CN102401616A - 立井***掘进方法 - Google Patents

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杨仁树
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李清
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Abstract

本发明公开了一种立井***掘进方法，采用定向断裂炮孔-较浅楔形掏槽炮孔组-较深楔形掏槽炮孔组-二圈孔-三圈孔-…的毫秒延迟起爆方式，将定向断裂***技术和双楔形掏槽***技术相结合，实现了大断面立井的一次***，简化了***过程，减小了对围岩的破坏，降低了***产生的振动，增加了安全性，具有安全、可靠、高效、低成本的突出优点，特别适于对掘进速度和***安全有较高要求的立井进行***掘进。

Description

立井***掘进方法
技术领域
本发明涉及一种***掘进技术，尤其涉及一种定向断裂***技术与楔形掏槽***技术相结合的用于立井***的掘进方法。
背景技术
垂直竖井开挖时普遍采用***的方式，比较典型的，如：煤矿立井施工、地铁入口处各种永久或临时立井的垂直开挖等。这些立井在开挖***时，***断面大，一般在十几平米至几十平米，单段起爆***量大，***振动危害大，同时，由于立井***时自由面单一，即使采用更多的***也难以取得较高的循环进尺，***利用率较低。
目前，立井***施工中采用的***方式主要有两种：一种是分段***，即在施工中将立井分为几段，进行分次***。分次***的优点在于，***的单段和总药量均得到降低，因而***危害显著降低；同时，由于采用分段***，预***岩体有两个自由面，因而***利用率得到一定程度的提高，保证了***效率。但现有分段***的缺点也十分明显，其中，每完成一次***后要进行工作面清渣，然后进钻车打眼、装药，准备下一轮***，因而，每一个循环进尺通常要进行2～3次清渣、进钻机，极大的制约了掘进速度，特别是对于施工速度要求较高的工程，如地铁基站的开挖，分段***无法满足施工要求。另一种***方式是全断面一次***，该方法的***原理与巷道掘进***相似，采用掏槽***与光面***相结合。首先，在立井中心进行掏槽***，***后形成一定范围的槽腔，然后采用延迟起爆技术，围绕已经形成的槽腔逐渐向外连续***，最后，在到达立井周边时，再采用小药量进行光面***，完成立井***过程。传统全断面一次***技术，克服了分段***的弊端，每一个循环一次打眼，一次***，一次清渣，在一定程度上提高了掘进效率。但采用全断面一次***时***使用量较大，因而无论是对井壁还是对地面建筑物，带来的***危害不容忽视，也给正常施工带来不小的影响。
如何改善现有立井***施工技术，提高施工进度的前提下，降低***过程对周边建筑带来的危害和影响，保证施工质量，就成为本发明要解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种安全、可靠、高效、低成本的立井***掘进方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种立井***掘进方法，包括：
A、沿预***立井周边布置一圈封闭的定向断裂炮孔，在预***岩体中心布置两组不同深度的楔形掏槽炮孔，以楔形掏槽炮孔为中心向外依次布置二圈孔、三圈孔……等主炮孔，直至完成全断面炮孔布置；所述主炮孔的深度小于楔形掏槽炮孔的深度。
B、采用轴向空气间隔装药法，将***放入到切缝管中，并将高精度电子******切缝管内的各段装药中，完成切缝药包的制作。
C、根据切缝药包定向断裂***技术，将切缝药包放置到预***立井周边的定向断裂炮孔中。
D、根据双楔形掏槽***技术和岩石特性，在楔形掏槽炮孔以及主炮孔内进行普通装药，粘***泥密封后，依据定向断裂炮孔-较浅楔形掏槽炮孔组-较深楔形掏槽炮孔组-二圈孔-三圈孔-…的起爆顺序，采用毫秒延迟起爆方式，完成全断面一次***，实现立井的***掘进。
所述定向断裂炮孔之间的间距为400mm～800mm。
所述楔形掏槽炮孔与地面的夹角为70～85度。
所述较浅楔形掏槽炮孔组中炮孔深度为2000mm～3000mm，较深楔形掏槽炮孔组中炮孔深度为5000mm～6000mm，两组楔形掏槽炮孔间的距离为400mm～600mm。
所述主炮孔的深度小于较深楔形掏槽炮孔的炮孔深度100mm～300mm。
所述切缝管的切缝宽度为2mm～6mm，切缝管内径与***的直径相同。
所述切缝药包中，将相同段别的高精度电子***分别***到各个装药段中，切缝药包装药后的轴向不耦合装药系数为1～2。
所述切缝药包装填炮孔的方式为径向不耦合装药，径向不耦合装药系数为1.3～2.6。
