硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法，其方法步驟為：（1）在擬開(kāi)掘天井工作面的中心位置下向鉆爆破中心孔，再以爆破中心孔為中心的圓周上鉆若干空孔；（2）爆破中心孔采用VCR法實(shí)施中心單孔分次爆破，形成中心導(dǎo)硐；（3）以中心導(dǎo)硐為自由空間，利用側(cè)向崩落炮孔實(shí)施分段同次側(cè)向爆破快速掘井；所述側(cè)向崩落炮孔布置的圈徑按照式（I）計(jì)算，孔數(shù)按照式（II）計(jì)算。本發(fā)明先用VCR法鉆設(shè)以爆破炮孔，利用下部空間自由面和周圍孔的補(bǔ)償空間快速形成天井中心導(dǎo)硐，然后利用中心導(dǎo)硐外側(cè)炮孔實(shí)施側(cè)向爆破一次成井；可實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)掘切割天井、充填天井及措施井等簡(jiǎn)易豎井工程；為井下礦石大規(guī)模協(xié)同開(kāi)采創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，保障礦石供給速度。
【專利說(shuō)明】
硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種礦山開(kāi)掘技術(shù)，尤其是一種硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，冶金礦山經(jīng)濟(jì)環(huán)境整體下滑，鐵精粉價(jià)格斷崖式下跌，國(guó)際巨頭逆勢(shì)增 產(chǎn)。為擺脫對(duì)外礦體資源的依賴，我國(guó)正加快步伐推進(jìn)大規(guī)模高效開(kāi)采技術(shù)的研究。然而， 為了超大能力開(kāi)采所需采礦方法中的切割天井、充填天井及措施井等工程的爆破開(kāi)掘技術(shù) 還沒(méi)有明顯的改進(jìn)。尤其是對(duì)硬巖、夾制性較大的礦巖條件，爆破技術(shù)在一些礦山的應(yīng)用仍 沿用傳統(tǒng)的單一爬罐法、VCR法、下向短掘法等，阻礙了施工速度。
[0003] 常規(guī)深孔掘天井的方法有兩類，一是空孔掏槽法，二是漏斗爆破法?？湛滋筒坌枰?鉆鑿很多空孔提供側(cè)向自由爆破空間，深孔鉆鑿效率低，而且偏心率很難掌控;漏斗爆破法 工藝復(fù)雜，需要對(duì)裝藥、填砂等工序反復(fù)測(cè)量，易造成堵孔現(xiàn)象，分層炮孔多、爆破連線要求 高，最后一次爆破安全性差，分層分次爆破次數(shù)多。常規(guī)潛孔掘天井的爆破方法有吊罐法、 爬罐法、下向掘進(jìn)法，開(kāi)掘速度比照深孔掘井法慢、且安全性差。
[0004] 因此，需要一種適應(yīng)于硬巖條件下的快速爆破開(kāi)掘天井技術(shù)來(lái)滿足未來(lái)礦山大規(guī) 模開(kāi)采的協(xié)同要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：（1)在擬開(kāi)掘天井工作面的中 心位置下向鉆爆破中心孔，再以爆破中心孔為中心的圓周上鉆若干空孔； (2) 爆破中心孔采用VCR法實(shí)施中心單孔分次爆破，形成中心導(dǎo)硐； (3) 以中心導(dǎo)硐為自由空間，利用側(cè)向崩落炮孔實(shí)施分段同次側(cè)向爆破快速掘井;所述 側(cè)向崩落炮孔布置的圈徑按照式(I)計(jì)算，孔數(shù)按照式(II)計(jì)算；
式中：i=l、2、3. . .η; k為礦巖松散系數(shù)； Di側(cè)向崩落炮孔的第i圈圈徑，m; Do表示與爆破中心孔平行的空孔的圈徑，為0.8m~1.2m; &為各圈側(cè)向崩落炮孔的個(gè)數(shù)； m為密集系數(shù)，取1~2。
[0007] 本發(fā)明所述步驟（1)中，爆破中心孔的直徑為120mm~150mm，在400mm~600mm的圓 周上鉆4~6個(gè)與爆破中心孔豎向平行且同孔徑的。
