露天台阶的低压损低粉尘爆破方法

技术领域

本发明涉及露天台阶爆破技术领域，尤其涉及一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法。

背景技术

目前我国露天矿山和露天采石场生产主要采用露天台阶钻爆法，在爆破设计中，主要考虑起爆顺序和爆破网络设计，但缺乏对待爆岩体地质因素的考虑；在爆破施工过程中，往往为图便利，所有炮孔的装药、填塞和起爆都是流程化作业，尤其是采用逐孔起爆时，更是缺少单个炮孔的精细化设计和施工。此外，现有的露天台阶钻爆法所采用的填塞体均为单一的填塞体，如此带来的诸如爆破振动大、爆破粉尘多、爆破大块率高、台阶有根底、炸药单耗高等问题均未能得到妥善的处理。

有鉴于此，有必要设计一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于多因素考虑的露天台阶的低压损低粉尘爆破方法，在考虑节理裂隙的前提下，再对炮孔施工，以低压损、低粉尘和低炸药消耗实现精细化爆破作业，改善现有技术中露天台阶爆破较为粗放的爆破施工状态。

为实现上述目的，本发明提供了一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法，包括以下步骤：

S1、通过研判露天台阶岩体的地质资料，确定待爆露天台阶岩体的节理产状；

S2、首先，初步确定炸药单耗；然后，采用大孔距、小抵抗线的原则布置炮孔的孔网参数，并绘制炮孔剖面图；在对所述炮孔施工时，将步骤S1中确定的所述节理产状与所述炮孔剖面图复合，显现出节理发育与炮孔孔壁的相对位置关系，对所述孔网参数进行微调，以避开节理强烈发育区；

S3、采用轴向不耦合装药对所述炮孔进行装填炸药，中间用间隔体间隔，在炮孔底部加强装药，在炮孔中间部位正常装药，在炮孔上部减弱装药；

S4、用长条柱状袋充满液体后作为液体填塞体填塞在所述炮孔孔壁存在节理的区域处；

S5、在所述炮孔上部的最高装药面处填塞一定长度的固体填塞体，同时在所述固体填塞体的上方再装填所述液体填塞体。

进一步地，步骤S1所述确定待爆露天台阶岩体的节理产状的方法包括三维地质摄影测量法；所述三维地质摄影测量法是采用专用设备摄影法加分析软件生成节理产状三维显示，并在对所述炮孔施工时，与炮孔施工参数复合；所述炮孔施工参数包括坐标、孔深、孔径、角度。

进一步地，步骤S4中所述液体包括水。

进一步地，步骤S4中所述长条柱状袋的材质包括聚氯乙烯。

进一步地，由所述聚氯乙烯制成的长条柱状水袋填塞体，所述水袋填塞体的直径与所述炮孔的直径一致，所述水袋填塞体的长度与所述填塞长度一致，充满水后两端密闭。

进一步地，步骤S5中所述固体填塞体包括岩粉。

进一步地，步骤S2中，所述初步确定炸药单耗的具体方法为：根据岩体坚固性系数f，按照矿山工程爆破经验确定炸药单耗q；所述孔网参数包括根据钻机选型确定的钻孔直径，根据经验公式或理论公式计算的抵抗线，延米装药量；所述大孔距、小抵抗线的原则为：计算孔距、取大值，计算排距、取小值；所述抵抗线的计算公式为：

W＝(20～50)d

其中W为抵抗线，d为钻孔直径。

进一步地，步骤S3中，所述炮孔的不同部位装药量的计算公式为：

K＝Nq

其中，K为炮孔的不同部位的装药量；N为在炮孔不同部位装药量的系数，在所述炮孔底部加强装药时N的取值范围为1.2～1.3，在所述炮孔中部正常装药时N的取值为1.0，在所述炮孔上部减弱装药时N的取值范围为0.7～0.9；q

进一步地，所述大孔距、小抵抗线的原则中孔距、排距的计算公式为：

a＝MW，b＝S/a

其中，a为孔距，b为排距，M为炮孔密集系数，M的取值范围为1.5～3，S为单孔负担面积。

进一步地，在进行步骤S3前，在所述炮孔的底部安置起爆药包，反向起爆，通过沿所述炮孔的全长敷设导爆索串联孔内起爆药包和多个装药段。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法先通过研判待爆岩体的地质、节理裂隙发育情况，将节理位置与炮孔施工图复合，再采用大孔距、小抵抗线的原则布设孔网参数，采用轴向不耦合装药结构，并将与炮孔直径一致的聚氯乙烯制成的水柱袋作为填塞体，且在炮孔上部采用固体填塞体在下和液体填塞体在上的组合填塞方式。在可视化下，可在爆破相同体积岩体情况下，不仅可以精准地以最少的炸药使炮孔内的炸药能量尽可能地将炮孔前方岩体破碎，还能减少因前推阻力增大而导致爆炸压力上冲，从而减少大块的产生，同时还缓解了因炮孔连续装药导致爆破能量冗余带来的爆破振动大等问题。

