一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式的制作方法

本发明属于地下矿山掘进爆破开采，具体涉及一种难爆硬岩大孔深掘进掏槽爆破技术，特别适合对采用凿岩台车钻凿大孔深炮孔、掏槽夹制约束大、掏槽效果差、爆破效果不理想的难爆岩体，对岩石抗压强度90mpa以上的难爆硬岩尤为适用。

背景技术：

1、随着矿井延续的深入，开采越来越向深部发展，突出表现在岩石硬度大，岩石爆破困难，炸药消耗量大，爆破岩石大块率高，岩石巷道掘进循环时间长，严重影响掘进施工作业进度。为了克服硬岩石的高阻抗，提高炮眼利用率，改善破碎效率，增大循环进尺，通常需要加大装药量。

2、目前，国内非煤矿山采用机械化台车钻孔，逐渐取代传统人工手持风钻钻孔，提高了钻孔效率、作业安全水平，已经成为技术发展的必然趋势。为充分发挥凿岩台车效率，采用凿岩台车的钻孔深度已经由人工凿岩2.4m逐渐增加到4m左右。随着掘进爆破孔深越深，孔底岩体的夹制作用越大，使得掏槽深度小、掘进进尺低，炮孔利用率低，掘进爆破成本高，对坚硬岩石更甚。针对难爆硬岩体，采用普通的掘进爆破工艺参数难以适用凿岩台车掘进爆破，急需寻求一种更高效的难爆硬岩井巷掘进爆破方法。

3、研究发现，凿岩台车提高了钻孔效率和炮孔深度。但随着炮孔深度的增加，孔底岩体夹制作用越大，掏槽工艺及参数不合理，导致掏槽效果及掘进爆破效果差；同时掏槽孔与空孔、辅助孔之间的布置影响着掏槽效果；当采用反向起爆时，若相邻孔间距过小，当冲击波还没传播到自由面时，炸药被“压死”导致无法传爆，若相邻孔间距过大，则因孔底岩体的夹制作用，无法使岩石破碎、抛掷，影响掏槽效果。

4、中国发明专利申请“一种大断面隧道空孔直线掏槽高效掘进方法”(申请号：202310045040.7)提出了一种通过设置1-6个大直径空孔作为补偿空间，增加掏槽孔自由面，使用孔内外双延期起爆网络增加延期段别进行爆破作业的方法。但该方法中间掏槽孔直径为40mm左右，掏槽孔爆破能量相对较小，只适用于岩石相对较软，炮孔深度较小的掘进爆破作业中，对于岩石夹制作用过大的难爆硬岩，该方法会受到很大的限制。

5、因此，如何高效的解决难爆硬岩凿岩台车掘进掏槽深度小，爆破效果差，炮孔利用率低等问题对矿山生产具有重要的意义。

技术实现思路

1、为解决难爆硬岩凿岩台车掏槽区因夹制作用大造成的掏槽效果差，炮孔利用率低，爆破效果差的问题，本发明提出了一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，特别适合用于岩石抗压强度90mpa以上难爆硬岩的爆破作业。

2、为实现本发明的上述目的，本发明一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，采用以下技术方案：

3、本发明一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，在难爆硬岩台车掘进工作面上设有掏槽孔，其特点是：在掏槽孔周边设有6个以掏槽孔为圆心等间隔布置的空孔作为自由面及补偿空间，空孔与掏槽孔之间的距离d1为200～250mm，是常规爆破方式间距的1.3～1.7倍；在空孔的外围、以掏槽孔为圆心按照上下、左右呈十字交叉布设4个一级辅助孔，一级辅助孔与掏槽孔之间的距离d2为380～430mm；6个空孔中的2个与上下布设的2个一级辅助孔及掏槽孔呈直线分布；在一级辅助孔的外围，以掏槽孔为中心等间距布设4个二级辅助孔，形成一个1m×1m左右的方形的掏槽区域；二级辅助孔与掏槽孔之间的距离d3为680～700mm；所述6个空孔、1个掏槽孔的截面面积总和占6个掏槽孔围成圆周内的岩体截面积的28～37％；4个二级辅助孔呈正方形分别布设在6个空孔围绕的掏槽区的四个角。

4、进一步地，所述的掏槽孔的孔径在74～78mm，孔深为3.7～4.1m，掏槽孔孔口填塞长度为47～53cm。

5、进一步地，所述空孔的孔径为87～91mm。

6、进一步地，所述的一级辅助孔、二级辅助孔的孔径均为40～42mm。

7、进一步地，所述的空孔、一级辅助孔、二级辅助孔的深度与掏槽孔的深度相同，一级辅助孔、二级辅助孔的孔口填塞长度为47～53cm。

8、作为本发明的优选，所述的掏槽孔、空孔、一级辅助孔、二级辅助孔的深度皆为3.9m；掏槽孔孔径76mm，孔口填塞长度为50cm；空孔的孔径89mm；一级辅助孔、二级辅助孔的孔径均为42mm，孔口填塞长度为50cm。

9、为克服孔底岩体的夹制作用，掏槽孔、一级辅助孔、二级辅助孔内皆采用连续装药，孔底起爆；先起爆掏槽孔，并与位于上下的2个一级辅助孔、位于左右的2个一级辅助孔、4个二级辅助孔按先后顺序分别按照设定的间隔时间280～320ms依次起爆。该起爆顺序可以将掏槽孔以空孔为自由面形成初始破碎腔内岩块尽可能抛出，形成更大、更深的掏槽腔，消除孔底岩体的夹制作用，改善掏槽效果，提高炮孔利用率。