[0008] 本發(fā)明所述步驟（2)中，爆破時(shí)的單次裝藥長(zhǎng)度700mm~900mm，藥包埋置深度 800mm~1500mm，單次爆破層高為1.5m~2m。
[0009] 本發(fā)明所述步驟(2)中，經(jīng)過(guò)10~15次爆破可形成20m~30m深的導(dǎo)硐。
[0010] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明根據(jù)擬施工開(kāi)掘天井輪廓尺 寸，先在天井中心鉆設(shè)爆破炮孔(爆破中心孔及空孔），利用下部空間自由面和周圍孔的補(bǔ) 償空間采用VCR法爆破中心孔快速形成天井中心導(dǎo)硐，然后利用中心導(dǎo)硐外側(cè)炮孔實(shí)施側(cè) 向爆破一次成井;可實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)掘切割天井、充填天井及措施井等簡(jiǎn)易豎井工程;本方法開(kāi) 掘的切割天井可為井下礦石大規(guī)模協(xié)同開(kāi)采創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，保障礦石供給速度。
[0011] 本發(fā)明綜合了深孔法中空孔掏槽和漏斗爆破法的優(yōu)點(diǎn)，以中心孔爆破快速在天井 中心處形成導(dǎo)硐，然后利用外圈側(cè)向深孔一次側(cè)向爆破崩落成井，有效地縮短了成井時(shí)間， 安全性和高效性均較常規(guī)方法好。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0013]圖1是本發(fā)明爆破炮孔布設(shè)不意圖； 圖2是本發(fā)明側(cè)向炮孔布設(shè)圈示意圖。
[0014]圖中：1 一爆破中心孔;2-空孔;3-側(cè)向崩落炮孔;〇 -與爆破中心孔平行的空 孔的圈徑一第一圈側(cè)向崩落炮孔的圈徑;-第二圈側(cè)向崩落炮孔的圈徑;-第 三圈側(cè)向崩落炮孔的圈徑。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法適用于硬巖簡(jiǎn)易天井（長(zhǎng)度20m~30m)的爆破 掘進(jìn)工程；圖1、2所示，本方法步驟為：（1)在擬開(kāi)掘天井工作面的中心位置下向鉆120mm~ 150mm直徑的爆破中心孔1;再以爆破中心孔1為中心，在半徑400mm~600mm的圓周上鉆4~6 個(gè)與爆破中心孔1豎向平行的空孔2,空孔2與爆破中心孔1孔徑相同。
[0016] (2)待掘天井正下方的巷道為自由空間，以4~6個(gè)空孔2為側(cè)向補(bǔ)償空間，運(yùn)用VCR 法（大直徑深孔球狀藥包由下而上爆破）實(shí)施中心單孔分次爆破，單次裝藥長(zhǎng)度700mm~ 900mm，藥包埋置深度800mm~1500mm，單次爆破層高為1.5m~2m;經(jīng)過(guò)10~15次爆破可形成 20m~30m深的中心導(dǎo)硐，中心導(dǎo)硐的半徑為400mm~600mm。所述巷道為天井開(kāi)掘前施工完 成的切割巷道。
[0017] (3)用側(cè)向崩落炮孔以導(dǎo)硐和下部巷道為自由空間進(jìn)行爆破，側(cè)向崩落炮孔3布置 的圈徑由式(I)計(jì)算：
其中：i=l、2、3. . .η; 女為礦巖松散系數(shù)； Pi側(cè)向崩落炮孔的第i圈圈徑，m; P 〇表示與爆破中心孔平行的空孔圈徑，為0.8m~1.2m。
[0018] (4)根據(jù)式（I)計(jì)算出側(cè)向崩落炮孔3的圈徑值，依此設(shè)計(jì)側(cè)向崩落炮孔3-次爆 破，若第一圈側(cè)向崩落炮孔的圈徑不能達(dá)到天井尺寸規(guī)格，則按照公式迭代計(jì)算第二圈 、第三圈...第η圈側(cè)向崩落炮孔的圈徑/η，直到滿足天井尺寸規(guī)格，圈內(nèi)炮孔同 段，不同圈分段同次爆破。各圈側(cè)向崩落炮孔3的孔間距按照式(II)計(jì)算：