2、本发明提供的一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法采用的不耦合装药结构，在炮孔底部加强装药减少了台阶根底率，在炮孔上部减弱装药则减少了爆炸上冲、降低了爆压损失。

3、本发明提供的一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法采用由聚氯乙烯制成的长条柱状水袋填塞体，一方面能作为装药的间隔器；另一方面可以利用聚氯乙烯长条型袋的延展性和水的流动性，紧贴密实炮孔孔壁上的节理裂隙，而且在孔内的炸药爆炸时，水柱袋破裂后，在有限空间内，水的不可压缩性会在局部产生水压效应，此时能充分发挥爆能的破岩效应，有效减少了爆压及爆生气体沿孔壁发育节理处逃逸。

4、本发明提供的一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法在炮孔上部采用岩粉固体填塞体在下、水袋填塞体在上的组合装填结构，不仅可以加强孔口的填塞、减少爆破冲孔，而且通过水袋填塞体破裂后产生的水汽还能有效凝结粉尘，减少粉尘在空气中的污染。

附图说明

图1为本发明提供的一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法的炮孔内装药和填塞结构图。

图2为实施例1提供的一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法中的炮孔内装药和填塞结构图。

图3为实施例1提供的一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法中露天台阶爆破的大孔距小抵抗线与一般参数布孔方式的对比。

附图标记

1-露天台阶岩体；2-炮孔；3-起爆药包；4-导爆索；5-导爆管；6-节理；71-炮孔底部；72-炮孔中间部位；73-炮孔上部；81-液体填塞体；82-固体填塞体；91-大孔距小抵抗线的单孔负担破岩区域；92-正常孔网下单孔负担破岩区域。

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。

本发明提供了一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法，根据待爆露天台阶岩体1的节理产状6，确定炮孔2内装药和填塞结构，如图1所示，包括以下步骤：

S1、通过研判露天台阶岩体1的地质资料，借助三维地质摄影测量法确定待爆露天台阶岩体1的节理产状；

S2、首先，根据岩体坚固性系数f(f＝8～10)，按照矿山工程爆破经验公式，初步确定炸药单耗q；然后，确定所述炮孔2的台阶高度H和炮孔超深h(通常为0.5～2.5m，)后计算出炮孔孔深L(L＝H+h)，再采用大孔距、小抵抗线的原则布置所述炮孔2的孔网参数(其中所述孔网参数包括：根据钻机选型确定钻孔直径d，根据经验公式或理论公式计算的抵抗线W＝(20～50)d，填塞长度L

S3、采用轴向不耦合装药对所述炮孔2进行装填炸药，中间用间隔体间隔，在炮孔底部71加强装药，K

S4、用长条柱状袋充满液体后作为液体填塞体81填塞在所述炮孔孔壁存在节理6的区域处；

S5、在所述炮孔上部73的最高装药面处填塞一定长度的固体填塞体82，同时在所述固体填塞体82的上方再装填所述液体填塞体81。

如此设置，在可视化下，可在爆破相同体积岩体情况下，不仅可以精准地以最少的炸药使炮孔内的炸药能量尽可能地将炮孔前方岩体破碎，还能减少因前推阻力增大而导致爆炸压力上冲，从而减少大块的产生，同时还缓解了因炮孔连续装药导致爆破能量冗余带来的爆破振动大等问题。

具体地，在本发明的一些实施例中，步骤S1所述三维地质摄影测量法是采用专用设备摄影法加分析软件生成节理产状三维显示，并在炮孔2施工时，与炮孔施工参数复合；所述炮孔施工参数包括坐标、孔深、孔径、角度。

具体地，在本发明的一些实施例中，步骤S4中所述液体包括水；所述长条柱状袋的材质包括聚氯乙烯；由所述聚氯乙烯制成的长条柱状水袋填塞体，所述水袋填塞体的直径与所述炮孔2的直径一致，所述水袋填塞体的长度所述填塞长度一致，充满水后两端密闭。步骤S5中所述固体填塞体82包括岩粉。

如此设置，一方面能作为装药的间隔器；另一方面可以利用聚氯乙烯长条型袋的延展性和水的流动性，紧贴密实炮孔孔壁上的节理裂隙，而且在孔内的炸药爆炸时，水柱袋破裂后，在有限空间内，水的不可压缩性会在局部产生水压效应，此时能充分发挥爆能的破岩效应，有效减少爆压及爆生气体沿节理裂隙逃逸的损耗。采用岩粉固体填塞体在下、水袋填塞体在上的组合装填结构，可以加强孔口的填塞、减少爆破冲孔，而通过水袋填塞体破裂后产生的水汽还能有效凝结粉尘，减少粉尘在空气中的污染。

具体地，在本发明的一些实施例中，在进行步骤S3前，在所述炮孔底部71安置起爆药包3，反向起爆，通过沿所述炮孔2的全长敷设导爆索4串联孔内起爆药包3和多个装药段。

如此设置，可以保证起爆的可靠度。

下面结合实施例对本发明提供的露天台阶的低压损低粉尘爆破方法的进行具体说明：

实施例1

本实施例提供了一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法，根据待爆露天台阶岩体1的节理产状6，确定炮孔2内装药和填塞结构，如图2所示，具体包括如下步骤：

