CN112161534A - 一种矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,包括以下步骤:S1、设计炮孔的掏槽型式、辅助眼和周边眼的排列形式;S2、设计包括炮孔数量、炮孔间距、炮孔深度和炮孔装药量在内的***参数;S3、采用现有凿岩台车钻凿炮孔;S4、炮孔装药:环形掏槽眼装药系数为0.7~0.9,底眼与其相同,辅助眼装药系数为0.6~0.8,周边眼采用光面***形式装药,所有炮孔皆需装一卷底药和用水炮泥堵塞;S5、起爆网络:所有炮孔均采用孔底反向起爆,掏槽眼与辅助眼采用电子***起爆,周边眼采用导爆索起爆,随后设计起爆顺序进行起爆。本申请提供的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,具有炮孔利用率高、进尺深、***效果好和***成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及矿山井下凿岩控制***技术领域,具体涉及一种矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法。
背景技术
近年来,由于国内技术发展,矿山已经大量引进凿岩台车等钻孔设备。凿岩台车钻孔效率高,节省矿山劳动力和成本,而且可使钻孔等工作全部机械化、自动化,提高采矿效率。但凿岩台车整体体积较大,在井下小断面工作时,台车摆臂难以全面展开,这就使得台车钻凿楔形孔难度较大,而其余钻凿设备效率较低,又难以保证矿山的开采效率。
本发明的发明人经过研究发现,目前井下传统控制***方法通常采用垂直掏槽孔,其难以掏出岩石形成较大的自由空间,从而影响后面辅助眼和周边眼的***效果,降低掘进进尺;同时,传统***方法底眼与下部充填体间距较小,底眼***时产生的冲击波对下部充填体造成的损害极大,并且会提高矿石的贫化率和损失率,对矿山造成极大的影响;而且,目前矿山井下常用毫秒延时导爆管***起爆光爆孔,难以精确控制炮孔起爆时间,影响矿岩***效果,***后常有冒顶、片帮现象,断面规整度低。
发明内容
针对现有控制***方法常采用垂直掏槽孔,其难以掏出岩石形成较大的自由空间,进而影响后面辅助眼和周边眼的***效果,同时底眼与下部充填体间距较小,底眼***时难以保护充填体,并且常用导爆管***起爆,影响矿岩***效果的技术问题,本发明提供一种矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
一种矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,包括以下步骤:
S1、设计炮孔的掏槽型式、辅助眼和周边眼的排列形式:
中间两个炮孔为空孔,空孔左右的两排炮孔为预定倾斜角度的微楔形孔,空孔上下的两个炮孔为垂直孔,空孔、微楔形孔和垂直孔组成掏槽眼;底眼为垂直孔且距下部充填体0.3~0.4m;顶眼和边眼以相同间距均匀布置且与岩壁间隔0.1m,顶眼、边眼和底眼组成周边眼;最后在掏槽眼和周边眼之间均匀布置辅助眼;
S2、设计包括炮孔数量、炮孔间距、炮孔深度和炮孔装药量在内的***参数:
S21、掏槽眼设计:掏槽眼分为两种,中间两个为掏槽空孔,装药量为2~3卷乳化***;掏槽空孔左右旁边的两排炮孔共六个为微楔形孔,六个微楔形孔加上掏槽空孔上下的两个垂直炮孔共八个掏槽眼,装药量均为7卷乳化***;炮孔间距为0.5m,掏槽眼前口间距为1.4m,掏槽眼后口间距为0.6m,所有炮孔皆需超深0.2m,超深后的炮孔深度为2.7m;
S22、辅助眼设计:辅助眼分为上下辅助眼和左右辅助眼,上辅助眼和下辅助眼皆为一排且辅助眼的间距为0.6~0.7m;左辅助眼和右辅助眼皆为两排且同排辅助眼的间距为0.5~0.6m,相邻两排辅助眼的间距为0.5~0.55m,而与微楔形孔相邻的一排辅助眼与微楔形孔间隔0.2~0.3m;所有辅助眼的炮孔深度皆为2.5m,装药量均为6卷乳化***;
