高大采场轮廓控制爆破方法

技术领域

本发明涉及矿山开采技术领域，尤其涉及一种高大采场轮廓控制爆破方法。

背景技术

在矿山充填开采方法中，空场嗣后充填采矿法具有生产能力大、机械化程度高、采矿成本低等优势，广泛应用于厚大矿体的开采。该采矿法通常将矿块划分为矿房和矿柱采场，两步骤中深孔爆破回采；在一步骤矿房开采时钻孔和装药量控制不当可能出现边界超挖和欠挖，凹凸不平，悬空的大块高空冒落影响出矿，导致二步骤回采时则面临凹陷和凸出的充填体边界，贫损率增大的同时存在充填体垮塌的风险。采取预留矿壁避免充填体揭露的方法的缺点是矿石损失量大，矿壁自立性差、整体塌落的风险大。因此，有必要在一步骤回采时即对爆破进行控制。

目前，在矿山采掘工作中，中深孔爆破在阶段矿房采矿方法中应用广泛，其炸药单耗低、作业条件安全、生产能力大等优点；但是大部分中深孔爆破采用大直径、高猛度、高爆速、高威力的乳化球形药包炸药，爆破振动对采场边界造成严重破坏；尤其是矿柱回采过程中，采用中深孔爆破会严重破坏胶结充填体，在开采的矿石中混入大量的充填体，从而增加矿石的贫化和选矿的难度。

现有技术中主要从炮孔布置和装药控制两个角度解决采场边界平整性问题，前者将扇形孔改为平行于边界的垂直孔，后者则将“多打孔，少装药”的光面和预裂控制爆破技术应用边界孔的爆破。在边界布置密集炮孔的同时为减少爆破威力需沿炮孔孔长方向间隔装药，相应地该装药方式的缺点是药量的不均匀分布导致爆破能量的不均匀，从而影响边界的平整度。

有鉴于此，有必要设计一种改进的高大采场轮廓控制爆破方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高大采场轮廓控制爆破方法，沿采场两边界布置间隔的大直径空孔和小直径不耦合装药孔，实现边界岩体沿孔长方向均匀劈裂成缝，达到采场轮廓控制的目的；小直径不耦合装药孔的装药结构采用半圆柱形筒，将导爆管和导爆索埋在筒中避免磨损，炸药半卡在筒中并固定，增加装药结构推送入孔过程的稳固性；多根半圆柱形筒提前绑扎好炸药后在孔口相互绑扎以接力的方式推药入孔，提高装药效率。本发明工艺简单，切实可行，具有推广应用的价值。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种高大采场轮廓控制爆破方法，包括以下步骤：

S1、将待开采的盘区划分若干个采场，所述采场底部一侧设置分段巷道；对所述采场进行一步骤回采，从所述分段巷道向每个所述采场垂直掘进采场联络巷道、拉底巷道，以及在所述采场顶部布置与所述分段巷道垂直的预控顶巷道；在所述拉底巷道的端部向上掘进切割天井，连通所述拉底巷道和所述预控顶巷道；

S2、在所述切割天井贯穿的区域，以所述切割天井的直径为宽度形成切割立槽区，在所述切割立槽区施工竖直的平行炮孔，采用多排分段一次爆破形成切割立槽，作为后续采场的爆破补偿空间；

S3、将采场后续爆破区域划分为侧崩一区和侧崩二区，所述侧崩一区靠近所述爆破补偿空间；在侧崩区的边帮间隔布置大直径空孔和小直径不耦合装药孔，在侧崩区的内部布置主爆孔；对所述小直径不耦合装药孔进行不耦合装药，对所述主爆孔进行连续装药；

S4、进行爆破，起爆顺序为所述侧崩区的小直径不耦合装药孔超前于所述主爆孔起爆；且所述侧崩一区爆破后，进行部分出矿，继续按照所述起爆顺序进行侧崩二区的爆破作业；一步骤回采完成后，二步骤回采按照S1～S4的步骤进行，直至所述采场爆破并回采完成。

作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述不耦合装药的方式为：将不耦合装药结构推送入所述小直径不耦合装药孔中；其中，所述不耦合装药结构包括半圆柱形筒裹挟的间隔设置的若干炸药、以及连接所述炸药的起爆器材，所述起爆器材埋藏于所述半圆柱形筒中，避免磨损。

