一种用于切割拉槽爆破的九孔直眼掏槽布孔方法

技术领域

本发明属于矿山爆破技术领域，具体涉及一种用于切割拉槽爆破的九孔直眼掏槽布孔方法。

背景技术

镜铁山矿桦树沟铁矿属于急倾斜厚矿体，矿石和围石稳定。矿床均采用无底柱分段崩落法开采，在回采工序前必须在回采巷道的末端形成切割槽，作为最初的崩矿自由面及补偿空间。由于切割槽布孔方式存在不合理性，爆破效果差，推排悬顶率偏高。造成切割拉槽区域的回采率偏低，导致矿源紧张，生产组织被动。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于切割拉槽爆破的九孔直眼掏槽布孔方法，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于切割拉槽爆破的九孔直眼掏槽布孔方法，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置一个切割大孔，孔径为670mm；

（2）以切割大孔为中心，布置呈正方形的排列的8个炮孔，炮孔均为垂直孔，包括4个边角孔和4个轴线孔，相邻炮孔之间的孔间距相等，位于正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距为：

1.5φ≤a≤2.1φ；

式中：

φ为切割大孔的孔径；

a为正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距；

（3）炮孔内装药和连线；

（4）起爆，爆炸的顺序是先轴线孔后边角孔，起爆间隔时间为200-300ms；先孔口段再孔底段，起爆间隔时间为150ms。

为了进一步实现本发明，步骤（2）中所述炮孔沿顺时针方向依次包括K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7和K8，其中边角孔包括K1、K3、K5、K7，K1和K3设置于靠近巷道端部位置，K7和K5设置于远离巷道端部位置，相邻两个边角孔之间仅设置一个轴线孔。

为了进一步实现本发明，步骤（4）中所述爆炸的顺序中，轴线孔单独起爆，爆炸的顺序依次为K8、K4、K6、K2。

为了进一步实现本发明，步骤（4）中所述爆炸的顺序中，边角孔成组起爆，爆炸的顺序为K1和K5、K3和K7。

为了进一步实现本发明，步骤（2）中所述炮孔的孔径为76mm。

本发明相较于现有技术的有益效果为：

为了改善切割槽区域爆破效果，镜铁山矿技术人员不断研究总结了一种九孔直眼掏槽布孔方式在切割拉槽爆破中使用的方法，能有效改善爆破效果，降低推排悬顶率。

本发明能够有效改善爆破效果。中深孔爆破能克服坚硬岩石，炮孔利用率达到95%，能降低推排悬顶率。

本发明由优化前的一次拉槽爆破成功率30%，提高至优化后的50%。降低了切割槽悬顶处理期间造成的工期延误、成本增加和人员作业风险。

本发明采用的布孔方式最符合桦树沟切割井需求，鉴于CY-R40C切割槽天井钻机钻孔直径较大，可提高凿岩效率和成井效果。

本发明在巷道中心由CY-R40C切割槽天井钻机先施工切割大孔一个，为掏槽辅助孔提供爆破补偿空间，各孔补偿系数均大于镜铁山矿桦树沟矿区岩石松散系数1.5；另外，中深孔爆破能克服坚硬岩石，炮孔利用率达到95%，爆破一次成功率明显提高，爆破效果明显改善。

附图说明

图1为本发明布孔的结构示意图；

图2为本发明中切割井第一段爆破区域示意图；

图3为本发明中切割井第二段爆破区域示意图；

图4为本发明中切割井第三段爆破区域示意图；

图5为本发明中切割井第四段爆破区域示意图；

图6为本发明中切割井第五段爆破区域示意图；

图7为本发明中切割井第六段爆破区域示意图；

附图标记含义如下：1、岩体；2、自由空间；3、被爆区域；4、炮孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种用于切割拉槽爆破的九孔直眼掏槽布孔方法，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置一个切割大孔，孔径为670mm；

（2）以切割大孔为中心，布置呈正方形的排列的8个炮孔，炮孔的孔径为76mm，炮孔沿顺时针方向依次包括K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7和K8，其中边角孔包括K1、K3、K5、K7，K1和K3设置于靠近巷道端部位置，K7和K5设置于远离巷道端部位置，相邻两个边角孔之间仅设置一个轴线孔，炮孔均为垂直孔，包括4个边角孔和4个轴线孔，相邻炮孔之间的孔间距相等，位于正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距为：

1.5φ≤a≤2.1φ；

式中：

φ为切割大孔的孔径；

a为正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距；

（3）炮孔内装药和连线；

（4）起爆，爆炸的顺序是先轴线孔后边角孔，轴线孔单独起爆，爆炸的顺序依次为K8、K4、K6、K2，边角孔成组起爆，爆炸的顺序为K1和K5、K3和K7，起爆间隔时间为200-300ms；先孔口段再孔底段，起爆间隔时间为150ms。

实施例1：

一种用于切割拉槽爆破的九孔直眼掏槽布孔方法，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置一个切割大孔，孔径为670mm；