所述楔形掏槽炮孔内***单耗为1.00～1.40kg/m3；所述二圈孔、三圈孔…等主炮孔内***单耗为0.60～1.20kg/m3。
所述两组不同深度的楔形掏槽炮孔的上、下方向上还可设有4-6个辅助掏槽孔，二圈孔、三圈孔……等主炮孔围绕在楔形掏槽炮孔和辅助掏槽孔外侧；起爆顺序为定向断裂炮孔-较浅楔形掏槽炮孔组-较深楔形掏槽炮孔组-辅助掏槽孔-二圈孔-三圈孔-…等主炮孔，辅助掏槽孔为普通装药，辅助掏槽孔内***单耗为0.60～1.20kg/m3。
本发明所述的立井***掘进方法，采用高精度电子***，将定向断裂***技术和双楔形掏槽***技术相结合，实现了大断面立井的一次***。由于首先在立井周边采用定向断裂***形成预裂缝，大大减小了对围岩的破坏，同时预裂缝起到降低***振动的作用，增加了安全性。双楔形掏槽***技术的应用提高了******能量的利用率，提高了掘进速度、降低了成本。高精度电子***的应用，使得单段最大药量得到控制，进一步降低了***振动。本发明所述掘进方法具有安全、可靠、高效、低成本的突出优点，特别适于对掘进速度和***安全有较高要求的立井进行***掘进。
附图说明
图1为本发明所述方法在圆形断面立井在***掘进过程中的总体炮孔布置示意图；
图2为图1的B-B向剖视图；
图3为本发明所述切缝药包装填炮孔时的结构示意图；
图4为图3的A-A向剖视图。
具体实施方式
本发明的目的是对立井进行快速、高效、安全的***掘进，其中的立井断面形状既可以是圆形，也可以是地铁站挖掘过程的矩形或其它形状，在此并没有任何限制。
以圆形立井断面为例：
步骤一在预***立井周边布置一圈圆形的定向断裂炮孔。
圆形的定向断裂炮孔主要起到阻断***部分与非***部分的应力传导通路，以降低***过程对非***部分的影响和产生的振动。如图1、图2所示，本例中定向断裂炮孔3分布成封闭的圆形，并且靠近预***立井的周边。其中，定向断裂炮孔3的间距为400mm～800mm，定向断裂炮孔3的间距应由实际岩石的普氏系数决定，岩石硬度越大，炮孔间距越小，但是最大距离不应超过800mm，这样才能保证断裂效果。
步骤二根据楔形掏槽炮孔技术，在预***岩体中心布置两组不同深度的楔形掏槽炮孔，即较浅楔形掏槽炮孔组和较深楔形掏槽炮孔组，较深楔形掏槽炮孔组的炮孔深度大于较浅楔形掏槽炮孔组的炮孔深度，并以楔形掏槽炮孔为中心向外依次布置二圈孔和三圈孔等主炮孔，与最***的定向断裂炮孔形成炮孔群，完成全断面炮孔布置。
其中，为保证楔形掏槽炮孔的***效果，如图1、图2所示，较浅楔形掏槽炮孔1和较深楔形掏槽炮孔2的分布数目共为10个，其炮孔与地面的夹角通常在70～85度之间，岩石越硬，夹角越小。而***断面越大，楔形掏槽炮孔的分布数目也越多。
为进一步提高楔形掏槽炮孔的***效果，最大限度地发挥楔形掏槽炮孔的作用，保证掘进速度，较浅楔形掏槽炮孔组中炮孔深度设为2000mm～3000mm之间，较深楔形掏槽炮孔组中炮孔深度设为5000mm～6000mm之间，两组楔形掏槽炮孔的间距设为400mm～600mm之间。
为使主炮孔***彻底，分布在楔形掏槽炮孔***的二圈孔5和三圈孔4等主炮孔的深度小于较深楔形掏槽炮孔2的炮孔深度100mm～300mm，这样，主炮孔的***过程作用在较深楔形掏槽炮孔2的上方，可有效保证***效率，使***在可控范围内进行。
当然，根据***断面大小和岩石的硬度，还可在三圈孔4外继续分布四圈孔、五圈孔等等，以实现全断面炮孔布置为标准。
步骤三把***放入切缝管中，采用轴向空气间隔装药法进行轴向间隔装药，并将相同段别的高精度电子***分别***到各个装药段中，完成切缝药包的制作。
如图3、图4所示，通常，切缝管10中的间隔装药为2-3段，本例中装药段8为两段，两段***之间为空气段9，装药后的轴向不耦合装药系数为1～2，即药室总长度与装药长度的比值为1～2。而切缝管10选用硬质材料制成，如PVC材料，切缝7的宽度为2mm～6mm，切缝管10的内径与***的直径相同。相同级别的高精度电子***分别***到各个装药段8中，用于分别引爆各个装药段8的***。这样的结构设计和***控制，可以更充分地发挥***威力，降低***使用量，最大限度的减小***过程产生的振动。
步骤四将切缝药包放置到预***立井周边的定向断裂炮孔中，同时，根据双楔形掏槽***技术和岩石特性，在楔形掏槽炮孔以及主炮孔内分别按普通装药方式进行装药，并用粘***泥密封后，依据起爆顺序为定向断裂炮孔-较浅楔形掏槽炮孔组-较深楔形掏槽炮孔组-二圈孔-三圈孔的毫秒延迟起爆方式，完成全断面一次***，实现立井***掘进。
此过程，主要根据切缝药包定向断裂***技术和双楔形掏槽***技术产生。定向断裂***技术是利用定向能产生预期的***过程，控制***发展方向。双楔形掏槽***技术是利用炮孔的倾斜角度和对应分布的位置关系，使***产生的岩石碎块按预定方向***排出，形成掏槽式***。其中，两组楔形掏槽炮孔内***单耗为1.00～1.40kg/m3，二圈孔和三圈孔内***单耗为0.60～1.20kg/m3。
