一种深孔爆破减振方法

技术领域

本发明属于露天铁矿深孔爆破技术领域，涉及一种深孔爆破减振方法。

背景技术

目前，大型露天矿山多采用深孔爆破，爆破效果的优劣对后续工艺流程及采选成本的影响至关重要。目前大多数露天矿山存在产生大块多、爆堆块度分布不合理等难题，导致矿山生产成本较高，同时爆破振动过大也会影响附属设备、建筑及对周边居民生活造成干扰。

一般认为，岩石的破碎是由冲击波和爆炸气体膨胀压力综合作用的结果。炸药在岩体中爆炸时所释放出的能量，通过爆炸应力波和爆轰气体膨胀压力的方式传递给岩石，使岩石产生破碎。但是，真正用于破碎岩石的能量只占炸药释放能量的极小部分，大部分能量都消耗在作无用功上，能量利用率一般不超过20％。不考虑爆炸时炸药的热化学损失，炸药爆炸产生的能量主要用于克服岩体中的凝聚力使岩体粉碎和破裂、克服岩体中的凝聚力和摩擦力使爆破范围内的岩石从母岩体中分离出来、将破碎岩块推移和抛掷及形成爆破地震波、空气冲击波、噪声和爆破飞石。在工程爆破中，造成岩石的过度粉碎，产生强烈的抛掷，形成强大爆破地震波、空气冲击波、噪声和爆破飞石均属无益消耗的爆炸功。理论和实践研究表明装药结构的改变可以引起炸药在炮孔方向的能量分布，从而影响爆炸能量的有效利用率。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种深孔爆破减振方法，通过在炮孔内分段装药，分段爆破，降低了炸药使用量及最大段药量，进而降低了爆破振动，改善爆破效果，爆破后没有底根，降低爆破成本，提高矿山经济效益。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

本发明一种深孔爆破减振装药结构，包括炮孔，所述炮孔由下而上分别设置为孔底支撑间隔段、下部炸药填充段、孔间支撑间隔段、孔间炸药填充段和岩粉填充段，所述孔底支撑间隔段和孔间支撑间隔段分别设置有若干支撑架，所述岩粉填充段通过填充岩粉形成，所述下部炸药填充段和孔间炸药填充段分别通过填充炸药形成，两个炸药填充段的顶部分别设置有起爆药包，所述起爆药包上连接有导爆索，导爆索延伸至炮孔外。

进一步地，所述支撑架包括两个间隔设置的支撑圆盘，两个支撑圆盘内侧中心位置通过支撑杆连接固定。

进一步地，所述支撑圆盘为木质圆盘，所述支撑杆为方木。

进一步地，所述支撑圆盘的直径为100mm，所述支撑杆的长度为1-1.5m。

进一步地，所述下部炸药填充段和孔间炸药填充段的炸药为多孔粒状铵油炸药或乳化炸药。

进一步地，所述炮孔的深度为14.5-15m，直径为250-310mm；所述岩粉填充段高度为6-7m，所述下部炸药填充段和孔间炸药填充段的高度分别为5.5-6m和1-1.5m。

本发明一种深孔爆破减振结构，由若干上述技术方案中所述的深孔爆破减振装药结构构成，各炮孔内两个起爆药包连接的导爆索上均连接有连接器，各连接器通过导爆索连接成炮区网络，炮区网络上连接有起爆器。

进一步地，所述炮孔以若干个为一排，各排炮孔均匀平行间隔设置，最外侧一排炮孔内各起爆药包上导爆索连接的连接器通过导爆索相连接，分别以该排炮孔中的若干炮孔内下部炸药填充段的起爆药包上导爆索连接的各连接器为起点，分别与其相邻一排炮孔中其中一个相邻炮孔内的各起爆药包上导爆索连接的连接器相连接，按此连接方式，各炮孔内下部炸药填充段的起爆药包上导爆索连接的连接器分别依次与相邻下一排炮孔中相邻的一个炮孔内各起爆药包上导爆索已连接的连接器相连接，形成所述炮区网络。

进一步地，每排炮孔的孔间距为8-9m，相邻两排炮孔的排间距为5.5-6m。

本发明解决技术问题的另一技术方案如下：

本发明一种深孔爆破减振方法，其步骤如下：

S1、在露天铁矿需要进行爆破的台阶，利用牙轮钻机进行各炮孔的穿孔作业，依据设计的爆破参数直至各炮孔穿孔作业完成，各炮孔由下而上按距离分别设置为孔底支撑间隔段、下部炸药填充段、孔间支撑间隔段、孔间炸药填充段和岩粉填充段；