（2）以切割大孔为中心，布置呈正方形的排列的8个炮孔，炮孔的孔径为76mm，炮孔沿顺时针方向依次包括K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7和K8，其中边角孔包括K1、K3、K5、K7，K1和K3设置于靠近巷道端部位置，K7和K5设置于远离巷道端部位置，相邻两个边角孔之间仅设置一个轴线孔，炮孔均为垂直孔，包括4个边角孔和4个轴线孔，相邻炮孔之间的孔间距相等，位于正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距为：

1.5φ≤a≤2.1φ；

式中：

φ为切割大孔的孔径；

a为正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距；

（3）炮孔内装药和连线；

（4）起爆，爆炸的顺序是先轴线孔后边角孔，轴线孔单独起爆，爆炸的顺序依次为K8、K4、K6、K2，边角孔成组起爆，爆炸的顺序为K1和K5、K3和K7，起爆间隔时间为200ms；先孔口段再孔底段，起爆间隔时间为150ms。

实施例2:

一种用于切割拉槽爆破的九孔直眼掏槽布孔方法，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置一个切割大孔，孔径为670mm；

（2）以切割大孔为中心，布置呈正方形的排列的8个炮孔，炮孔的孔径为76mm，炮孔沿顺时针方向依次包括K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7和K8，其中边角孔包括K1、K3、K5、K7，K1和K3设置于靠近巷道端部位置，K7和K5设置于远离巷道端部位置，相邻两个边角孔之间仅设置一个轴线孔，炮孔均为垂直孔，包括4个边角孔和4个轴线孔，相邻炮孔之间的孔间距相等，位于正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距为：

1.5φ≤a≤2.1φ；

式中：

φ为切割大孔的孔径；

a为正方形直角上的炮孔与切割大孔之间的孔间距；

（3）炮孔内装药和连线；

（4）起爆，爆炸的顺序是先轴线孔后边角孔，轴线孔单独起爆，爆炸的顺序依次为K8、K4、K6、K2，边角孔成组起爆，爆炸的顺序为K1和K5、K3和K7，起爆间隔时间为300ms；先孔口段再孔底段，起爆间隔时间为150ms。

实验例1：

补偿空间是指矿块中开凿的用于容纳被爆破矿石碎胀出的体积的空间。补偿空间的大小通常由补偿空间系数确定的，补偿空间系数如式（1）所示。当补偿空间系数大于岩石的碎胀系数时认为该区域岩体可以成功崩落，反之只能部分崩落甚至难以崩落。

式中：

由于选择切割井掏槽方式，补偿空间的岩体高度几乎相等，所以体积可以用横截面积代替。

1、第一段爆破：

如图2所示，炮孔K8起爆，被爆矿体横截面积为0.1m

2、第二段爆破：

如图3所示，炮孔K4单独起爆，被爆矿体横截面积为0.1m

3、第三段爆破：

如图4所示，炮孔K6单独起爆，被爆矿体横截面积为0.29m

4、第四段爆破：

如图5所示，炮孔K2单独起爆，被爆矿体横截面积为0.29m

5、第五段爆破：

如图6所示，炮孔K1和K5同时起爆，被爆矿体横截面积为0.56m

6、第六段爆破：

如图7所示，炮孔K3和K7同时起爆，被爆矿体横截面积为0.56m

上述计算表明各段爆破补偿空间均可满足爆破需求，数据汇总如下表所示：

实验例2：

在镜铁山矿桦树沟矿区切割井爆破中，延时时间设置尤为重要。由于该矿区采用无底柱分段崩落法进行回采，爆破区域上方为上覆岩层，延期时间设置过短，后一段炮孔起爆时前一段炮孔崩落的矿石还未下落，导致自由空间不足，爆破效果差；延期时间设置过长，会使上覆岩层下落，后续炮孔爆破时自由空间不足，形成挤压爆破，影响爆破效果。有研究表明，小抵抗线，高炸药单耗下产生裂隙和岩石碎渣抛向空壁的时间很小，因此槽腔所需时间主要取决于槽腔内岩石碎渣轴向排弃时间。槽腔形成近似计算公式如下。

式中；H为爆破分段高度；C为炸药爆速；M为待爆矿石重量；Q为炸药量。

由于将每个炮孔分为孔口段和孔底段两段爆破，采用数码电子雷管起爆，起爆顺序设为孔口段先起爆，孔底段后起爆，将爆破高度、炸药参数、被爆矿石量和孔内炸药量带入式（5.1）计算过程如下：

实验例3：

2021年在I-II矿体2625、I矿体2610水平试验过10套，其中5套上水平贯通，一次爆破成功率为50%，提高了30%；推排率相比实验前降低30%，多回收矿石1.2万吨，按2021年周边矿矿石回收价，周边矿平均207元/吨（到镜铁山矿单价），自产矿成本 85元/吨，创造经济效益：1.2×（207-85）=146.4万元。