本發(fā)明屬于礦山爆破技術(shù)，具體涉及一種爆破成井方法，特別是一種雙區(qū)掏槽炮孔布置結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的爆破成井方法。

背景技術(shù)：

天井掘進(jìn)是地下礦山、隧道通風(fēng)、水利排水施工中的主要環(huán)節(jié)，由于施工要求高和作業(yè)難度大而被公認(rèn)為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。天井掘進(jìn)傳統(tǒng)施工方法有普通法、吊罐法、爬罐法等，然而這些方法都因其嚴(yán)重的缺陷而無法廣泛應(yīng)用，鉆孔爆破施工法由于作業(yè)條件好、工效高、速度快、安全性高、良好的適用性和經(jīng)濟(jì)性，而成為了目前主要的一種天井掘進(jìn)方式。

目前，國內(nèi)外鉆爆法天井施工按爆破工藝分為平行空孔法(直孔掏槽成井法)和球形藥包漏斗法(VCR法)兩種；平行空孔法要求較高的鉆孔精確度，球形藥包漏斗法允許鉆孔存在一定的偏移，但它存在單次所爆分段高度低和裝藥困難等缺陷。對于中深孔爆破一次成井，主要采用平行空孔法進(jìn)行施工，然而由于爆破作業(yè)僅有一個(gè)或兩個(gè)作業(yè)面，巖石夾制作用大，再加上傳統(tǒng)的掏槽方式要求鉆孔數(shù)目多且精確度高，導(dǎo)致我國爆破一次成井高度受限，爆破效果差，同時(shí)由于爆破量小，小區(qū)域內(nèi)爆破裝藥量大，爆破作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的噪聲和震動(dòng)對周圍環(huán)境、建筑物破壞力強(qiáng)，對居民生活影響較大。

傳統(tǒng)爆破成井的裝藥結(jié)構(gòu)，為了保證爆破的成功率，減少巖石夾制性對爆破效果的影響，常采用孔內(nèi)延期+孔外延期的多層多次不連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，這不僅裝藥過程復(fù)雜，且耗時(shí)耗力，可操作性差；另外，對于天井多次爆破，每次爆破后得重新量孔、洗孔、堵塞；對于盲天井爆破，則天井爆破過程更為繁瑣復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有天井爆破技術(shù)存在較大局限性的不足，提供一種天井高度大、可靠性高、鉆孔數(shù)目少且容易、單耗低、爆破震動(dòng)小的雙區(qū)掏槽炮孔布置結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的爆破成井方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種雙區(qū)掏槽炮孔布置結(jié)構(gòu)，包括以天井自由面中心對稱布置的兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)，所述爆破掏槽孔區(qū)包括一個(gè)中心裝藥孔和圍繞中心裝藥孔布置的若干空孔，在所述兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)的外周設(shè)有一圈周邊孔；其中，所述中心裝藥孔及周邊孔填裝炸藥。

進(jìn)一步的，所述兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)相鄰設(shè)置，并且具有至少一個(gè)共用的空孔。

進(jìn)一步的，所述空孔按照圓形或多邊形均勻布置在中心裝藥孔周邊。

在本發(fā)明中，所述爆破掏槽孔區(qū)和周邊孔之間還設(shè)有若干輔助孔，所述輔助孔填裝炸藥。

進(jìn)一步的，所述中心裝藥孔和周邊孔的孔徑為76-110mm，所述空孔的孔徑為102-165mm。

進(jìn)一步的，所述中心裝藥孔的孔深超過其他孔50-110cm。

進(jìn)一步的，所述中心裝藥孔之間的孔距為0.5-0.8m，圍繞同一中心裝藥孔的空孔數(shù)量為5-8個(gè)，所述周邊孔之間的孔距為0.5-1.0m。

本發(fā)明還公開了一種利用上述雙區(qū)掏槽炮孔布置結(jié)構(gòu)的爆破成井方法，包括如下步驟，

步驟一、在天井自由面的中間位置，以自由面中心對稱布置鉆鑿兩個(gè)中心裝藥孔；

步驟二、分別以步驟一中的兩個(gè)中心裝藥孔為中心，在每個(gè)中心裝藥孔的周圍鉆取空孔，所述空孔以中心裝藥孔為中心呈圓形或正多邊形均勻排列成爆破掏槽孔區(qū)，兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)相連且共用其中一孔或一邊；