S1、通过研判露天台阶岩体1的地质资料，借助三维地质摄影测量法确定待爆露天台阶岩体1的节理产状；

S2、首先，根据岩体坚固性系数f，按照矿山工程爆破经验初步确定炸药单耗q＝0.6kg/m

(1)炮孔孔深L＝H+h＝13m；

(2)填塞长度L

(3)延米装药量q

(4)单孔药量Q

(5)单孔负担体积V＝Q

(6)单孔负担面积S＝V/H＝10.4m

(7)抵抗线(经验公式)W＝(20～50)d；W的范围为2～5m，取3.5m；

(8)初步计算孔距a

(9)再采用大孔距、小抵抗线的原则布置炮孔孔网参数，取W

并绘制炮孔剖面图；在对炮孔2施工时，将步骤S1中确定的所述节理产状与所述炮孔剖面图复合，显现出节理发育与炮孔孔壁的相对位置关系。在本实施例中，按照上述孔网参数布置的炮孔2已经避开了节理强烈发育区，不需要再对孔网参数进行微调；在本发明的其他实施例中，若发现按照计算得到的孔网参数布置后有炮孔2处于节理强烈发育区，则需要对孔网参数进行微调，以避开节理强烈发育区。

S3、为保证起爆可靠度，在炮孔底部71安置起爆药包3，反向起爆，通过沿所述炮孔2的全长敷设导爆索4串联孔内起爆药包3和多个装药段；同时沿炮孔底部71至炮孔上部73设置有导爆管5；

S4、采用轴向不耦合装药对所述炮孔2进行装填炸药，中间用间隔体间隔，在炮孔底部71加强装药，取1.2倍的步骤S2计算得到的延米装药量q

S5、在装药区之间用由所述聚氯乙烯制成的长条柱状水袋作为水袋填塞体；其直径与炮孔2基本一致，所述水袋填塞体的长度按设计填塞长度计，充满水后两端密闭；根据步骤S1显示的节理和炮孔孔壁复合图，在炮孔2深度5～6m处(节理一)，9～10m处(节理二)存在较发育的节理，在此两处装填水柱袋：节理一处装填1m水柱袋，节理二处装填1m水柱袋；

S6、在炮孔上部73的最高装药面处填塞一定长度的岩粉填塞体，同时在所述岩粉填塞体的上方再装填所述水袋填塞体：孔口填塞1.5m的岩粉，装塞1.5m的水袋填塞体。

总共装药为60kg，真实单耗q实为60kg/125m

实施例1中露天台阶爆破的大孔距小抵抗线与一般参数布孔方式的对比，如图3所示，实施例1中大孔距小抵抗线的单孔负担破岩区域91与正常孔网下单孔负担破岩区域92一致，但实施例1中排距变小后，孔距变大了，改变了破岩结构，如此可以减少大块率；而且因排距变小，破岩时前推岩体的阻击也随之减少了，前推阻击减少了，炸药能量就不会沿炮孔向上冲，从而增大了炸药爆破能利用率；此外，在炮孔上部采用固体填塞体在下和液体填塞体在上的组合填塞方式，因此最终本实施例采用的方法相较于现有技术的方法能在处于低压损低粉尘的环境下，产生更好的爆破效果。

综上所述，本发明提供了一种露天台阶的低压损低粉尘爆破方法通过研判待爆岩体的地质、节理裂隙发育情况，借助三维摄影测量技术将节理产状具体化，将节理位置与炮孔施工图复合，再采用大孔距、小抵抗线的原则布设孔网参数，采用轴向不耦合装药结构，并将与炮孔直径一致的聚氯乙烯制成的水柱袋作为填塞体，且在炮孔上部采用固体填塞体在下和液体填塞体在上的组合填塞方式。在岩体的可视化下，在爆破相同体积岩体情况下，不仅可以精准地以最少的炸药使炮孔内的炸药能量尽可能地将炮孔前方岩体破碎，还能减少因前推阻力增大而导致爆炸压力上冲，从而减少大块的产生，同时还缓解了因炮孔连续装药导致爆破能量冗余带来的爆破振动大等问题。另外，采用的不耦合装药结构，在炮孔底部加强装药减少了台阶根底率，在炮孔上部减弱装药则减少了爆炸上冲、降低了爆压损失。采用由聚氯乙烯制成的长条柱状水袋填塞体，一方面能作为装药的间隔器；另一方面可以利用聚氯乙烯长条型袋的延展性和水的流动性，紧贴密实炮孔孔壁上的节理裂隙，而且在孔内的炸药爆炸时，水柱袋破裂后，在有限空间内，水的不可压缩性会在局部产生水压效应，此时能充分发挥爆能的破岩效应，有效减少爆压及爆生气体沿节理裂隙逃逸的损耗。在炮孔上部采用岩粉固体填塞体在下、水袋填塞体在上的组合装填结构，不仅可以加强孔口的填塞、减少爆破冲孔，而且通过水袋填塞体破裂后产生的水汽还能有效凝结粉尘，减少粉尘在空气中的污染。

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。