專利名稱:一種預(yù)裂爆破方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釆礦工程之露天釆礦邊坡保護技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種保護到界 邊坡巖石完整性和穩(wěn)定性的預(yù)裂爆破方法。
技術(shù)背景
眾所周知，在露天煤礦開釆生產(chǎn)過程中，均面臨著到界邊坡的穩(wěn)定性問題。 由于邊坡不穩(wěn)定而造成滑坡、大面積片幫和浮石等事故隱患，不僅會影響礦山 正常生產(chǎn)，造成機械設(shè)備的損壞，嚴(yán)重的還會威脅工作人員的生命安全。
而目前露天煤礦開釆過程中對到界邊坡實施預(yù)裂爆破的效果并不理想，因 為露天煤礦開采強度大，地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石多為不同巖性的沉積巖，往往一 個臺階內(nèi)都要出現(xiàn)多種巖石，因此，目前尚沒有成功的預(yù)裂爆破案例。而現(xiàn)有 的預(yù)裂爆破方法存在邊幫巖石爆破時過于破碎而造成電鏟超挖，或爆破側(cè)沖不 到位而電伊無法挖到位的現(xiàn)象，邊幫犬牙交錯，邊坡保護總體情況不容樂觀。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，為露天礦開采過程 中對到界邊坡的保護提供一種預(yù)裂爆破方法，保護到界邊坡巖石的完整性和穩(wěn) 定性。以提高安全生產(chǎn)效率，保證礦山工作人員的生命安全。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明釆用預(yù)裂爆破的辦法，在開采區(qū)與到界邊坡
之間沿設(shè)計開挖輪廓穿一排小孔徑的預(yù)裂孔，在主炮孔和預(yù)裂孔之間與預(yù)裂孔 平行設(shè)計有緩沖孔。每個預(yù)裂孔內(nèi)通過傳爆線串聯(lián)至少一個起爆藥柱，該起爆 藥柱靠主炮孔一側(cè)布置，其上部釆用空氣間隔器間隔，并用巖粉回填。
所述主炮孔內(nèi)裝有銨油炸藥，通過非電導(dǎo)爆管連接起爆藥柱，反向起爆銨 油炸藥，其上部采用巖粉回填。
所述緩沖孔內(nèi)通過導(dǎo)爆管連接起爆藥柱，起爆炸藥。緩沖孔內(nèi)炸藥的裝藥高度為4一6米，其上部釆用巖粉回填。
所述主炮區(qū)與預(yù)裂孔的連接采用導(dǎo)爆雷管連接導(dǎo)爆索至預(yù)裂孔的前排，并
將預(yù)裂孔的傳爆線串聯(lián)起來。具體步驟為
1) 、首先確定預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)，實施穿孔作業(yè)；
2) 、根據(jù)穿孔參數(shù)確定與其相匹配的裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥成份、充填
高度和起爆方式，實施爆破作業(yè)。
所述預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)包括預(yù)裂孔的孔徑、孔距、孔深、穿孔標(biāo)準(zhǔn)等。預(yù)
裂爆破穿孔參數(shù)確定后，用推土機對預(yù)裂孔位置進行清理，達到平整、無虛量，
滿足鉆機穿孔的要求；給出最終邊界位置和高程；進行穿孔設(shè)計并進行現(xiàn)場放
線、定位及布孔，應(yīng)使預(yù)裂孔在一條直線上，然后實施穿孔作業(yè)。
上述穿孔作業(yè)完成后，選擇合理的裝藥結(jié)構(gòu)與參數(shù)是保證全部炸藥穩(wěn)定爆 轟，完全傳爆，不產(chǎn)生瞎炮、殘炮和帶炮的重要環(huán)節(jié)。本發(fā)明的預(yù)裂孔采用藥 串結(jié)構(gòu)，不連續(xù)裝藥形式，每隔一定間距將起爆藥柱串聯(lián)，綁扎在傳爆線上， 由傳爆線引爆所有起爆藥柱。鑒于大多數(shù)預(yù)裂孔均含水等問題，應(yīng)以抗水的起 爆藥柱為預(yù)裂孔爆破炸藥，并實現(xiàn)不偶合裝藥。
為減輕爆破震動對預(yù)裂孔的破壞并利于形成較平整的邊坡，本發(fā)明設(shè)計有 緩沖孔，該炮孔是距離預(yù)裂孔最近的一排炮孔，在主炮孔爆破后起爆，和預(yù)裂 孔爆破相互作用。


