CN101441055A - 一种预裂***方法 - Google Patents
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Abstract
一种预裂***办法,在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔(3),在主炮孔(1)和预裂孔(3)之间与预裂孔(3)平行设计有缓冲孔(2)。具体步骤是:a)确定预裂***穿孔参数,实施穿孔作业。b)根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式,实施***作业。本发明所述方法适用于高速公路路堑、大型水电站、长期裸露的金属矿山等的***施工。保护到界岩体的完整性和稳定性,预防滑坡事故的发生,为矿山提供安全、良好的生产环境,具有很好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于采矿工程之露天采矿边坡保护技术领域,具体为一种保护到界边坡岩石完整性和稳定性的预裂***方法。
背景技术
众所周知,在露天煤矿开采生产过程中,均面临着到界边坡的稳定性问题。由于边坡不稳定而造成滑坡、大面积片帮和浮石等事故隐患,不仅会影响矿山正常生产,造成机械设备的损坏,严重的还会威胁工作人员的生命安全。
而目前露天煤矿开采过程中对到界边坡实施预裂***的效果并不理想,因为露天煤矿开采强度大,地质条件复杂,岩石多为不同岩性的沉积岩,往往一个台阶内都要出现多种岩石,因此,目前尚没有成功的预裂***案例。而现有的预裂***方法存在边帮岩石***时过于破碎而造成电铲超挖,或***侧冲不到位而电铲无法挖到位的现象,边帮犬牙交错,边坡保护总体情况不容乐观。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术之缺陷,为露天矿开采过程中对到界边坡的保护提供一种预裂***方法,保护到界边坡岩石的完整性和稳定性。以提高安全生产效率,保证矿山工作人员的生命安全。
为解决上述技术问题,本发明采用预裂***的办法,在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔,在主炮孔和预裂孔之间与预裂孔平行设计有缓冲孔。每个预裂孔内通过传爆线串联至少一个起爆药柱,该起爆药柱靠主炮孔一侧布置,其上部采用空气间隔器间隔,并用岩粉回填。
所述主炮孔内装有铵油***,通过非电导爆管连接起爆药柱,反向起爆铵油***,其上部采用岩粉回填。
所述缓冲孔内通过导爆管连接起爆药柱,起爆***。缓冲孔内***的装药高度为4—6米,其上部采用岩粉回填。
所述主炮区与预裂孔的连接采用导爆***连接导爆索至预裂孔的前排,并将预裂孔的传爆线串联起来。具体步骤为:
1)、首先确定预裂***穿孔参数,实施穿孔作业;
2)、根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式,实施***作业。
所述预裂***穿孔参数包括预裂孔的孔径、孔距、孔深、穿孔标准等。预裂***穿孔参数确定后,用推土机对预裂孔位置进行清理,达到平整、无虚量,满足钻机穿孔的要求;给出最终边界位置和高程;进行穿孔设计并进行现场放线、定位及布孔,应使预裂孔在一条直线上,然后实施穿孔作业。
上述穿孔作业完成后,选择合理的装药结构与参数是保证全部***稳定爆轰,完全传爆,不产生瞎炮、残炮和带炮的重要环节。本发明的预裂孔采用药串结构,不连续装药形式,每隔一定间距将起爆药柱串联,绑扎在传爆线上,由传爆线引爆所有起爆药柱。鉴于大多数预裂孔均含水等问题,应以抗水的起爆药柱为预裂孔******,并实现不偶合装药。
为减轻***震动对预裂孔的破坏并利于形成较平整的边坡,本发明设计有缓冲孔,该炮孔是距离预裂孔最近的一排炮孔,在主炮孔***后起爆,和预裂孔***相互作用。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1为预裂孔、主炮孔及缓冲孔剖面装药结构示意图。