作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述大直径空孔和所述小直径不耦合装药孔的间距为所述主爆孔间距的0.4～0.6倍。

作为本发明的进一步改进，所述不耦合装药过程中，在一根所述半圆柱形筒即将全部推入所述小直径不耦合装药孔中之前，下一根半圆柱形筒和已推入孔中的所述半圆柱形筒首尾绑扎相连，并继续推入炮孔，直至达到所述炮孔设计的装药长度。

作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述采场后续爆破区域根据所述爆破补偿空间的大小划分若干侧崩区，即所述侧崩二区远离所述爆破补偿空间的区域还设置若干个侧崩区，若干个所述侧崩区根据与所述爆破补偿空间距离，由近及远依次爆破。

作为本发明的进一步改进，所述起爆器材包括依次连接所述炸药的导爆索、在所述半圆柱形筒一端的炸药中设置的雷管、以及一端连接所述雷管的导爆管；所述导爆管未连接所述雷管一端延伸至所述半圆柱形筒的另一端的外侧。

作为本发明的进一步改进，在装药时，所述半圆柱筒设置所述雷管的一端先进入炮孔中，导爆管伸出的一端后进入炮孔。

作为本发明的进一步改进，所述导爆索和所述导爆管皆由固定件固定于所述炸药上，并埋藏于所述半圆柱形筒中。

作为本发明的进一步改进，所述不耦合装药结构在达到所述小直径不耦合装药孔设计的装药长度后，在所述炮孔的孔口设置堵塞物进行炮孔堵塞。

作为本发明的进一步改进，在所述盘区内，所述分段巷道远离所述采场联络巷道的一侧还设有用于出矿的中段溜井。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种高大采场轮廓控制爆破方法，通过在采场的侧崩区两边界布置间隔的大直径空孔和小直径不耦合装药孔，实现边界岩体沿孔长方向均匀劈裂成缝，达到采场轮廓控制的目的，同时减少了不耦合装药工作量；小直径不耦合装药孔的装药结构采用半圆柱形筒裹挟间隔设置的炸药，并将导爆管和导爆索埋在筒中避免磨损，炸药半卡在筒中并固定，可增加不耦合装药结构在推送入炮孔过程的稳固性；多根半圆柱形筒提前绑扎好炸药和起爆器材后，在孔口相互绑扎以接力的方式推入炮孔，可提高装药效率。本发明工艺简单，切实可行，具有推广应用的价值。

2、本发明在采场侧崩区两边界设置间隔的大直径空孔和小直径不耦合装药孔，空孔与小直径不耦合装药孔的间隔设计结构能够降低线装药密度、从而减弱爆破振动对采场边界的破坏，实现控制采场边界、减少过爆破的目的。另外，不耦合装药结构的设计，在炸药中间形成空气间隔段，既能够保证矿体充分爆破，又能保证采场两侧边界保持完整，不受到爆破应力波的破坏，还达到充分利用爆破能量的目的，有利于降低矿山爆破的成本，提高经济效益。

3、本发明采用侧崩区的小直径不耦合装药孔超前于主爆孔起爆的爆破顺序，小直径不耦合装药孔先爆破，形成了具有一定宽度的裂隙和附加自由面，为后期主爆孔的爆破提供了有利爆破条件，达到最佳爆破效果；且根据距离爆破补偿空间距离由近及远依次对侧崩区进行爆破，起到出矿便捷的效果，可提高采场的整体采矿效率。

附图说明

图1为本发明的高大采场轮廓控制爆破方法的采场及炮孔布置示意图。

图2为图1中的Ⅱ-Ⅱ方向的视图。

图3为图1中的Ⅲ-Ⅲ方向的视图。

图4为本发明的小直径不耦合装药孔中装药结构的示意图。

图5为图4中的B-B方向的视图。

附图标记

1-采场；2-分段巷道；3-采场联络巷道；4-拉底巷道；5-预控顶巷道；6-切割天井；7-切割立槽区；71-平行炮孔；8-侧崩一区；9-侧崩二区；10-大直径空孔；11-小直径不耦合装药孔；12-主爆孔；13-半圆柱形筒；14-起爆器材；141-导爆索；142-雷管；143-导爆管；15-炸药；16-中段溜井；17-堵塞物；18-固定件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1～3所示，一种高大采场轮廓控制爆破方法，包括以下步骤：