下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
圖l為預(yù)裂孔、主炮孔及緩沖孔剖面裝藥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi)-主炮孔；2-緩沖孔；3-預(yù)裂孔；4-起爆藥柱；5-導(dǎo)爆管；6-傳爆 線；7-間隔器；8-巖粉；9-炸藥。圖2為炮區(qū)起爆網(wǎng)絡(luò)及預(yù)裂孔、緩沖孔平面位置示意圖。
圖中A-炮區(qū)起爆雷管；l-主炮孔；2-緩沖孔；3-預(yù)裂孔；E-起爆預(yù)裂孔 雷管；K-導(dǎo)爆索。
具體實施方式
圖1、圖2給出了本發(fā)明所述預(yù)裂爆破方法的預(yù)裂孔、主炮孔及緩沖孔裝藥 結(jié)構(gòu)示意圖與起爆網(wǎng)絡(luò)及預(yù)裂孔、緩沖孔平面位置示意圖。在開釆區(qū)與到界邊 坡之間沿設(shè)計開挖輪廓穿一排小孔徑的預(yù)裂孔3,在主炮孔1與預(yù)裂孔3之間與 預(yù)裂孔3平行設(shè)計有緩沖孔2。每個預(yù)裂孔3內(nèi)通過傳爆線6串聯(lián)六個起爆藥柱 4,該起爆藥柱4靠主炮孔1一側(cè)布置，其上部釆用空氣間隔器7間隔，并用巖 粉8回填。充填高度是炮孔直徑的12-20倍。
所述主炮孔1內(nèi)裝有銨油炸藥9，通過一對非電導(dǎo)爆管5分別連接起爆藥柱 4，反向起爆銨油炸藥9，其上部釆用巖粉8回填。
所述緩沖孔2內(nèi)通過導(dǎo)爆管5連接起爆藥柱4，起爆炸藥9。緩沖孔2內(nèi)炸 藥9的裝藥高度為4一6米，其上部釆用巖粉8回填。
所述主炮區(qū)與預(yù)裂孔3的連接釆用導(dǎo)爆雷管E連接導(dǎo)爆索K至預(yù)裂孔3的 前排，并將預(yù)裂孔3的傳爆線6串聯(lián)起來。具體步驟為
1)、確定預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)，實施穿孔作業(yè)；
所述預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)包括預(yù)裂孔3的孔徑、孔距、孔深、穿孔標(biāo)準(zhǔn)等。 穿孔孔徑的確定，由于小直徑鉆孔對周圍巖石破壞范圍小，預(yù)裂面形狀容 易控制，使用專門的預(yù)裂穿孔設(shè)備，孔徑確定在40-100毫米之間。
鉆孔間距的確定，鉆孔間距確定的原則是能夠使裂縫貫通，同時又不出現(xiàn) 過度破壞。由于爆破巖面的質(zhì)量主要取決于炮孔間距，因此孔距的確定依據(jù)公 式a=(8--14)d計算，并根據(jù)巖石特性選取。式中a—-孔距；d—-孔徑。預(yù)裂孔3的孔深根據(jù)巖石情況和釆掘高度確定。如巖石較硬，可適當(dāng)超深， 但超深度不得超過l米。
預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)確定后，用推土機對預(yù)裂孔3的位置進行清理，達到平
整、無虛量，滿足鉆機穿孔的要求；給出最終邊界位置和高程；進行穿孔設(shè)計 并進行現(xiàn)場放線、定位及布孔，應(yīng)使預(yù)裂孔3在一條直線上，然后實施穿孔作 業(yè)。
2)、根據(jù)穿孔參數(shù)確定與其相匹配的裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥成份、充填
高度和起爆方式，實施爆破作業(yè)。
裝藥量確定的原則是保證起爆威力能貫通相鄰炮孔，同時不破壞孔壁。其
計算公式
△ x=0. 36crc"3*a。.67g/m
式中ere——為巖石極限抗壓強度。 a——孔距。
為保證預(yù)裂孔3貫通，結(jié)合巖石的硬度，需給予Ax—定的修正系數(shù)，該修 正系數(shù)為1—2.5。
合理的裝藥結(jié)構(gòu)與參數(shù)必須保證全部裝藥穩(wěn)定爆轟，完全傳爆，不產(chǎn)生瞎 炮、殘炮，保證按炮眼作用產(chǎn)生一定的爆破威力，而且盡可能工藝簡單。本發(fā) 明的預(yù)裂孔3釆用藥串結(jié)構(gòu)，不連續(xù)裝藥形式，每隔一定間距將六個起爆藥柱4 綁扎在傳爆線6上，由傳爆線6引爆所有起爆藥柱4。