图中:1-主炮孔;2-缓冲孔;3-预裂孔;4-起爆药柱;5-导爆管;6-传爆线;7-间隔器;8-岩粉;9-***。
图2为炮区起爆网络及预裂孔、缓冲孔平面位置示意图。
图中:A-炮区起爆***;1-主炮孔;2-缓冲孔;3-预裂孔;E-起爆预裂孔***;K-导爆索。
具体实施方式
图1、图2给出了本发明所述预裂***方法的预裂孔、主炮孔及缓冲孔装药结构示意图与起爆网络及预裂孔、缓冲孔平面位置示意图。在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔3,在主炮孔1与预裂孔3之间与预裂孔3平行设计有缓冲孔2。每个预裂孔3内通过传爆线6串联六个起爆药柱4,该起爆药柱4靠主炮孔1一侧布置,其上部采用空气间隔器7间隔,并用岩粉8回填。充填高度是炮孔直径的12-20倍。
所述主炮孔1内装有铵油***9,通过一对非电导爆管5分别连接起爆药柱4,反向起爆铵油***9,其上部采用岩粉8回填。
所述缓冲孔2内通过导爆管5连接起爆药柱4,起爆***9。缓冲孔2内***9的装药高度为4—6米,其上部采用岩粉8回填。
所述主炮区与预裂孔3的连接采用导爆***E连接导爆索K至预裂孔3的前排,并将预裂孔3的传爆线6串联起来。具体步骤为:
1)、确定预裂***穿孔参数,实施穿孔作业;
所述预裂***穿孔参数包括预裂孔3的孔径、孔距、孔深、穿孔标准等。
穿孔孔径的确定,由于小直径钻孔对周围岩石破坏范围小,预裂面形状容易控制,使用专门的预裂穿孔设备,孔径确定在40-100毫米之间。
钻孔间距的确定,钻孔间距确定的原则是能够使裂缝贯通,同时又不出现过度破坏。由于***岩面的质量主要取决于炮孔间距,因此孔距的确定依据公式:a=(8--14)d计算,并根据岩石特性选取。式中:a---孔距;d---孔径。
预裂孔3的孔深根据岩石情况和采掘高度确定。如岩石较硬,可适当超深,但超深度不得超过1米。
预裂***穿孔参数确定后,用推土机对预裂孔3的位置进行清理,达到平整、无虚量,满足钻机穿孔的要求;给出最终边界位置和高程;进行穿孔设计并进行现场放线、定位及布孔,应使预裂孔3在一条直线上,然后实施穿孔作业。
2)、根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式,实施***作业。
装药量确定的原则是保证起爆威力能贯通相邻炮孔,同时不破坏孔壁。其计算公式:
△x=0.36σC 0.63*a0.67g/m
式中:σC----为岩石极限抗压强度。
a----孔距。
为保证预裂孔3贯通,结合岩石的硬度,需给予△x一定的修正系数,该修正系数为1—2.5。
合理的装药结构与参数必须保证全部装药稳定爆轰,完全传爆,不产生瞎炮、残炮,保证按炮眼作用产生一定的***威力,而且尽可能工艺简单。本发明的预裂孔3采用药串结构,不连续装药形式,每隔一定间距将六个起爆药柱4绑扎在传爆线6上,由传爆线6引爆所有起爆药柱4。
不偶合系数的确定:不偶合系数是指炮孔直径与药柱直径的比值。在不偶合情况下,***作用从***传播到空气,爆轰压力严重衰减,降低了***压力对预裂孔壁的冲击作用,避免炮孔周围岩石受到过度粉碎,有利于预裂孔3半孔的形成,同时保证了边坡岩体的完整性。因此不偶合装药系数按下式计算:
KV=1+18.32σC -0.26
式中:KV——不偶合装药系数;
σC——岩石极限抗压强度。
鉴于大多数预裂孔3均含水并考虑施工方便、高效,本发明通过传爆线6间隔串接起爆药柱4的方法实现不偶合装药;起爆药柱4全部靠主炮孔1一侧布置。预裂孔3内起爆药柱4装好后,即可进行充填。充填采用空气间隔器7,上部回填岩粉8。充填高度与炮孔直径有关,为炮孔直径的12--20倍。
主炮孔1装药同正常深孔***一样,用一对非电导爆管5分别连接起爆药柱4,反向起爆铵油***9。主炮孔1采用岩粉8回填。
缓冲孔2是在主炮孔1起爆后最后***形成最终边坡的一排炮孔。为减轻***震动和形成较平整的边坡,它的孔网参数要比主炮孔1适当减小,每孔装药量确定为主炮孔1的50%~60%。缓冲孔2与预裂孔3的排距为5米,与主炮孔1排距为6米,缓冲孔2的行距为8米。