S23、周边眼设计:边眼分为左边眼和右边眼,顶眼、左边眼和右边眼皆为一排均匀布置在掘进掌子面轮廓上,每排上的周边眼间距为0.5~0.6m,与岩壁间隔0.1m,孔深皆为2.5m,装药量均为5卷膨化硝铵***且每卷***间隔0.4~0.5m,顶眼需向上偏移预定角度,边眼需向左右各偏移预定角度;底眼为一排且以间隔为0.5~0.6m均匀布置,与下部充填体间隔0.3~0.4m,孔深皆为2.5m且垂直打孔,装药量均为7卷乳化***;
S3、按照上述设计,采用现有凿岩台车钻凿炮孔;
S4、炮孔装药:
八个掏槽眼构成的环形掏槽眼皆装7卷乳化***,底眼与环形掏槽眼相同,中间的两个掏槽眼装2~3卷乳化***,均采用连续不耦合装药;辅助眼装6卷乳化***,采用连续不耦合装药;顶眼和边眼装5卷膨化硝铵***,采用不连续不耦合装药,每卷***间隔0.4~0.5m;所有炮孔皆需装一卷底药,保证***安装到位,最后所有炮孔用水炮泥堵塞;
S5、起爆网络:
所有炮孔均采用孔底反向起爆,孔内安设一发电子***,微差起爆,起爆顺序为首先是环形掏槽眼,其次是掏槽空孔,然后是辅助眼、边眼、底眼,最后是顶眼;顶眼和边眼采用光面***,孔内安设一发电子***,并在孔内全长敷设导爆索,形成光面***起爆网络。
与现有技术相比,本发明提供的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,一方面采用微楔形掏槽代替常用的垂直掏槽,因而具有较好的掏槽效果,可为后续炮孔起爆形成较大的自由空间,同时可解决井下凿岩台车钻凿小断面时摆臂难以伸展的难题,提高凿岩效率;另一方面采用电子***和导爆索代替常规的导爆管***起爆,因而可精确控制炮孔起爆时间和起爆顺序,提高控制***效果;又一方面根据理论计算,获得底眼与底部充填体的最佳间隔范围,减小矿岩***时冲击波对底部充填体的损害;再一方面采用光面***,因而***效率较高,***后可形成较为规整的断面。因此,本方法具有炮孔利用率高、进尺深、***效果好和***成本低等优点。
进一步,所述步骤S1中采用微楔形掏槽设计的微斜孔是与水平方向呈79~81°的倾斜炮孔。
进一步,所述步骤S1中不耦合装药条件下的裂隙圈半径计算公式如下:
其中,σR为压碎圈与裂隙圈分界面上的径向应力,β为衰减指数,ρ0为***密度,Dv为***爆速,n为******产物膨胀碰撞炮孔壁时的压力增大系数,K为装药径向不耦合系数,le为装药轴向系数,α为载荷传播衰减指数,rb为炮孔半径,σtd为岩石的单轴动态抗拉强度,σcd为岩石的单轴动态抗压强度,b为侧向应力系数,μd为岩石动态泊松比。
进一步,所述步骤S2中所有炮孔直径皆为42mm。
进一步,所述步骤S21中掏槽炮孔前口间距应满足:
L1≤2×(2Lcotα+d)
其中,L1为掏槽眼前口间距,L为同排掏槽眼间距,α为炮孔与工作面的夹角,d为掏槽眼后口间距。
进一步,所述步骤S21中炮孔深度的计算公式如下:
其中,H为炮孔深度,l为每掘进循环的计划进尺数,η为炮孔利用率。
进一步,所述步骤S23中顶眼向上偏移5°,边眼向左右各偏移5°。
进一步,所述步骤S5中,中间两个掏槽眼外的八个掏槽眼与中间两个掏槽眼之间间隔400~500ms起爆,同时顶眼和边眼的导爆索采用三角搭接,形成光面***起爆网络。
进一步,所述步骤S5中炮孔起爆间隔时间计算公式如下:
其中,W为最小抵抗线的长度,vr为裂隙发展速度。
进一步,所述步骤S5中每种炮孔起爆间隔时间为500ms。
附图说明
图1是本发明提供的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法流程图。
图2是本发明提供的所述炮孔设计正视示意图。