S1、将待开采的盘区划分若干个采场1，采场1底部一侧设置分段巷道2，对采场1进行一步骤回采，从分段巷道2向每个采场1垂直掘进采场联络巷道3、拉底巷道4，以及在采场顶部布置与分段巷道2垂直的预控顶巷道5；在拉底巷道4端部向上掘进切割天井6，连通拉底巷道4和预控顶巷道5；

S2、在切割天井6贯穿的区域，以切割天井6的直径为宽度形成切割立槽区7，在切割立槽区7施工竖直的平行炮孔71，采用多排分段一次爆破形成切割立槽，作为后续采场的爆破补偿空间；

S3、将采场后续爆破区域划分为侧崩一区8和侧崩二区9，侧崩一区8靠近爆破补偿空间；在侧崩区的边帮间隔布置大直径空孔10和小直径不耦合装药孔11，在侧崩区的内部布置主爆孔12；对小直径不耦合装药孔11进行不耦合装药，对主爆孔12进行连续装药；其中，不耦合装药的方式为将不耦合装药结构推送入小直径不耦合装药孔11中；

特别地，大直径空孔10和小直径不耦合装药孔11的间距为主爆孔12间距的1/2左右。大直径空孔10与小直径不耦合装药孔11的间隔设计结构能够降低线装药密度，从而减弱爆破振动对采场1边界的破坏，实现控制采场1边界、减少过爆破的目的。

请参阅图4～5所示，不耦合装药结构包括半圆柱形筒13裹挟的间隔设置的若干炸药15、以及连接炸药15的起爆器材14，起爆器材14埋藏于半圆柱形筒13中，避免磨损。起爆器材14包括依次连接炸药15的导爆索141、在半圆柱形筒13一端的炸药15中设置的雷管142、以及一端连接雷管142的导爆管143；导爆管143未连接雷管142一端延伸至半圆柱形筒13的另一端的外侧。导爆索141和导爆管143皆由固定件18固定于炸药15上，并隐藏于半圆柱形筒13中。不耦合装药结构的设计，在炸药中间形成空气间隔段，既能够保证矿体能够充分爆破，又能保证采场1两侧边界保持完整，不受到爆破应力波的破坏，还达到充分利用爆破能量的目的，有利于降低矿山爆破的成本，提高经济效益。

在具体的实施例中，在装药时，半圆柱筒13设置雷管142的一端先进入炮孔中，导爆管143伸出的一端后进入炮孔；在一些实施例中，半圆柱筒13可采用半边竹筒；固定件18可采用绑扎胶带或者塑性卡扣。

S4、进行爆破，起爆的顺序为侧崩区的小直径不耦合装药孔11超前于主爆孔12起爆；且侧崩一区8爆破后，进行部分出矿，继续按照侧崩一区8的爆破顺序进行侧崩二区9的爆破作业，一步骤回采完成后，二步骤回采按照S1～S4的步骤进行爆破回采，直至采场1爆破并回采完成；

其中，在盘区内的分段巷道2远离采场联络巷道3的一侧还设有用于出矿的中段溜井16；侧崩一区8爆破后，进行部分出矿，即通过中段溜井16进行出矿。

具体地，在实际矿山开采中，采场1的后续爆破区域根据爆破补偿空间的大小划分若干侧崩区，即侧崩二区9远离爆破补偿空间的区域还设置若干个侧崩区，若干个侧崩区根据与爆破补偿空间距离，由近及远依次爆破。

本发明在不耦合装药过程中，在一根半圆柱形筒13即将全部推入小直径不耦合装药孔11孔中之前，下一根半圆柱形筒13和已推入孔中的半圆柱形筒13首尾绑扎相连，并继续推入炮孔，直至达到炮孔设计的装药长度。多根半圆柱形筒13提前绑扎好炸药15和起爆器材14后，在小直径不耦合装药孔11的孔口相互绑扎以接力的方式推入炮孔，可提高装药效率。不耦合装药结构在达到小直径不耦合装药孔11设计的装药长度后，在炮孔的孔口设置堵塞物17进行炮孔堵塞。

