坡面角α为6°，固定路堑坡面6的长度为120m、宽度为40m。

主起爆孔4布置：孔底盘抵抗线W=(20～50)D，取W=5m；孔距a=m*W，炮孔密集系数m=1.0～1.25，取a=7m；排距b=W=5m；超深h=（8～12）D，取h=2m；孔深L=H-（c*0.1）+h，当炮孔至固定路堑坡面底端的水平距离c=10m时，L=13m；装药量Q=a*b*q*H，当主起爆孔4的炸药单耗q=0.55kg/m³时,Q=231kg。

缓冲孔3布置：缓冲孔3的孔距为4m，缓冲孔3与主起爆孔4的排间距为3m；缓冲孔3与预裂孔1的排间距是1.5～2.5m；缓冲孔3的装药量是主起爆孔4的装药量的35%～40%，为90kg。缓冲孔3的孔深的计算同主起爆孔4；

预裂孔1布置：预裂孔1的孔距为（8～12）D，取a=2m，装药量根据三峡工程经验公式计算，单孔药量为45kg。预裂孔1的孔深的计算同主起爆孔4。

导向孔2布置：在预裂孔1之间间隔均匀布置。导向孔2的孔深的计算同主起爆孔4。

经济效益测算如下：

1. 直接经济效益：在延米爆破量为80t/m，矿石密度为2.7t/m³，预裂爆破炸药单耗0.59 kg/m³的前提下测算。

原技术方案：主起爆孔4穿孔米数=爆破量/延米爆破量=（12*40*119*2.7）/80=1927.8m；缓冲孔3穿孔米数=孔数*孔深=27*14.5=391.5m；预裂孔1穿孔米数=孔数*孔深=60*14.5=870m；总穿孔米数为3189.3m；炸药消耗量=炸药单耗*爆破总量=0.59*12*40*119=33701kg。

本实施中的技术方案：炸药消耗量、穿孔米数均减少一半。

炸药单价按5.3元计算，穿孔费用按10元/m计算，穿孔效益=3189.3*10*0.5=6378元，炸药效益=33701*5.3*0.5=89308元。即共节约费用9.57万元。

2. 间接经济效益：通过改进预裂爆破技术方案，提高了固定边帮的稳定性，保证满足在矿山服务期间的安全要求，减少了因固定边帮质量差带来的后期治理费用。同时，对固定路堑一次爆破开挖成型，减少了形成路堑时的矿岩清理量，提高了施工效率。