10、本发明一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式的作用原理是：针对岩石抗压强度90mpa以上难爆硬岩，采用凿岩台车掘进，因掏槽孔深度大、无自由面且孔底岩体夹制作用大，故掏槽孔采用74～78mm大直径，同时在其周边布置6个87～91mm的空孔作为自由面及补偿空间；空孔、槽孔总体积占空孔围绕初始掏槽区内岩体体积的28～37％，其补偿空间基本接近岩体破碎后松散体积；同时因增加掏槽孔装药量，其产生更多高温高压气体，以便将初始掏槽区碎石抛出；一级辅助孔“十字交叉”顺序起爆，将以形成的初始掏槽区为自由面，进一步破岩并将掏槽腔体进一步扩大；最后4个二级辅助孔一同起爆，扩大掏槽腔体，并将更多的腔体内碎石抛出，形成更大的掏槽区，改善掏槽效果，提高炮孔利用率。

11、本发明一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式采用以上技术方案后，具有以下积极效果：

12、(1)掏槽孔通过增加的装药量并按一定距离布置一级辅助孔、二级辅助孔，按照300ms延期时差优先于一级辅助孔、二级辅助孔起爆，利用掏槽孔高爆能将空孔围绕初始掏槽区内岩体破碎，并将岩块尽可能抛出，形成更大、更深的掏槽腔，消除孔底岩体的夹制作用，改善掏槽效果，提高炮孔利用率。

13、(2)试验研究结果表明，采用本发明，掏槽孔深度3.9m，掏槽腔深度达到3.9m，掏槽孔利用率100％，掏槽腔范围1m×1m，增加掏槽深度约1m，大大改善了爆破效果，解决了难爆硬岩凿岩台车掘进爆破过程中掏槽深度小、掘进进尺小、炮孔利用率低、掘进爆破成本高等一系列问题。

14、(3)本发明适于在岩石抗压强度90mpa以上难爆硬岩中广泛应用，降低掘进爆破成本10％以上。

技术特征：

1.一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，用于岩石抗压强度90mpa以上难爆硬岩的爆破作业，在难爆硬岩台车掘进工作面上设有掏槽孔(1)，其特征在于：在掏槽孔(1)周边设有6个以掏槽孔(1)为圆心等间隔布置的空孔(2)作为自由面及补偿空间，空孔(2)与掏槽孔(1)之间的距离d1为200～250mm，是常规爆破方式间距的1.3～1.7倍；在空孔(2)的外围、以掏槽孔(1)为圆心按照上下、左右呈十字交叉布设4个一级辅助孔(3)，一级辅助孔(3)与掏槽孔(1)之间的距离d2为380～430mm；6个空孔(2)中的2个与上下布设的2个一级辅助孔(3)及掏槽孔(1)呈直线分布；在一级辅助孔(3)的外围，以掏槽孔(1)为中心等间距布设4个二级辅助孔(4)，二级辅助孔(4)与掏槽孔(1)之间的距离d3为680～700mm；所述6个空孔(2)、1个掏槽孔(1)截面面积总和占6个掏槽孔(1)围成圆周内的岩体截面积的28～37％；4个二级辅助孔(4)呈正方形分别布设在6个空孔(2)围绕的掏槽区的四个角。

2.如权利要求1所述的一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，其特征在于：所述的掏槽孔(1)孔径在74～78mm，孔深为3.7～4.1m，掏槽孔(1)孔口填塞长度为47～53cm。

3.如权利要求1所述的一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，其特征在于：所述空孔(2)的孔径为87～91mm。

4.如权利要求1、2或3所述的一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，其特征在于：所述的一级辅助孔(3)、二级辅助孔(4)的孔径均为40～42mm。

5.如权利要求4所述的一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，其特征在于：所述的空孔(2)、一级辅助孔(3)、二级辅助孔(4)的深度与掏槽孔(1)的深度相同，一级辅助孔(3)、二级辅助孔(4)的孔口填塞长度为47～53cm。

6.如权利要求5所述的一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，其特征在于：所述的掏槽孔(1)、空孔(2)、一级辅助孔(3)、二级辅助孔(4)的深度皆为3.9m；掏槽孔(1)孔径76mm，单孔装药量为6kg，孔口填塞长度为50cm；空孔(2)的孔径89mm；一级辅助孔(3)、二级辅助孔(4)的孔径均为42mm，单孔装药量为2.5kg，孔口填塞长度为50cm。

技术总结
本发明公开了一种适用于难爆硬岩矿体掘进爆破的炮孔布置方式，在掏槽孔(1)周边设有6个空孔(2)，在空孔(2)的外围、以掏槽孔(1)为圆心按照上下、左右呈十字交叉布设4个一级辅助孔(3)，在一级辅助孔(3)的外围以掏槽孔(1)为中心等间距布设4个二级辅助孔(4)。先起爆掏槽孔(1)，并与位于上下的2个一级辅助孔(3)、位于左右的2个一级辅助孔(3)、4个二级辅助孔(4)按照设定的间隔时间依次起爆。本发明掏槽腔深度达到3.9m，掏槽孔利用率100％，改善爆破效果，降低掘进爆破成本10％以上，解决了难爆硬岩凿岩台车掘进掏槽爆破过程中孔底夹制作用大、掘进进尺小、炮孔利用率低、掘进爆破成本高等问题。

技术研发人员：张西良,杨海涛,仪海豹,陈能革,刘智兵,汪禹,章结传,陆学东
受保护的技术使用者：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16