步驟三、在天井自由面的邊界鉆取周邊孔，在周邊孔和步驟二的爆破掏槽孔區(qū)之間鉆若干輔助孔；

步驟四、對中心裝藥孔、輔助孔及周邊孔進(jìn)行裝藥和連線；

步驟五、起爆，爆炸的順序是先內(nèi)后外，爆破掏槽孔區(qū)兩個(gè)中心裝藥孔之間的起爆間隔時(shí)間為100-200ms，形成“雙區(qū)掏槽”方式，外側(cè)的輔助孔與中心裝藥孔之間的起爆間隔時(shí)間為1s以上。

進(jìn)一步的，所述中心裝藥孔、輔助孔、空孔及周邊孔均是采用鑿巖臺(tái)車鉆取的上向平行豎直孔。

進(jìn)一步的，所述步驟四中的裝藥過程如下：

對爆破掏槽孔區(qū)的兩個(gè)中心裝藥孔先進(jìn)行裝藥，在孔底裝填起爆藥包或起爆雷管，然后連續(xù)裝填炸藥，在距孔口3.0-4.0m位置時(shí)，再裝入一個(gè)起爆藥包或起爆雷管，然后連續(xù)裝填炸藥，并用堵塞物堵塞孔口，堵塞長度為0.9-1.2m，同時(shí)導(dǎo)爆索沿炮孔全長鋪設(shè)，同時(shí)導(dǎo)爆索沿炮孔全長鋪設(shè)，將孔內(nèi)所有起爆藥包或起爆雷管串聯(lián)；

以同樣的方法裝填其余需要填裝炸藥的孔，其他孔的堵塞長度為1.2-1.5m。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)降低了炮孔精確度要求，提升了爆破成井高度。

本發(fā)明采用“8字型”的雙區(qū)掏槽炮孔結(jié)構(gòu)，再加上炮孔間距拉大，極大的削弱了鉆孔小范圍偏斜對爆破效果的影響；主要使用上向鑿巖臺(tái)車打設(shè)炮孔，相比下向潛孔鉆機(jī)，更好的改善了炮孔的偏斜情況；從而大大緩解了傳統(tǒng)掏槽方式對炮孔精確度的要求，加大了炮孔設(shè)計(jì)深度，提升了爆破一次成井高度，突破了目前爆破一次成井技術(shù)的瓶頸，進(jìn)一步改善了天井掘法鉆爆法的適用性。

(2)提升爆破一次成井的可靠性。

本發(fā)明采用雙區(qū)掏槽方式，將傳統(tǒng)的天井掏槽區(qū)域分散到兩個(gè)小區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)小區(qū)域內(nèi)裝藥孔進(jìn)行逐孔起爆，這樣即使一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)掏槽失敗的現(xiàn)象，另一個(gè)區(qū)域也會(huì)進(jìn)行接力和補(bǔ)償；從而兩個(gè)掏槽區(qū)域形成掎角之勢，大大提升了天井爆破掏槽區(qū)域的成功率，而掏槽區(qū)爆破作為天井爆破能否成功的關(guān)鍵，因此雙區(qū)掏槽大大提升了爆破一次成井的可靠性。

(3)降低了炸藥單耗和爆破振動(dòng)。

本發(fā)明采用“8字型”雙區(qū)掏槽的空孔布置形式，使傳統(tǒng)的外圍多個(gè)裝藥孔向中心大空孔爆破的形式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹恍鑳蓚€(gè)中心小孔徑炮孔裝藥的結(jié)構(gòu)，大大減少了炸藥用量，降低了炸藥單耗，提升了天井掘進(jìn)鉆爆法的經(jīng)濟(jì)性；而且由于正多邊形布置的空孔形成了閉合自由面，因而大大降低了拉槽區(qū)的爆破振動(dòng)效應(yīng)。周邊孔段別對稱布置，較好的減緩了傳統(tǒng)同圈同時(shí)起爆方式導(dǎo)致的爆破振動(dòng)效應(yīng)，小間距布置的周邊孔也形成一道閉合自由面，對天井爆破起到了一定的減振作用。

(4)簡化了傳統(tǒng)爆破成井的裝藥結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明裝藥采用孔內(nèi)連續(xù)裝藥，孔外延期爆破技術(shù)，可操作性，且只需一次裝藥，大大精簡了爆破成井的裝藥結(jié)構(gòu)和工藝。

(5)改善了天井爆破效果

本發(fā)明的中心爆破掏槽孔區(qū)的小藥量爆破方式，減緩了傳統(tǒng)天井爆破粉礦的現(xiàn)象，減少了礦石的損失；周邊孔同段別對稱布置的形式，優(yōu)化了爆破對補(bǔ)償空間的利用，擴(kuò)大了天井可爆范圍，也進(jìn)一步弱化了天井爆破的粉礦現(xiàn)象和天井壁面的超挖現(xiàn)象；另外，周邊孔采用均勻布置的小直徑炮孔，也保證了成井壁面的光滑性。