其中： Λ^·為各圈側(cè)向崩落炮孔的個(gè)數(shù)； 汐i意義同上； ?為密集系數(shù)，取1~2。
[0019] 實(shí)施例：某黃金礦山在空區(qū)上部開(kāi)掘一條通向地表的充填井，井徑2m，采用地質(zhì)鉆 進(jìn)行鉆孔，孔徑150mm。該金礦巖石較硬，松散系數(shù)1.3~1.5,充填井爆破采用乳化炸藥，炸 藥密度1007kg/m 3,藥包直徑120mm。
[0020] 取松散系數(shù)k=l .4,天井中心利用地質(zhì)鉆鉆一 150mm直徑VCR法炮孔(爆破中心孔）， 在周圍距離中心500mm(D〇的二分之一，取D〇=lm)的圓周上均勻布置5個(gè)空孔。實(shí)施VCR法爆 破，單次裝藥長(zhǎng)度700mm~900mm，藥包埋置深度800mm~1500mm，單次爆破層高為1.5m~2m。
[0021] 利用公式（I)計(jì)算出D1=l.87m，即布設(shè)一圈側(cè)向崩落炮孔可基本滿足2m直徑充填 井尺寸規(guī)格的要求。
[0022]側(cè)向炮孔圈布孔密集系數(shù)取1.5,利用公式（II)計(jì)算出第一圈炮孔數(shù)量為9個(gè);將9 個(gè)炮孔均勻布置在第一圈。
[0023]最終利用本方法所設(shè)計(jì)的爆破參數(shù)，快速開(kāi)掘了地表充填井，有效及時(shí)的對(duì)空區(qū) 進(jìn)行了充填，避免空區(qū)災(zāi)害事故的發(fā)生。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法，其特征在于，其方法步驟為：（1)在擬開(kāi)掘天 井工作面的中屯、位置下向鉆爆破中屯、孔（1)，再W爆破中屯、孔（1)為中屯、的圓周上鉆若干空 孔U); (2 )爆破中屯、孔（1)采用VCR法實(shí)施中屯、單孔分次爆破，形成中屯、導(dǎo)砸； (3) W中屯、導(dǎo)砸為自由空間，利用側(cè)向崩落炮孔(3)實(shí)施分段同次側(cè)向爆破快速掘井； 所述側(cè)向崩落炮孔(3)的圈徑按照式(I)計(jì)算，孔數(shù)按照式(II)計(jì)算；式中：i=l、2、3. . .η; k為礦巖松散系數(shù)； 化側(cè)向崩落炮孔的第i圈圈徑，m; D質(zhì)示與爆破中屯、孔平行的空孔的圈徑，為0.8m~1.2m; Ni為各圈側(cè)向崩落炮孔的個(gè)數(shù)； m為密集系數(shù)，取1~2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟（1) 中，爆破中屯、孔（1)的直徑為120mm~150mm，在400mm~600mm的圓周上鉆4~6個(gè)與爆破中屯、 孔豎向平行且同孔徑的空孔(2)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟(2) 中，爆破時(shí)的單次裝藥長(zhǎng)度700mm~900mm，藥包埋置深度800mm~1500mm，單次爆破層高為 1.5m~2m〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的硬巖快速開(kāi)掘天井爆破設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步 驟(2)中，經(jīng)過(guò)10~15次爆破可形成20m~30m深的導(dǎo)砸。
【文檔編號(hào)】E21D1/00GK106089212SQ201610568150
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】翟會(huì)超, 南世卿, 胡巍巍
【申請(qǐng)人】河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司