如图3、图4所示，切缝药包在装填炮孔11时，采用径向不耦合装药方式，径向不耦合装药系数为1.3～2.6，即炮孔11的直径与***直径的比值为1.3～2.6。为保证每组***卷之间密接严实，还用粘***泥6填满捣实，并保证炮孔11上粘***泥6的封堵长度不小于800mm。
如图1、图2所示，由于采用毫秒延迟起爆技术，使得整个***掘进在可控条件下有序进行，首先是靠近预***立井周边定向断裂炮孔3的预爆过程，产生预破裂纹，接着是较浅楔形掏槽炮孔组和较深楔形掏槽炮孔组的顺序***，使断面中心产生***掏槽，最后是由里向外逐圈进行的二圈孔5和三圈孔4***，使得断面立井实现一次***掘进过程，大大简化了立井***掘进的步骤，提高了掘进效率。
当然，上述举例是以圆形立井进行说明，当需对矩形立井进行***掘进时，通常还会在两组不同深度的楔形掏槽炮孔的上、下方向上设置4-6个辅助掏槽孔，二圈孔、三圈孔……等主炮孔围绕在楔形掏槽炮孔和辅助掏槽孔的外侧。辅助掏槽孔对应于矩形立井的长度方向，在***中起到扩大楔形槽腔的作用。而相应地起爆顺序则变为：定向断裂炮孔-较浅楔形掏槽炮孔组-较深楔形掏槽炮孔组-辅助掏槽孔-二圈孔-三圈孔-…等主炮孔。其中，增设的辅助掏槽孔也为普通装药，***单耗为0.60～1.20kg/m3即可。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立井***掘进方法，其特征在于，具体步骤包括：
A、沿预***立井周边布置一圈封闭的定向断裂炮孔，在预***岩体中心布置两组不同深度的楔形掏槽炮孔，以楔形掏槽炮孔为中心向外依次布置二圈孔、三圈孔……等主炮孔，直至完成全断面炮孔布置；所述主炮孔的深度小于楔形掏槽炮孔的深度；
B、采用轴向空气间隔装药法，将***放入到切缝管中，并将高精度电子******切缝管内的各段装药中，完成切缝药包的制作；
C、根据切缝药包定向断裂***技术，将切缝药包放置到预***立井周边的定向断裂炮孔中；
D、根据双楔形掏槽***技术和岩石特性，在楔形掏槽炮孔以及主炮孔内进行普通装药，粘***泥密封后，依据定向断裂炮孔-较浅楔形掏槽炮孔组-较深楔形掏槽炮孔组-二圈孔-三圈孔-…的起爆顺序，采用毫秒延迟起爆方式，完成全断面一次***，实现立井的***掘进。
2.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述定向断裂炮孔之间的间距为400mm～800mm。
3.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述楔形掏槽炮孔与地面的夹角为70～85度。
4.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述较浅楔形掏槽炮孔组中炮孔深度为2000mm～3000mm，较深楔形掏槽炮孔组中炮孔深度为5000mm～6000mm，两组楔形掏槽炮孔间的距离为400mm～600mm。
5.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述主炮孔的深度小于较深楔形掏槽炮孔的炮孔深度100mm～300mm。
6.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述切缝管的切缝宽度为2mm～6mm，切缝管内径与***的直径相同。
7.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述步骤B中，将相同段别的高精度电子***分别***到各个装药段中，切缝药包装药后的轴向不耦合装药系数为1～2。
8.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述步骤C中，切缝药包装填炮孔的方式为径向不耦合装药，径向不耦合装药系数为1.3～2.6。
9.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述楔形掏槽炮孔内***单耗为1.00～1.40kg/m3；所述二圈孔、三圈孔…等主炮孔内***单耗为0.60～1.20kg/m3。
10.根据权利要求1所述的立井***掘进方法，其特征在于，所述两组不同深度的楔形掏槽炮孔的上、下方向上还可设有4-6个辅助掏槽孔，二圈孔、三圈孔……等主炮孔围绕在楔形掏槽炮孔和辅助掏槽孔外侧；起爆顺序为定向断裂炮孔-较浅楔形掏槽炮孔组-较深楔形掏槽炮孔组-辅助掏槽孔-二圈孔-三圈孔-…等主炮孔，辅助掏槽孔为普通装药，辅助掏槽孔内***单耗为0.60～1.20kg/m3。
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