不偶合系數(shù)的確定不偶合系數(shù)是指炮孔直徑與藥柱直徑的比值。在不偶 合情況下，爆炸作用從炸藥傳播到空氣，爆轟壓力嚴(yán)重衰減，降低了爆炸壓力 對預(yù)裂孔壁的沖擊作用，避免炮孔周圍巖石受到過度粉碎,有利于預(yù)裂孔3半孔 的形成，同時保證了邊坡巖體的完整性。因此不偶合裝藥系數(shù)按下式計算 KV=1+18. 32 ac_。.26 式中KV—一不偶合裝藥系數(shù)；ac—一巖石極限抗壓強度。 鑒于大多數(shù)預(yù)裂孔3均含水并考慮施工方便、高效，本發(fā)明通過傳爆線6
間隔串接起爆藥柱4的方法實現(xiàn)不偶合裝藥；起爆藥柱4全部靠主炮孔1 一側(cè)
布置。預(yù)裂孔3內(nèi)起爆藥柱4裝好后，即可進行充填。充填釆用空氣間隔器7，
上部回填巖粉8。充填高度與炮孔直徑有關(guān)，為炮孔直徑的12-20倍。
主炮孔1裝藥同正常深孔爆破一樣，用一對非電導(dǎo)爆管5分別連接起爆藥 柱4，反向起爆銨油炸藥9。主炮孔1采用巖粉8回填。
緩沖孔2是在主炮孔1起爆后最后爆破形成最終邊坡的一排炮孔。為減輕 爆破震動和形成較平整的邊坡，它的孔網(wǎng)參數(shù)要比主炮孔1適當(dāng)減小，每孔裝藥 量確定為主炮孔1的50%~60%。緩沖孔2與預(yù)裂孔3的排距為5米，與主炮孔1 排距為6米，緩沖孔2的行距為8米。
緩沖孔2裝藥量計算公式 QH=K*aH*bH*h*q0
式中K一一緩沖孔增加藥量系數(shù) K=1.2; a _ —緩沖孔同預(yù)裂孔間距m; bH—一緩沖孔與主爆孔間距m h—一臺階高度m; Qo—一標(biāo)準(zhǔn)裝藥系數(shù)0.4kg/m3。 緩沖孔2內(nèi)通過導(dǎo)爆管5連接起爆藥柱4,起爆炸藥9。裝藥高度根據(jù)巖性 情況定為4一6米。緩沖孔2采用巖粉8回填。
為了保證對預(yù)裂孔3的傳爆線6可靠的引爆并保證延時100ms左右，本發(fā) 明主炮區(qū)與預(yù)裂孔3的連接采用一發(fā)400亳秒延期導(dǎo)爆雷管E連接導(dǎo)爆索K至 預(yù)裂孔3的前排，并同預(yù)裂孔3的傳爆線16串聯(lián)起來。本發(fā)明對預(yù)裂孔3釆用不偶合裝藥結(jié)構(gòu)，減小裝藥量，在開挖區(qū)主炮孔爆 破之前爆破。當(dāng)相鄰兩炮孔起爆后，在兩炮孔周圍各自形成一個獨立的應(yīng)力場， 沿徑向應(yīng)力波呈園形傳播。如果同時起爆繼續(xù)傳播，則在兩炮孔之間應(yīng)力波發(fā) 生疊加，加強了炮孔連心面的切向拉應(yīng)力作用。由于炮孔之間較近，相鄰炮孔
形成應(yīng)力加強帶，為形成裂縫創(chuàng)造了有利條件。當(dāng)炮孔之間距離適當(dāng)，在炮孔 連心面切向拉應(yīng)力大于巖石的極限抗拉強度時，則將巖面拉斷，但不致破壞炮 孔壁面。由于炮孔內(nèi)裝藥爆炸后，在沖擊波和爆生氣體共同作用下兩炮孔形成
貫通裂縫。在這一排預(yù)裂孔間聯(lián)線的方向上形成一條平整的、寬度為1-2厘米
的預(yù)裂縫。
本發(fā)明所述方法適用于高速公里路塹、大型水電站、長期裸露的金屬礦山 等的爆破施工。保護到界巖體的完整性和穩(wěn)定性，預(yù)防滑坡事故的發(fā)生，為礦 山提供安全、良好的生產(chǎn)環(huán)境，具有很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1、一種預(yù)裂爆破辦法，其特征在于在開采區(qū)與到界邊坡之間沿設(shè)計開挖輪廓穿一排小孔徑的預(yù)裂孔(3)，在主炮孔(1)和預(yù)裂孔(3)之間與預(yù)裂孔(3)平行設(shè)計有緩沖孔(2)；每個預(yù)裂孔(3)內(nèi)通過傳爆線(6)串聯(lián)至少一個起爆藥柱(4)，該起爆藥柱(4)靠主炮孔(1)一側(cè)布置，其上部采用空氣間隔器(7)間隔，并用巖粉(8)回填，充填高度是炮孔直徑的12-20倍；所述主炮孔(1)內(nèi)裝有銨油炸藥(9)，通過非電導(dǎo)爆管(5)連接起爆藥柱(4)，反向起爆銨油炸藥(9)，其上部采用巖粉(8)回填；所述緩沖孔(2)內(nèi)通過導(dǎo)爆管(5)連接起爆藥柱(4)，起爆炸藥