一种中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法

技术领域

本发明属于矿山爆破技术领域，具体涉及一种中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法。

背景技术

镜铁山矿桦树沟铁矿采矿方法为无底柱分段崩落法，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。在无底柱分段崩落法的施工过程中，切割拉槽是必不可少的工艺环节，空间足够、质量良好的切割槽是后续回采爆破的基本条件，切割拉槽主要包括切割天井和切割槽两部分，二者可以通过一次爆破形成，亦可分解为两个步骤。桦树沟矿区当前采用切割巷联合切割井爆破拉槽法。

当前的桦树沟的切割爆破采用中深孔一次成井爆破拉槽法，SimbarH1354深孔台车施工平行中深孔和扇形中深孔一次爆破拉槽。

一次成井相比切割井中深孔施工工序比较繁琐，施工工期较长；掏心孔采用三次扩孔成形，先采用76mm、89mm钻头扩孔，再采用127mm施工成形；平行孔采用两次扩孔成形，先采用76mm钻头扩孔，再采用89mm施工成形，而切割采用76mm钻头一次施工成形。另外，一次成井爆破后爆破效果差，需要二次爆破处理，影响工期较长。由于该拉槽法中深孔施工精度差，爆破后不能与上分段充分贯通，拉槽成功率偏低（约30%），需后续二次爆破处理，严重影响采场生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法，以提高切割拉槽爆破成功率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置切割井，切割井的孔径为670mm，侧倾角90°；

（2）以切割井为中心呈正六边形设置6个辅助孔，辅助孔的孔径为76mm，侧倾角90°，相邻辅助孔之间的孔距为70mm；

（3）再以切割井为中心呈矩形设置4个中深孔，中深孔的孔径76mm，侧倾角90°，矩形的长边与正六边形的两条对边重叠，矩形短边上的两个中深孔之间的孔距为140mm，矩形长边上的两个中深孔之间的孔距为230mm。

为了进一步实现本发明，步骤（1）中所述切割井的井深为11m-22.2m。

为了进一步实现本发明，步骤（2）中所述辅助孔的孔深为9.41m-21.86m。

为了进一步实现本发明，步骤（3）中所述中深孔的孔深为11m-22.2m。

本发明相较于现有技术的有益效果为：

本发明能够有效提高一次拉槽爆破成功率。由优化前的一次拉槽爆破成功率30%，提高至优化后的53%。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。

本发明能够有效提高施工安全性。通过切割槽天井钻机施工切割大孔径的切割井，并且减少装药孔和辅助孔的数量，无需人工穿凿天井，降低了作业人员的劳动强度，避免了人工作业时可能发生的高处坠落、冒顶片帮、中毒窒息等风险，安全可靠，缩短工期，能形成合格的切割天井，成槽率高。

本发明与现有一次成井炮孔相比质量明显提高，一次成井在施工过程须经过三次扩孔才能成孔，在多次扩口过程过程，容易造成炮孔偏离设计；同时，一次成井设计17个孔，炮孔间距过小，在施工过程各炮孔更容易互通，影响装药和爆破，而本发明采用单套切割井不但不存在多次扩孔作业，而且只需要施工6个辅助孔和4个中深孔，且孔间距偏大，侧倾角90°，施工过程中出现炮孔的几率较一次成井明显降低。

本发明爆破效果明显改善，对生产影响较小，一次成井与本发明作业效率对比见下表：

由上表可见，本发明采用切割井爆破的补偿空间明显大于一次成井，爆破效果能得到明显改善；切割井穿孔和爆破成本明显低于一次成井，能有效降低生产成本；切割井作业效率明显优于一次成井施工，对生产影响较小。

附图说明

图1为本发明中布孔结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明各装药孔爆破区域示意图；

附图标记含义如下：1、切割井；2、辅助孔；3、中深孔。

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。

如图1所示，一种中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置切割井1，切割井1的孔径为670mm，井深为11m-22.2m，侧倾角90°；

（2）以切割井为中心呈正六边形设置6个辅助孔2，辅助孔2的孔径为76mm，孔深为9.41m-21.86m，侧倾角90°，相邻辅助孔2之间的孔距为70mm；

（3）再以切割井为中心呈矩形设置4个中深孔3，中深孔3的孔径76mm，孔深为11m-22.2m，侧倾角90°，矩形的长边与正六边形的两条对边重叠，矩形短边上的两个中深孔3之间的孔距为140mm，矩形长边上的两个中深孔3之间的孔距为230mm。

实施例1：

一种中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置切割井，切割井的孔径为670mm，井深为11m，侧倾角90°；

（2）以切割井为中心呈正六边形设置6个辅助孔，辅助孔的孔径为76mm，孔深为9.41m，侧倾角90°，相邻辅助孔之间的孔距为70mm；

（3）再以切割井为中心呈矩形设置4个中深孔，中深孔的孔径76mm，孔深为11m，侧倾角90°，矩形的长边与正六边形的两条对边重叠，矩形短边上的两个中深孔之间的孔距为140mm，矩形长边上的两个中深孔之间的孔距为230mm。

实施例2：

一种中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）在巷道中心布置切割井，切割井的孔径为670mm，井深为22.2m，侧倾角90°；

（2）以切割井为中心呈正六边形设置6个辅助孔，辅助孔的孔径为76mm，孔深为21.86m，侧倾角90°，相邻辅助孔之间的孔距为70mm；

（3）再以切割井为中心呈矩形设置4个中深孔，中深孔的孔径76mm，孔深为22.2m，侧倾角90°，矩形的长边与正六边形的两条对边重叠，矩形短边上的两个中深孔之间的孔距为140mm，矩形长边上的两个中深孔之间的孔距为230mm。

实验例：

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：γ为补偿空间系数；

采用本发明布孔，如图3所示，补偿空间明显增大，同时起爆装药孔，其补偿系数为：（0.1+0.35）/0.1=4.5；

采用一次成井中间掏槽孔装药（89mm），如图2-3所示，周围6个辅助孔不装药（127mm）提供补偿空间，其补偿系数为：（0.0127+0.0193)/0.0193=1.65。

由上可见，本发明的补偿系数是一次成井法的4.5/1.65=2.7倍，补偿空间越大爆破效果明显改善。

实施例：

2021年在Ⅰ-Ⅱ矿体2625-2640水平试验共计使用本发明中深孔辅助切割井拉槽爆破布孔方法11套，其中6套贯通，成功率54.5%；试验中采用深孔一次成井爆破拉槽法3套，其中1套贯通成功率为33.3%，由此可见本发明相较于一次成井的一次爆破成功率提高21.2%。

经统计，2021年镜铁山桦树沟矿区多回收矿石量：11×5×1475×21.1%=1.86万t。按2021年周边矿矿石回收价，周边矿平均207元/t（到镜铁山矿单价），自产矿成本84.5元/t（含铁路运费25元/t），创造经济效益：1.86×（207-（84.5-25））=274.35万元。