图3是本发明提供的所述炮孔设计剖面示意图。
图4是本发明提供的所述炮孔装药设计示意图。
图中,11、充填体;12、围岩。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
请参考图1至图4所示,本发明提供一种矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,包括以下步骤:
S1、设计炮孔的掏槽型式、辅助眼和周边眼的排列形式:
中间两个炮孔为空孔,空孔左右的两排炮孔为预定倾斜角度的微楔形孔,空孔上下的两个炮孔为垂直孔,空孔、微楔形孔和垂直孔组成掏槽眼;底眼为垂直孔且距下部充填体0.3~0.4m;顶眼和边眼以相同间距均匀布置且与岩壁间隔0.1m,顶眼、边眼和底眼组成周边眼;最后在掏槽眼和周边眼之间均匀布置辅助眼;
S2、设计包括炮孔数量、炮孔间距、炮孔深度和炮孔装药量在内的***参数:
S21、掏槽眼设计:掏槽眼分为两种,中间两个为掏槽空孔,装药量为2~3卷乳化***;掏槽空孔左右旁边的两排炮孔共六个为微楔形孔,六个微楔形孔加上掏槽空孔上下的两个垂直炮孔共八个掏槽眼,装药量均为7卷乳化***;炮孔间距为0.5m,掏槽眼前口间距为1.4m,掏槽眼后口间距为0.6m,所有炮孔皆需超深0.2m,超深后的炮孔深度为2.7m;
S22、辅助眼设计:辅助眼分为上下辅助眼和左右辅助眼,上辅助眼和下辅助眼皆为一排且辅助眼的间距为0.6~0.7m;左辅助眼和右辅助眼皆为两排且同排辅助眼的间距为0.5~0.6m,相邻两排辅助眼的间距为0.5~0.55m,而与微楔形孔相邻的一排辅助眼与微楔形孔间隔0.2~0.3m;所有辅助眼的炮孔深度皆为2.5m,装药量均为6卷乳化***;
S23、周边眼设计:边眼分为左边眼和右边眼,顶眼、左边眼和右边眼皆为一排均匀布置在掘进掌子面轮廓上,每排上的周边眼间距为0.5~0.6m,与岩壁间隔0.1m,孔深皆为2.5m,装药量均为5卷膨化硝铵***且每卷***间隔0.4~0.5m,顶眼需向上偏移预定角度,边眼需向左右各偏移预定角度;底眼为一排且以间隔为0.5~0.6m均匀布置,与下部充填体间隔0.3~0.4m,孔深皆为2.5m且垂直打孔,装药量均为7卷乳化***;
S3、按照上述设计,采用现有凿岩台车钻凿炮孔,现场可根据实际情况对炮孔间距等进行调整;
S4、炮孔装药:
八个掏槽眼构成的环形掏槽眼皆装7卷乳化***,底眼与环形掏槽眼相同,中间的两个掏槽眼装2~3卷乳化***,均采用连续不耦合装药;辅助眼装6卷乳化***,采用连续不耦合装药;顶眼和边眼装5卷膨化硝铵***,采用不连续不耦合装药,每卷***间隔0.4~0.5m;所有炮孔皆需装一卷底药,保证***安装到位,最后所有炮孔用水炮泥堵塞;
S5、起爆网络:
所有炮孔(包括掏槽眼、辅助眼和周边眼)均采用孔底反向起爆,孔内安设一发电子***,微差起爆,起爆顺序为首先是环形掏槽眼,其次是掏槽空孔,然后是辅助眼、边眼、底眼,最后是顶眼;顶眼(即顶板)和边眼(即两帮)采用光面***,孔内安设一发电子***,并在孔内全长敷设导爆索,形成光面***起爆网络。
与现有技术相比,本发明提供的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,一方面采用微楔形掏槽代替常用的垂直掏槽,因而具有较好的掏槽效果,可为后续炮孔起爆形成较大的自由空间,同时可解决井下凿岩台车钻凿小断面时摆臂难以伸展的难题,提高凿岩效率;另一方面采用电子***和导爆索代替常规的导爆管***起爆,因而可精确控制炮孔起爆时间和起爆顺序,提高控制***效果;又一方面根据理论计算,获得底眼与底部充填体的最佳间隔范围,减小矿岩***时冲击波对底部充填体的损害;再一方面采用光面***,因而***效率较高,***后可形成较为规整的断面。因此,本方法具有炮孔利用率高、进尺深、***效果好和***成本低等优点。