綜上所述，本發(fā)明是一種工序簡單、操作容易、一次成井高度大、可靠性高、成井效果好、鉆孔數(shù)目少、單耗低、爆破震動(dòng)小的深孔爆破一次成井方法。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為實(shí)施例中的一種雙區(qū)掏槽炮孔布置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中的A向剖視圖，具體為天井中心點(diǎn)的剖面示意圖，表現(xiàn)孔內(nèi)炸藥填裝示意。

圖3為實(shí)施例中采用的起爆順序示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：

圖中標(biāo)號(hào)：1-第一中心裝藥孔，2-第二中心裝藥孔，3-第一輔助孔，4-第二輔助孔，5-空孔，6-周邊孔，7-起爆雷管或起爆藥包，8-炸藥，9-堵塞物，10-導(dǎo)爆索，11-導(dǎo)爆管線，100-天井自由面。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

參見圖1和圖2，圖示中的一種雙區(qū)掏槽炮孔布置結(jié)構(gòu)為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在天井自由面100的中心布置兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)，在天井自由面100的邊緣位置設(shè)置一圈周邊孔6，將天井自由面包圍。

兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)中心分別為第一中心裝藥孔1和第二中心裝藥孔2，分別以第一中心裝藥孔1或第二中心裝藥孔2為中心設(shè)置若干空孔5，形成兩個(gè)相鄰設(shè)置的圓形或正多邊形爆破掏槽孔區(qū)，相鄰的爆破掏槽孔區(qū)之間通過具有至少一個(gè)共用的空孔。如圖1所示，本實(shí)施例中的第一中心裝藥孔1和第二中心裝藥孔2以天井自由面100的中心對稱布置，在第一中心裝藥孔1和第二中心裝藥孔2的外周分別設(shè)置六個(gè)空孔，按照正六邊形的六個(gè)角點(diǎn)位置布置形成兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)，兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)的空孔同樣以天井自由面100的中心對稱布置，其中有兩個(gè)空孔為兩個(gè)爆破掏槽孔區(qū)共用。

本實(shí)施例在爆破掏槽孔區(qū)和周邊孔之間還設(shè)第一輔助孔3和第二輔助孔4，第一輔助孔3和第二輔助孔4以兩個(gè)中心裝藥孔的連線對稱布置，第一輔助孔3和第二輔助孔4起到對爆破掏槽孔區(qū)爆破后進(jìn)行接力、補(bǔ)償和擴(kuò)大的目的。

本實(shí)施例中的第一中心裝藥孔1、第二中心裝藥孔2、第一輔助孔3、第二輔助孔4以及周邊孔6填裝炸藥，其中，第一中心裝藥孔1、第二中心裝藥孔2和周邊孔6的孔徑為76-110mm，空孔5的孔徑為102-165mm，第一中心裝藥孔1、第二中心裝藥孔2的孔深超過其他孔50-110cm，第一中心裝藥孔1和第二中心裝藥孔2之間的孔距為0.5-0.8m，圍繞同一中心裝藥孔的空孔數(shù)量為5-8個(gè)，周邊孔之間的孔距為0.5-1.0m，周邊孔的數(shù)量根據(jù)孔距及天井自由面的周長確定。

如圖2所示，本實(shí)施例的第一中心裝藥孔1和第二中心裝藥孔2的孔內(nèi)采用連續(xù)裝藥，須在孔底和離孔口3-4m位置各裝一發(fā)起爆雷管或起爆藥包7，起爆雷管或起爆藥包7分別通過導(dǎo)爆管線11與外部的起爆器連接，然后在孔內(nèi)連續(xù)填裝炸藥8，導(dǎo)爆索10沿炮孔全長鋪設(shè)，將兩處的起爆雷管或起爆藥包7串聯(lián)，炮孔堵塞根據(jù)炮孔裝藥方向采用炮泥或河沙等堵塞物9填充堵塞；雷管腳線連接起爆網(wǎng)絡(luò)，在確認(rèn)聯(lián)線無誤后進(jìn)行起爆。具體關(guān)于雷管的起爆控制為爆破常用技術(shù)，本實(shí)施例在此不做贅述。

其他填裝炸藥的孔可根據(jù)裝藥量情況調(diào)整為不連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，提高炸藥填裝效率。