在一些具体的实施例中，炸药15为长条状或长圆柱状；小直径不耦合装药孔11孔口的堵塞物17可以为编织袋和炮泥中的一种或多种。

实施例1

本实施1提供了一种高大采场轮廓控制爆破方法，包括以下步骤：

S1、在两侧皆为充填体的环境下回采二步骤采场1，自分段巷道2向采场1垂直掘进采场联络巷道3，然后采用光面爆破方式形成底部拉底巷道4和顶部的预控顶巷道5，在拉底巷道4端部向上掘进切割天井7，连通拉底巷道4和预控顶巷道5；

S2、在切割天井6贯穿的区域，以切割天井6的直径为宽度形成切割立槽区7，在切割立槽区7施工竖直的平行炮孔71，在常规方式装药后，采用多排分段一次爆破形成切割立槽，作为后续采场的爆破补偿空间；

S3、根据切割立槽区7补偿空间的大小将采场后续爆破区域划分成侧崩一区8和侧崩二区9，侧崩一区8靠近爆破补偿空间；侧崩区边帮爆破采用预裂爆破方式，具体为在侧崩区的边帮间隔布置大直径空孔10和小直径不耦合装药孔11，在侧崩区的内部布置主爆孔12，其中大直径空孔10和小直径不耦合装药孔11的间距为主爆孔12间距的1/2；对小直径不耦合装药孔11进行不耦合装药，对主爆孔12进行连续装药；

其中，不耦合装药的方式为将不耦合装药结构推送入小直径不耦合装药孔11中；具体为将雷管142插入条状的炸药15中，用固定件18胶带固定好作为起爆药，并绑扎在半边小直径竹筒的一端；然后沿竹筒连续绑扎条状的炸药15，并将导爆管143和导爆索141埋设在竹筒内以防磨损破坏；单个炮孔所需的条状的炸药15绑扎在多根竹筒完毕后，将绑扎有起爆药的竹筒推入孔中，在即将全部推入孔中之前将下一根竹筒和已推入孔中的竹筒绑扎在一起首尾相连，然后继续推竹筒入孔，直至达到炮孔设计的装药长度；

S4、全部装药完毕后，采用编织袋和炮泥进行孔口堵塞，再进行爆破；起爆的顺序为侧崩区的小直径不耦合装药孔11超前于主爆孔12起爆；且侧崩一区8爆破后，通过中段溜井16进行部分出矿，继续按照侧崩一区8的爆破顺序进行侧崩二区9的爆破作业，直至采场1爆破完成。

综上所述，本发明提供了一种高大采场轮廓控制爆破方法，通过在采场的侧崩区两边界布置间隔的大直径空孔和小直径不耦合装药孔，实现边界岩体沿孔长方向均匀劈裂成缝，达到采场轮廓控制的目的，同时减少不耦合装药工作量；小直径不耦合装药孔的装药结构采用半圆柱形筒裹挟间隔设置的炸药，并将导爆管和导爆索埋在筒中避免磨损，炸药半卡在筒中并固定，可增加不耦合装药结构在推送入炮孔过程的稳固性；多根半圆柱形筒提前绑扎好炸药和起爆器材后，在孔口相互绑扎以接力的方式推入炮孔，可提高装药效率。空孔与小直径不耦合装药孔的间隔设计结构能够降低线装药密度、从而减弱爆破振动对采场边界的破坏，实现控制采场边界、减少过爆破的目的。另外，不耦合装药结构的设计，在炸药中间形成空气间隔段，既能够保证矿体能够充分爆破，又能保证采场两侧边界保持完整，不受到爆破应力波的破坏，还达到充分利用爆破能量的目的，有利于降低矿山爆破的成本，提高经济效益。本发明采用侧崩区的小直径不耦合装药孔超前于主爆孔起爆的爆破顺序，小直径不耦合装药孔先爆破，形成了具有一定宽度的裂隙和附加自由面，为后期主爆孔的爆破提供了有利爆破条件，达到最佳爆破效果，可提高采场整体的采矿效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。