S2、将若干支撑架通过细绳慢慢放入炮孔底部预先设计的间隔分段的位置，形成孔底支撑间隔段；

S3、向炮孔内孔底支撑间隔段顶部连续装入设计规定数量的炸药形成下部炸药填充段，在下部炸药填充段内设置起爆药包，并在起爆药包上连接导爆索；

S4、在下部炸药填充段顶部将若干支撑架用细绳慢慢放入孔间预先设计的间隔分段的位置，形成孔间支撑间隔段；

S5、在孔间支撑间隔段顶部连续装入设计规定数量的炸药形成孔间炸药填充段，并在孔间炸药填充段内设置起爆药包，并在起爆药包上连接导爆索；

S6、在孔间炸药填充段填充岩粉并形成岩粉填充段；

S7、依次循环，完成所有炮孔的填充工作；

S8、将各炮孔内各起爆药包上的导爆索分别连接连接器，将各连接器再通过导爆索连接形成炮区网络，在炮区网络上连接起爆器；

S9、利用起爆器起爆导爆索，分别引爆各起爆药包，进而分段引爆下部炸药填充段和孔间炸药填充段，完成爆破。

进一步地，所述支撑架包括两个间隔设置的支撑圆盘，两个支撑圆盘内侧中心位置通过支撑杆连接固定。

进一步地，所述支撑圆盘为木质圆盘，所述支撑杆为方木。

进一步地，所述支撑圆盘的直径为100mm，所述支撑杆的长度为1-1.5m。

进一步地，当炮孔为干孔时，所述下部炸药填充段和孔间炸药填充段采用多孔粒状铵油炸药或乳化炸药填充，当炮孔内有水时，下部炸药填充段和孔间炸药填充段乳化炸药填充。

进一步地，所述炮孔的深度为14.5-15m，直径为250-310mm；所述岩粉填充段高度为6-7m，所述下部炸药填充段和孔间炸药填充段的高度分别为5.5-6m和1-1.5m。

进一步地，所述炮孔以若干个为一排，各排炮孔均匀平行间隔设置，最外侧一排炮孔内各起爆药包上导爆索连接的连接器通过导爆索相连接，分别以该排炮孔中的若干炮孔内下部炸药填充段的起爆药包上导爆索连接的各连接器为起点，分别与其相邻一排炮孔中其中一个相邻炮孔内的各起爆药包上导爆索连接的连接器相连接，按此连接方式，各炮孔内下部炸药填充段的起爆药包上导爆索连接的连接器分别依次与相邻下一排炮孔中相邻的一个炮孔内各起爆药包上导爆索已连接的连接器相连接，形成所述炮区网络。

进一步地，每排炮孔的孔间距为8-9m，相邻两排炮孔的排间距为5.5-6m。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明一种深孔爆破减振装药结构以及减振结构设计新颖、合理，操作流程简单可靠，取材广泛，成本低廉，施工方便快捷，在保证爆破质量的情况下，可以达到很好的减振效果，便于大规模推广应用；

(2)本发明可在孔底支撑间隔段和孔间支撑间隔段利用空气或水间隔，提高了装药高度，同时利用水或空气作为药包爆炸与岩石之间的缓冲层，使冲击波能量均匀地传递到孔壁，延长了冲击波压力脉冲时间，有利于岩石的均匀破碎，显著改善了孔口填塞段爆破效果，降低大块率；

(3)本发明可以实现孔内分段装药，分段爆破，降低了最大段药量，进而降低了爆破振动，改善爆破效果，爆破后没有底根，降低爆破成本，提高矿山经济效益；

(4)本发明通过炮孔内装药结构的设计，安全性高，使用过程中既不会损坏爆破器材，产生盲炮等，也不会因施工引发爆破器材的爆炸，产生安全事故；

(5)本发明对炸药的形状要求较小，胶状乳化炸药和多孔粒状铵油炸药均能实现孔底或孔间间隔装药。

附图说明

图1是本发明中深孔爆破减振装药结构的结构示意图；

图2是本发明中支撑架的示意图；

图3是本发明炮孔分布的示意图；

图中：1、孔底支撑间隔段；2、支撑架；21、支撑圆盘；22、支撑杆；3、下部炸药填充段；4、起爆药包；5、孔间支撑间隔段；6、孔间炸药填充段；7、岩粉填充段；8、导爆索；9、连接器；10、起爆器；11、炮孔；12、炮区网络。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明一种深孔爆破减振装药结构，包括炮孔11，所述炮孔11由下而上分别设置为孔底支撑间隔段1、下部炸药填充段3、孔间支撑间隔段5、孔间炸药填充段6和岩粉填充段7；所述孔底支撑间隔段1和孔间支撑间隔段5分别设置有若干支撑架2，通过支撑架2的设置，可以实现在孔底和孔间形成以空气或水的间隔段；所述岩粉填充段7通过岩粉填充形成；所述下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6分别通过填充炸药形成，两个炸药填充段的顶部分别设置有起爆药包4，所述起爆药包4上连接有导爆索8，导爆索8延伸至炮孔11外。本实施例中，炮孔11孔底和孔间采用水间隔或空气间隔时，在炸药爆炸产生的应力波和爆生气体的共同作用下，其准静态压力的峰值随其作用膨胀体积的增大而相应下降，压缩应力波亦随其在介质中传播距离的增加而急剧衰减；因而，在采取合理的底部和中部的间隔时，能够降低爆轰作用的峰值压力，使能量延炮孔分布更趋合理，减小损失在压缩区的能量，提高能量利用率。深孔爆破空气间隔和水间隔减振结构，就是根据岩石的破碎机理和炸药能量突变时对周围介质产生干扰和破坏的原理，在炮孔底部采用低密度物质作为缓冲及储能物质的一种爆破新技术，这种爆破技术能更好的调节爆破过程，降低爆破初始压力，延长爆破作用时间，提高爆破能量利用率，从而起到减振的效果。

本实施例中，所述支撑架2包括两个间隔设置的支撑圆盘21，两个支撑圆盘21内侧中心位置通过支撑杆22连接固定。进一步地，所述支撑圆盘21为直径为100mm的木质圆盘，所述支撑杆22为长度为1-1.5m，边长3cm的方木，便于取材及制作，支撑杆22的长度也可以根据炮孔11内需要设置的间隔长度确定。

本实施例中，当炮孔11为干孔时，所述下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6的炸药采用多孔粒状铵油炸药或乳化炸药，当炮孔11内有水时，所述下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6的炸药采用乳化炸药。

本实施例中，所述炮孔11的深度为14.5-15m，直径为250-310mm；所述岩粉填充段高度为6-7m，所述下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6的高度分别为5.5-6m和1-1.5m。

实施例2：

如图1至图3所示，本发明一种深孔爆破减振结构，由若干实施例1所述的深孔爆破减振装药结构构成，各炮孔11内两个起爆药包4连接的导爆索8上均连接有连接器9，各连接器9通过导爆索8连接成炮区网络12，炮区网络12上连接有起爆器10。

进一步地，可将各炮孔11通过导爆索8连接起来实现逐孔微差爆破，具体为：所述炮孔11以若干个为一排，相邻炮孔11间距8-9m，各排炮孔11均匀平行间隔设置，相邻两排炮孔11的排间距5.5-6m，最外侧一排炮孔11内各起爆药包4上导爆索8连接的连接器9通过导爆索8相连接，分别以该排炮孔11中的若干炮孔11内下部炸药填充段3的起爆药包4上导爆索8连接的各连接器9为起点，分别与其相邻一排炮孔11中其中一个相邻炮孔11内的各起爆药包4上导爆索8连接的连接器9相连接，按此连接方式，各炮孔11内下部炸药填充段3的起爆药包4上导爆索8连接的连接器9分别依次与相邻下一排炮孔11中相邻的一个炮孔11内各起爆药包4上导爆索8已连接的连接器9相连接，形成所述炮区网络12。本实施例中，该炮区网络12包括一条主线和若干分支，起爆器10连接在主线的一端，起爆器10起爆导爆索8后，按图3中箭头方向沿主线再到各分支实现逐孔微差爆破。