本實(shí)施例利用上述雙區(qū)掏槽炮孔布置結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆破成井方法包括如下步驟：

步驟一、使用中深孔鑿巖臺(tái)車，在天井自由面的中間位置，以作業(yè)面中心對稱鉆取兩個(gè)中心裝藥孔，中心裝藥孔之間的孔間距為0.5-0.8m，孔徑為76-110mm，兩個(gè)中心裝藥孔的孔深比其它炮孔要加深50-110cm。

步驟二、以步驟一中的兩個(gè)中心裝藥孔作為中心定位孔，分別在每個(gè)中心裝藥孔的周圍以正六多邊形鉆取六個(gè)豎直方向平行的空孔，空孔之間的孔徑為102-165mm；空孔連成的兩個(gè)正多邊形相連且共用一邊，構(gòu)成“8字型”雙區(qū)掏槽孔區(qū)布置，所有的炮孔通過中深孔鑿巖臺(tái)車打上向平行孔，都互相平行。

步驟三、在天井自由面的邊界鉆8-12個(gè)周邊孔，在周邊孔和步驟二的爆破掏槽孔區(qū)之間鉆第一輔助孔和第二輔助孔；輔助孔布置以達(dá)到對掏槽區(qū)進(jìn)行接力、補(bǔ)償和擴(kuò)大的目的，8-12個(gè)周邊孔均勻分布在天井邊界上，孔距為0.5-1.0m，孔徑為76-110mm。

步驟四、裝藥和連線。對爆破掏槽孔區(qū)的兩個(gè)中心裝藥孔先進(jìn)行裝藥，在孔底裝填起爆藥包或起爆雷管，然后連續(xù)裝填炸藥，在距孔口3.0-4.0m位置時(shí)，再裝入一個(gè)起爆藥包或起爆雷管，然后連續(xù)裝填炸藥，并用堵塞物堵塞孔口，堵塞長度為0.9-1.2m，同時(shí)導(dǎo)爆索沿炮孔全長鋪設(shè)，同時(shí)導(dǎo)爆索沿炮孔全長鋪設(shè)，將孔內(nèi)所有起爆藥包或起爆雷管串聯(lián)。將起爆雷管的腳線連接起爆網(wǎng)絡(luò)，在確認(rèn)聯(lián)線無誤后進(jìn)行起爆。

以同樣的方法裝填其余需要填裝炸藥的孔，其他孔的堵塞長度為1.2-1.5m，也可根據(jù)裝藥量情況采用不連續(xù)裝藥方式。

步驟五、起爆。炮孔起爆順序是先內(nèi)后外，爆破掏槽孔區(qū)兩個(gè)中心裝藥孔之間的起爆間隔時(shí)間為100-200ms，形成“雙區(qū)掏槽”方式，外側(cè)的輔助孔與中心裝藥孔之間的起爆間隔時(shí)間為1s以上。

采用上述方法在某地下礦山-485m水平，設(shè)計(jì)盲天井高度為13.5m，斷面為圓形，直徑為2.0m的天井自由面進(jìn)行爆破。

采用鑿巖臺(tái)車打設(shè)上向平行炮孔，兩個(gè)中心裝藥孔采用76mm直徑的炮孔，空孔采用105mm直徑的炮孔，通過先打76mm孔徑的炮孔，然后依次刷大至89mm和105mm的方式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)補(bǔ)償空間原理，確定炮孔1和炮孔2間距為0.5m，空孔采用相連的正六邊形布置，空孔之間的孔間距為0.29m，輔助孔和最近空孔之間的間距都為0.3m，周邊孔間距為0.52m。第一中心裝藥孔和第二中心裝藥孔均較其他孔加深0.6m(1/2釬桿)。

爆破器材采用粉狀銨油炸藥和普通導(dǎo)爆管雷管，導(dǎo)爆管雷管延期時(shí)間為國標(biāo)GB19417-2003《導(dǎo)爆管雷管》所述的第3系列毫秒延期導(dǎo)爆管雷管和半秒延期系列導(dǎo)爆管雷管，通過自帶的導(dǎo)爆管連接引爆。爆破一次成井的起爆炮孔數(shù)目、雷管段別和裝藥量等結(jié)合參見圖3及下表：

效果表明，爆破一次成井達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，且天井壁面光滑，相比傳統(tǒng)方法，大大減少了鑿巖成本和炸藥量，簡化了操作流程和工藝，弱化了爆破振動(dòng)效應(yīng)。

需要明確的是，以上描述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡是基于本發(fā)明的技術(shù)方案和原則之內(nèi)，所作任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。