(9)，緩沖孔(2)內(nèi)炸藥(9)的裝藥高度為4—6米，其上部采用巖粉(8)回填；所述主炮區(qū)與預(yù)裂孔(3)的連接采用導(dǎo)爆雷管(E)連接導(dǎo)爆索(K)至預(yù)裂孔(3)的前排，并將預(yù)裂孔(3)的傳爆線(6)串聯(lián)起來；具體步驟是a)、確定預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)，實施穿孔作業(yè)；預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)包括預(yù)裂孔(3)的孔徑、孔距、孔深、穿孔標(biāo)準(zhǔn)等，預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)確定后，用推土機對預(yù)裂孔(3)的位置進行清理；給出最終邊界位置和高程；進行穿孔設(shè)計和現(xiàn)場放線、定位及布孔，然后實施穿孔作業(yè)。b)、根據(jù)穿孔參數(shù)確定與其相匹配的裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥成份、充填高度和起爆方式，實施爆破作業(yè)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的預(yù)裂爆破辦法，其特征在于所述穿孔孔徑為 40-100亳米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求
l所述的預(yù)裂爆破辦法，其特征在于所述鉆孔間距依據(jù) 公式a=(8--14)d，并根據(jù)巖石特性選取，其中a為孔距;d為孔徑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求
l所述的預(yù)裂爆破辦法，其特征在于本發(fā)明預(yù)裂孔(3) 釆用藥串結(jié)構(gòu)，不連續(xù)裝藥形式，每隔一定間距將起爆藥柱(4)綁扎在傳爆線(16)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求
l所述的預(yù)裂爆破辦法，其特征在于預(yù)裂孔(3)的裝 藥量根據(jù)公式Ax=0. 36a戶 a。'"g/m確定，其中ac為巖石極限抗壓強度，a 為孔距。
6、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的預(yù)裂爆破辦法，其特征在于緩沖孔(2)的裝 藥量根據(jù)公式QH^a^bH化^。確定，其中K代表緩沖孔(2 )增加藥量系數(shù)K=l. 2; & 代表緩沖孔(2)同預(yù)裂孔(3)的間距m; K代表緩沖孔(2)與主炮孔(1) 的間距m; h代表臺階髙度m; q。代表標(biāo)準(zhǔn)裝藥系數(shù)0.化g/m3。
專利摘要
一種預(yù)裂爆破辦法，在開采區(qū)與到界邊坡之間沿設(shè)計開挖輪廓穿一排小孔徑的預(yù)裂孔(3)，在主炮孔(1)和預(yù)裂孔(3)之間與預(yù)裂孔(3)平行設(shè)計有緩沖孔(2)。具體步驟是a)確定預(yù)裂爆破穿孔參數(shù)，實施穿孔作業(yè)。b)根據(jù)穿孔參數(shù)確定與其相匹配的裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥成份、充填高度和起爆方式，實施爆破作業(yè)。本發(fā)明所述方法適用于高速公路路塹、大型水電站、長期裸露的金屬礦山等的爆破施工。保護到界巖體的完整性和穩(wěn)定性，預(yù)防滑坡事故的發(fā)生，為礦山提供安全、良好的生產(chǎn)環(huán)境，具有很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號F42D3/04GKCN101441055SQ200810080296
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月31日
發(fā)明者喬殿紅, 寬 孫, 常永剛, 王根濤, 賀昌斌 申請人:中煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan