一种煤矿井筒修复工程井壁开槽爆破的方法与流程

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种煤矿井筒修复工程井壁开槽爆破的方法。

背景技术：

我国煤炭生产虽然机械化程度有了很大提高，但由于地质条件等限制，煤矿生产还离不了炸药爆破。煤矿井下生产所用的爆破器材主要包括矿用炸药、雷管、发爆器。为了保证安全，防止爆破材料散失造成事故，现有技术中，急需一种煤矿井筒修复工程井壁开槽爆破的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种煤矿井筒修复工程井壁开槽爆破的方法。其具体技术方案为：

一种煤矿井筒修复工程井壁开槽爆破的方法，包括以下步骤：

步骤1、爆破区域及起爆顺序划分

沿井筒竖直方向将破壁开槽区域划分为边界爆破区和崩落区，边界爆破区布置两排炮孔，分别在井筒开槽的上下边界；崩落区在竖直方向上布置六排炮孔；沿井筒水平方向将崩落区划分为两个主要部分，分别为掏槽区和扩刷区；

步骤2掏槽区爆破参数设计

①炮孔布置形式

采用竖直掏槽，井筒竖直方向与水平方向各布置六排炮孔，炮孔布置形式采用三花孔布置，水平方向上炮孔间距均为200mm，上部3区采用倾斜钻孔，炮孔倾角为19°，炮孔长度为720mm；上部2区采用倾斜钻孔，炮孔倾角为7°，炮孔长度为680mm；其他炮孔全部采用垂直井壁钻孔，炮孔长度均为680mm；

②单孔装药量

炮孔装药采用3#煤矿许用水胶炸药，炸药参数为：质量250g/卷，长度为300mm，药卷直径为35mm；炮孔长度为680mm和720mm两种，采取间隔装药方法。

单孔装药量按下式计算：

q＝abhq

式中：a—炮孔间距，m；

b—炮孔排距，m；

h—混凝土厚度，m；

q—单位混凝土爆破的炸药消耗量，g/m³。

单孔装药量：q1＝abhq＝0.2×0.22×0.80×5100＝180g。

③装药结构

为了使炸药布置均匀，防止炸药集中对距离其较近的筒壁造成破坏采用炮泥间隔装药结构，每个炮孔装填3个药包，单个药包质量60g，药包长度75mm，炮泥间隔长度90mm；

④药包制作

掏槽区装药量均为180g，将标准药卷切割为四份，每个药包质量均为60g，将切割好的药卷放入制作好的牛皮纸袋中。

步骤3扩刷区爆破参数设计

井壁竖向掏槽完成后，从开槽区域向两侧进行爆破扩刷，直至所有井壁全部扩刷完成。

①炮孔布置

井筒竖直方向布置六排炮孔，井筒水平方向上掏槽区左右两侧每次各布置三排炮孔，水平方向炮孔布置形式采用三花孔布置，水平方向上炮孔间距均为200mm，上部第一排炮孔采用倾斜钻孔，炮孔倾角为19°，炮孔长度为720mm；第二排炮孔采用倾斜钻孔，炮孔倾角为7°，炮孔长度为680mm；其余四排炮孔全部采用垂直井壁钻孔，炮孔长度均为680mm；

②单孔装药量

炮孔装药采用3#煤矿许用水胶炸药，炸药参数为：质量250g/卷，长度为300mm，药卷直径为35mm；炮孔长度为680mm和720mm两种，采取间隔装药方法。

单孔装药量按下式计算：

q＝abhq

式中：a—炮孔间距，m；

b—炮孔排距，m；

h—混凝土厚度，m；

q—单位混凝土爆破的炸药消耗量，g/m³。

单孔装药量：q1＝abhq＝0.2×0.22×0.80×5100＝180g。

③装药结构

为了使炸药布置均匀，防止炸药集中对距离其较近的筒壁造成破坏采用炮泥间隔装药结构，每个炮孔装填3个药包，单个药包质量60g，药包长度75mm，炮泥间隔长度90mm，其中上部第一排炮孔孔口堵塞长度调整为390mm。

④药包制作

掏槽区装药量均为180g，将标准药卷切割为四份，每个药包质量均为60g，将切割好的药卷放入制作好的牛皮纸袋中。

步骤4光爆区爆破参数设计

井壁扩刷完成后，对井壁上下两个光爆区的周边孔进行爆破，整个井壁周边孔共分三次进行爆破，上下两排周边孔同时起爆。

①炮孔布置

井筒上下边界各布置两排光爆孔，孔间距均为150mm，井壁上沿光爆孔采用倾斜钻孔，炮孔倾角为19°，炮孔长度为720mm，井壁下沿光爆孔采用水平钻孔，钻孔长度为680m。

②炮孔装药采用3#煤矿许用水胶炸药，炸药参数为：质量330g/卷，药卷直径为27mm；炮孔长度为680mm和720mm两种，采取间隔装药方法。

单孔装药量按下式计算：

q＝abhq

式中：a—炮孔间距，m；

b—炮孔排距，m；

h—混凝土厚度，m；

q—单位混凝土爆破的炸药消耗量，g/m³。

单孔装药量：q1＝abhq＝0.15×0.22×0.80×4600＝121g，取120g。

③装药结构

采用炮泥间隔装药结构，每个炮孔装填3个药包，单个药包质量40g，药包长度50mm，炮泥间隔长度90mm。

④药包制作

掏槽区装药量均为120g，将标准药卷切割为8份，每个药包质量均为40g，将切割好的药卷放入制作好的牛皮纸袋中。

步骤5起爆网路设计

采用电雷管起爆网路，包括雷管、导线、起爆电源和炮孔。

进一步，步骤1中，所述崩落区炮孔间距均为200mm，光爆区炮孔间距为150mm。

掏槽区宽度为1.0m，高度为1.2m，竖直方向和水平方向上起爆的炮孔排数均为六排。扩刷区水平方向上每次起爆六排炮孔，掏槽区左右两侧各三排，竖直方向上起爆六排炮孔，扩刷方向为由掏槽区逐渐向两侧扩展。待崩落区全部爆破完毕后对光爆区进行爆破，上下两个光爆区共分三次爆破，每次爆破周长为5m，爆破炮孔排数为两排，排水管侧的炮孔最后起爆。

进一步，步骤5中，所有雷管全部采用并联联接，所述起爆电源采用380v交流电源。

进一步，还设有主动防护措施和设备、设施专项防护措施。

再进一步，所述主动防护措施采用菱形网和双层废旧皮带组成的复合防护装置，用于覆盖爆破炮孔。复合防护装置高度大于拆除井壁高度至少1.0m，并用膨胀螺栓固定在预拆除井壁的上下方，同时设置压边槽钢。

再进一步，所述设备、设施专项防护措施包括注浆管、排水管防护、井底横向管路防护、井壁电缆防护、外层井壁保护措施、吊盘及信号、照明防护和托架梁的防护。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.与传统的水平掏槽相比，竖向掏槽距离短，能尽早实现临空面，对保留井壁影响小。

2.掏槽区采用间隔不耦合装药，每个掏槽孔内微差起爆，各分区依次微差起爆，孔内微差与分区微差相结合的起爆方式不仅提高了炮孔利用率，而且实现了安全可控的爆破效果，为扩刷区和光爆区的爆破提供保障。

3.该技术的成功应用使破裂井筒修复工程更加快速、安全，增加了煤矿的安全生产时间，给社会带来了良好得经济效益和社会效益。

附图说明

图1爆破区域划分示意图(主视图)；

图2爆破区域划分示意图(侧视图)；

图3掏槽区炮孔分区布置图，其中，1区底部药包ms2段雷管，中、上部为ms1段雷管；2区底部药包ms3段雷管，中、上部为ms2段雷管；3区底部药包ms5段雷管，中、上部为ms3段雷管；

图4扩刷区炮孔分区布置图，其中，1区均为ms1段雷管；2区均为ms2段雷管；3区均为ms3段雷管；4区均为ms5段雷管；

图5光爆区炮孔分区布置图，其中，光爆区炮孔内药包均为ms5段雷管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

一种煤矿井筒修复工程井壁开槽爆破的方法，包括以下步骤：

步骤1、爆破区域及起爆顺序划分，具体如图1、图2所示；

沿井筒竖直方向将破壁开槽区域划分为边界爆破区和崩落区，边界爆破区布置两排炮孔，分别在井筒开槽的上下边界；崩落区在竖直方向上布置六排炮孔；沿井筒水平方向将崩落区划分为两个主要部分，分别为掏槽区和扩刷区；

步骤2掏槽区爆破参数设计

①炮孔布置形式如图3所示；

采用竖直掏槽，井筒竖直方向与水平方向各布置六排炮孔，炮孔布置形式采用三花孔布置，水平方向上炮孔间距均为200mm，上部3区采用倾斜钻孔，炮孔倾角为19°，炮孔长度为720mm；上部2区采用倾斜钻孔，炮孔倾角为7°，炮孔长度为680mm；其他炮孔全部采用垂直井壁钻孔，炮孔长度均为680mm；

②单孔装药量

炮孔装药采用3#煤矿许用水胶炸药，炸药参数为：质量250g/卷，长度为300mm，药卷直径为35mm；炮孔长度为680mm和720mm两种，采取间隔装药方法。

单孔装药量按下式计算：

q＝abhq

式中：a—炮孔间距，m；

b—炮孔排距，m；

h—混凝土厚度，m；

q—单位混凝土爆破的炸药消耗量，g/m³。

单孔装药量：q1＝abhq＝0.2×0.22×0.80×5100＝180g。

③装药结构

为了使炸药布置均匀，防止炸药集中对距离其较近的筒壁造成破坏采用炮泥间隔装药结构，每个炮孔装填3个药包，单个药包质量60g，药包长度75mm，炮泥间隔长度90mm；

④药包制作

掏槽区装药量均为180g，将标准药卷切割为四份，每个药包质量均为60g，将切割好的药卷放入制作好的牛皮纸袋中。

步骤3扩刷区爆破参数设计，如图4所示；

井壁竖向掏槽完成后，从开槽区域向两侧进行爆破扩刷，直至所有井壁全部扩刷完成。

②炮孔布置

井筒竖直方向布置六排炮孔，井筒水平方向上掏槽区左右两侧每次各布置三排炮孔，水平方向炮孔布置形式采用三花孔布置，水平方向上炮孔间距均为200mm，上部第一排炮孔采用倾斜钻孔，炮孔倾角为19°，炮孔长度为720mm；第二排炮孔采用倾斜钻孔，炮孔倾角为7°，炮孔长度为680mm；其余四排炮孔全部采用垂直井壁钻孔，炮孔长度均为680mm；

②单孔装药量

炮孔装药采用3#煤矿许用水胶炸药，炸药参数为：质量250g/卷，长度为300mm，药卷直径为35mm；炮孔长度为680mm和720mm两种，采取间隔装药方法。

单孔装药量按下式计算：

q＝abhq

式中：a—炮孔间距，m；

b—炮孔排距，m；

h—混凝土厚度，m；

q—单位混凝土爆破的炸药消耗量，g/m³。

单孔装药量：q1＝abhq＝0.2×0.22×0.80×5100＝180g。

③装药结构

为了使炸药布置均匀，防止炸药集中对距离其较近的筒壁造成破坏采用炮泥间隔装药结构，每个炮孔装填3个药包，单个药包质量60g，药包长度75mm，炮泥间隔长度90mm，其中上部第一排炮孔孔口堵塞长度调整为390mm。

④药包制作

掏槽区装药量均为180g，将标准药卷切割为四份，每个药包质量均为60g，将切割好的药卷放入制作好的牛皮纸袋中。

步骤4光爆区爆破参数设计，如图5所示；

井壁扩刷完成后，对井壁上下两个光爆区的周边孔进行爆破，整个井壁周边孔共分三次进行爆破，上下两排周边孔同时起爆。

①炮孔布置

井筒上下边界各布置两排光爆孔，孔间距均为150mm，井壁上沿光爆孔采用倾斜钻孔，炮孔倾角为19°，炮孔长度为720mm，井壁下沿光爆孔采用水平钻孔，钻孔长度为680m。

②炮孔装药采用3#煤矿许用水胶炸药，炸药参数为：质量330g/卷，药卷直径为27mm；炮孔长度为680mm和720mm两种，采取间隔装药方法。

单孔装药量按下式计算：

q＝abhq

式中：a—炮孔间距，m；

b—炮孔排距，m；

h—混凝土厚度，m；

q—单位混凝土爆破的炸药消耗量，g/m³。

单孔装药量：q1＝abhq＝0.15×0.22×0.80×4600＝121g，取120g。

③装药结构

采用炮泥间隔装药结构，每个炮孔装填3个药包，单个药包质量40g，药包长度50mm，炮泥间隔长度90mm。

④药包制作

掏槽区装药量均为120g，将标准药卷切割为8份，每个药包质量均为40g，将切割好的药卷放入制作好的牛皮纸袋中。

步骤5起爆网路设计

采用电雷管起爆网路，包括雷管、导线、起爆电源和炮孔。

步骤1中，所述崩落区炮孔间距均为200mm，光爆区炮孔间距为150mm。

掏槽区宽度为1.0m，高度为1.2m，竖直方向和水平方向上起爆的炮孔排数均为六排。扩刷区水平方向上每次起爆六排炮孔，掏槽区左右两侧各三排，竖直方向上起爆六排炮孔，扩刷方向为由掏槽区逐渐向两侧扩展。待崩落区全部爆破完毕后对光爆区进行爆破，上下两个光爆区共分三次爆破，每次爆破周长为5m，爆破炮孔排数为两排，排水管侧的炮孔最后起爆。

步骤5中，所有雷管全部采用并联联接，所述起爆电源采用380v交流电源。

还设有主动防护措施和设备、设施专项防护措施。

所述主动防护措施采用菱形网和双层废旧皮带组成的复合防护装置，用于覆盖爆破炮孔。复合防护装置高度大于拆除井壁高度至少1.0m，并用膨胀螺栓固定在预拆除井壁的上下方，同时设置压边槽钢。

所述设备、设施专项防护措施包括注浆管、排水管防护、井底横向管路防护、井壁电缆防护、外层井壁保护措施、吊盘及信号、照明防护和托架梁的防护。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。