实施例3：

如图1-图3所示，本发明一种深孔爆破减振方法，步骤如下：

S1、在露天铁矿需要进行爆破的台阶，根据爆破要求确定各炮孔11的位置，利用牙轮钻机进行各炮孔11的穿孔作业，依据设计的爆破参数直至各炮孔11穿孔作业完成，炮孔11的深度通常设置为14.5-15m，直径为250-310mm，每个炮孔11由下而上分别设置为孔底支撑间隔段1、下部炸药填充段3、孔间支撑间隔段5、孔间炸药填充段6和岩粉填充段7；

S2、将若干支撑架2通过细绳慢慢放入炮孔11底部预先设计的间隔分段的位置，形成孔底支撑间隔段1；进一步地，所述支撑架2可通过两个间隔设置的支撑圆盘21并两个支撑圆盘21内侧中心位置连接支撑杆22来实现，所述支撑圆盘21可采用直径为100mm木质圆盘，所述支撑杆22可采用长度为1-1.5m，边长为3cm的方木进行制作，取材制作方便，同时下放进炮孔11时也非常方便。

S3、向炮孔11内孔底支撑间隔段1顶部连续装入设计规定数量的炸药形成下部炸药填充段3，在下部炸药填充段3内设置起爆药包4，并在起爆药包4上连接导爆索8；

S4、在下部炸药填充段3顶部将若干支撑架2用细绳慢慢放入孔间预先设计的间隔分段的位置，形成孔间支撑间隔段5；

S5、在孔间支撑间隔段5顶部连续装入设计规定数量的炸药形成孔间炸药填充段6，并在孔间炸药填充段6内设置起爆药包4，并在起爆药包4上连接导爆索8；

S6、在孔间炸药填充段6填充岩粉并形成岩粉填充段7；

S7、依次循环，完成所有炮孔11的填充工作；

S8、将各炮孔11内各起爆药包4上的导爆索8分别连接连接器9，将各连接器9再通过导爆索8连接形成炮区网络12，在炮区网络12上连接起爆器10；

S9、利用起爆器10起爆导爆索8，分别引爆各起爆药包4，进而分段引爆下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6，完成爆破。

该方法中，当炮孔11为干孔或有水时，可以实现在孔底支撑间隔段1和孔间支撑间隔段5处形成以空气或水的间隔段，在炸药爆炸产生的应力波和爆生气体的共同作用下，其准静态压力的峰值随其作用膨胀体积的增大而相应下降，压缩应力波亦随其在介质中传播距离的增加而急剧衰减；因而，在采取合理的底部和中部的间隔时，能够降低爆轰作用的峰值压力，使能量延炮孔分布更趋合理，减小损失在压缩区的能量，提高能量利用率。深孔爆破空气间隔和水间隔减振结构，就是根据岩石的破碎机理和炸药能量突变时对周围介质产生干扰和破坏的原理，在炮孔底部采用低密度物质作为缓冲及储能物质的一种爆破新技术，这种爆破技术能更好的调节爆破过程，降低爆破初始压力，延长爆破作用时间，提高爆破能量利用率，从而起到减震的效果。

本实施例中，当炮孔11为干孔时，所述下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6采用多孔粒状铵油炸药或乳化炸药填充，当炮孔11内有水时，下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6乳化炸药填充。

本实施例中，所述岩粉填充段7高度为6-7m，所述下部炸药填充段3和孔间炸药填充段6的高度分别为5.5-6m和1-1.5m。

为进一步提升爆破效果，所述炮孔11以若干个为一排，相邻炮孔11间距8-9m，各排炮孔11均匀平行间隔设置，相邻两排炮孔11的排间距5.5-6m，最外侧一排炮孔11内各起爆药包4上导爆索8连接的连接器9通过导爆索8相连接，分别以该排炮孔11中的若干炮孔11内下部炸药填充段3的起爆药包4上导爆索8连接的各连接器9为起点，分别与其相邻一排炮孔11中其中一个相邻炮孔11内的各起爆药包4上导爆索8连接的连接器9相连接，按此连接方式，各炮孔11内下部炸药填充段3的起爆药包4上导爆索8连接的连接器9分别依次与相邻下一排炮孔11中相邻的一个炮孔11内各起爆药包4上导爆索8已连接的连接器9相连接，形成所述炮区网络12，该炮区网络12包括一条主线和若干分支，起爆器10连接在主线的一端，通过该炮区网络12进行逐孔微差起爆。