缓冲孔2装药量计算公式:
QH=K*aH*bH*h*q0
式中K——缓冲孔增加药量系数 K=1.2;
aH——缓冲孔同预裂孔间距m;
bH——缓冲孔与主爆孔间距m
h——台阶高度m;
q0——标准装药系数0.4kg/m3。
缓冲孔2内通过导爆管5连接起爆药柱4,起爆***9。装药高度根据岩性情况定为4—6米。缓冲孔2采用岩粉8回填。
为了保证对预裂孔3的传爆线6可靠的引爆并保证延时100ms左右,本发明主炮区与预裂孔3的连接采用一发400毫秒延期导爆***E连接导爆索K至预裂孔3的前排,并同预裂孔3的传爆线16串联起来。
本发明对预裂孔3采用不偶合装药结构,减小装药量,在开挖区主炮孔***之前***。当相邻两炮孔起爆后,在两炮孔周围各自形成一个独立的应力场,沿径向应力波呈园形传播。如果同时起爆继续传播,则在两炮孔之间应力波发生叠加,加强了炮孔连心面的切向拉应力作用。由于炮孔之间较近,相邻炮孔形成应力加强带,为形成裂缝创造了有利条件。当炮孔之间距离适当,在炮孔连心面切向拉应力大于岩石的极限抗拉强度时,则将岩面拉断,但不致破坏炮孔壁面。由于炮孔内装药***后,在冲击波和爆生气体共同作用下两炮孔形成贯通裂缝。在这一排预裂孔间联线的方向上形成一条平整的、宽度为1-2厘米的预裂缝。
本发明所述方法适用于高速公里路堑、大型水电站、长期裸露的金属矿山等的***施工。保护到界岩体的完整性和稳定性,预防滑坡事故的发生,为矿山提供安全、良好的生产环境,具有很好的社会效益和经济效益。
Claims (6)
1、一种预裂***办法,其特征在于:在开采区与到界边坡之间沿设计开挖轮廓穿一排小孔径的预裂孔(3),在主炮孔(1)和预裂孔(3)之间与预裂孔(3)平行设计有缓冲孔(2);每个预裂孔(3)内通过传爆线(6)串联至少一个起爆药柱(4),该起爆药柱(4)靠主炮孔(1)一侧布置,其上部采用空气间隔器(7)间隔,并用岩粉(8)回填,充填高度是炮孔直径的12-20倍;
所述主炮孔(1)内装有铵油***(9),通过非电导爆管(5)连接起爆药柱(4),反向起爆铵油***(9),其上部采用岩粉(8)回填;
所述缓冲孔(2)内通过导爆管(5)连接起爆药柱(4),起爆***(9),缓冲孔(2)内***(9)的装药高度为4—6米,其上部采用岩粉(8)回填;
所述主炮区与预裂孔(3)的连接采用导爆***(E)连接导爆索(K)至预裂孔(3)的前排,并将预裂孔(3)的传爆线(6)串联起来;具体步骤是:
a)、确定预裂***穿孔参数,实施穿孔作业;
预裂***穿孔参数包括预裂孔(3)的孔径、孔距、孔深、穿孔标准等,预裂***穿孔参数确定后,用推土机对预裂孔(3)的位置进行清理;给出最终边界位置和高程;进行穿孔设计和现场放线、定位及布孔,然后实施穿孔作业。
b)、根据穿孔参数确定与其相匹配的装药量、装药结构、装药成份、充填高度和起爆方式,实施***作业。
2、根据权利要求1所述的预裂***办法,其特征在于:所述穿孔孔径为40-100毫米。
3、根据权利要求1所述的预裂***办法,其特征在于:所述钻孔间距依据公式:a=(8--14)d,并根据岩石特性选取,其中:a为孔距;d为孔径。
4、根据权利要求1所述的预裂***办法,其特征在于:本发明预裂孔(3)采用药串结构,不连续装药形式,每隔一定间距将起爆药柱(4)绑扎在传爆线(16)上。
5、根据权利要求1所述的预裂***办法,其特征在于:预裂孔(3)的装药量根据公式:△x=0.36σC 0.63*a0.67g/m确定,其中σC为岩石极限抗压强度,a为孔距。
6、根据权利要求1所述的预裂***办法,其特征在于:缓冲孔(2)的装药量根据公式:QH=K*aH*bH*h*q0确定,其中K代表缓冲孔(2)增加药量系数K=1.2;aH代表缓冲孔(2)同预裂孔(3)的间距m;bH代表缓冲孔(2)与主炮孔(1)的间距m;h代表台阶高度m;q0代表标准装药系数0.4kg/m3。
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