作为具体实施例,图2所示为井下上向进路一步骤回采控制***炮孔设计正视图。其中,Ⅰ为环形掏槽眼,Ⅱ为掏槽空孔,Ⅲ为辅助眼,Ⅳ为边眼,Ⅴ为底眼,Ⅵ为顶眼;数字1~10为炮孔起曝顺序;标号11为充填体,标号12为围岩。采用现有凿岩台车钻凿炮孔时,首先在断面中心线上钻凿掏槽空孔,随后以此为基础钻凿环形掏槽眼,所有掏槽眼皆需超深0.2m,超深后的炮孔深度为2.7m,炮孔上下间距为0.5m,左右间距为0.7m;然后沿断面轮廓以0.5m为间距均匀布置顶眼和边眼及以0.55m为间距均匀布置底眼,顶眼需向上偏移一定角度,边眼则需向左右偏移一定角度;最后按照图示在掏槽眼和周边眼之间均匀布置辅助眼,排间距为0.5m,孔间距为0.55m,孔深为2.5m,所有炮孔直径皆为42mm。
作为具体实施例,请参考图3所示,所述步骤S1中采用微楔形掏槽设计的微斜孔是与水平方向呈79~81°的倾斜炮孔,由此适用于凿岩台车的小断面,掏槽效果较好。
作为具体实施例,所述步骤S1中不耦合装药条件下的裂隙圈半径计算公式如下:
其中,σR为压碎圈与裂隙圈分界面上的径向应力,β为衰减指数,ρ0为***密度,Dv为***爆速,n为******产物膨胀碰撞炮孔壁时的压力增大系数,K为装药径向不耦合系数,le为装药轴向系数,α为载荷传播衰减指数,rb为炮孔半径,σtd为岩石的单轴动态抗拉强度,σcd为岩石的单轴动态抗压强度,b为侧向应力系数,μd为岩石动态泊松比。式中取σcd=80Mpa,σtd=10Mpa,Dv=3200m/s,ρ0=1000kg/m3,将这些参数和上述炮孔间距、炮孔深度、炮孔直径等参数代入计算,可知底眼与底部充填体的适宜间距为0.3~0.4m。因此,在本申请实施例中,在充填体上部0.3m处以0.55m为间距均匀布置底眼,炮孔深度为2.5m。
作为具体实施例,请参考图3所示,所述步骤S21中掏槽炮孔前口间距应满足:
L1≤2×(2Lcotα+d)
其中,L1为掏槽眼前口间距,L为同排掏槽眼间距,α为炮孔与工作面的夹角,d为掏槽眼后口间距。式中取L=0.5m,α=81°,d=0.6m,代入计算可知掏槽炮孔(即微楔形孔)前口间距取1.4m为宜。
作为具体实施例,所述步骤S21中炮孔深度的计算公式如下:
其中,H为炮孔深度,l为每掘进循环的计划进尺数,η为炮孔利用率。同时,步骤S21中的掏槽眼共有10个,中间的两个炮孔为装少许***的掏槽空孔,其余炮孔皆装满***,***均采用乳化***。
作为具体实施例,所述步骤S23中的顶眼向上偏移5°,边眼向左右各偏移5°,由此可以提高光爆效果,形成更好的轮廓面。
作为具体实施例,图4所示为本发明所述炮孔装药设计示意图,Ⅰ号掏眼槽装7卷乳化***,底眼与Ⅰ号掏眼槽相同,Ⅱ号掏眼槽装2~3卷乳化***,Ⅲ号辅助眼装6卷乳化***,且都采用连续不耦合装药;顶眼和边眼装5卷膨化硝铵***,每卷***间隔0.5m,为不连续不耦合装药;所有炮孔采用孔底反向起爆,掏槽眼与辅助眼炮孔内安设一发电子***,微差起爆,中间两个掏槽眼外的八个掏槽眼Ⅰ-1与中间两个掏槽眼Ⅱ-2之间间隔400~500ms起爆,由此可以较好的掏出岩石,形成较大自由空间;同时顶眼和边眼采用光面***,其孔内安设一发电子***,且孔内全长敷设导爆索,要求顶眼和边眼的导爆索采用三角搭接,形成光面***复式起爆网络,由此可以保证顶眼和边眼同时起爆,从而提高光爆效果,形成规整的轮廓面。
作为具体实施例,所述步骤S5中炮孔起爆间隔时间计算公式如下:
其中,W为最小抵抗线的长度,vr为裂隙发展速度。取W=1m,vr=2.77m/s,将其代入式中计算可知每种炮孔起爆间隔时间为500ms为宜,***效果最好。
最后说明的是,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宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、设计炮孔的掏槽型式、辅助眼和周边眼的排列形式:
中间两个炮孔为空孔,空孔左右的两排炮孔为预定倾斜角度的微楔形孔,空孔上下的两个炮孔为垂直孔,空孔、微楔形孔和垂直孔组成掏槽眼;底眼为垂直孔且距下部充填体0.3~0.4m;顶眼和边眼以相同间距均匀布置且与岩壁间隔0.1m,顶眼、边眼和底眼组成周边眼;最后在掏槽眼和周边眼之间均匀布置辅助眼;
S2、设计包括炮孔数量、炮孔间距、炮孔深度和炮孔装药量在内的***参数:
S21、掏槽眼设计:掏槽眼分为两种,中间两个为掏槽空孔,装药量为2~3卷乳化***;掏槽空孔左右旁边的两排炮孔共六个为微楔形孔,六个微楔形孔加上掏槽空孔上下的两个垂直炮孔共八个掏槽眼,装药量均为7卷乳化***;炮孔间距为0.5m,掏槽眼前口间距为1.4m,掏槽眼后口间距为0.6m,所有炮孔皆需超深0.2m,超深后的炮孔深度为2.7m;
S22、辅助眼设计:辅助眼分为上下辅助眼和左右辅助眼,上辅助眼和下辅助眼皆为一排且辅助眼的间距为0.6~0.7m;左辅助眼和右辅助眼皆为两排且同排辅助眼的间距为0.5~0.6m,相邻两排辅助眼的间距为0.5~0.55m,而与微楔形孔相邻的一排辅助眼与微楔形孔间隔0.2~0.3m;所有辅助眼的炮孔深度皆为2.5m,装药量均为6卷乳化***;
S23、周边眼设计:边眼分为左边眼和右边眼,顶眼、左边眼和右边眼皆为一排均匀布置在掘进掌子面轮廓上,每排上的周边眼间距为0.5~0.6m,与岩壁间隔0.1m,孔深皆为2.5m,装药量均为5卷膨化硝铵***且每卷***间隔0.4~0.5m,顶眼需向上偏移预定角度,边眼需向左右各偏移预定角度;底眼为一排且以间隔为0.5~0.6m均匀布置,与下部充填体间隔0.3~0.4m,孔深皆为2.5m且垂直打孔,装药量均为7卷乳化***;
S3、按照上述设计,采用现有凿岩台车钻凿炮孔;
S4、炮孔装药:
八个掏槽眼构成的环形掏槽眼皆装7卷乳化***,底眼与环形掏槽眼相同,中间的两个掏槽眼装2~3卷乳化***,均采用连续不耦合装药;辅助眼装6卷乳化***,采用连续不耦合装药;顶眼和边眼装5卷膨化硝铵***,采用不连续不耦合装药,每卷***间隔0.4~0.5m;所有炮孔皆需装一卷底药,保证***安装到位,最后所有炮孔用水炮泥堵塞;
S5、起爆网络:
所有炮孔均采用孔底反向起爆,孔内安设一发电子***,微差起爆,起爆顺序为首先是环形掏槽眼,其次是掏槽空孔,然后是辅助眼、边眼、底眼,最后是顶眼;顶眼和边眼采用光面***,孔内安设一发电子***,并在孔内全长敷设导爆索,形成光面***起爆网络。
2.根据权利要求1所述的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,其特征在于,所述步骤S1中采用微楔形掏槽设计的微斜孔是与水平方向呈79~81°的倾斜炮孔。
4.根据权利要求1所述的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,其特征在于,所述步骤S2中所有炮孔直径皆为42mm。
5.根据权利要求1所述的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,其特征在于,所述步骤S21中掏槽炮孔前口间距应满足:
L1≤2×(2Lcotα+d)
其中,L1为掏槽眼前口间距,L为同排掏槽眼间距,α为炮孔与工作面的夹角,d为掏槽眼后口间距。
7.根据权利要求1所述的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,其特征在于,所述步骤S23中顶眼向上偏移5°,边眼向左右各偏移5°。
8.根据权利要求1所述的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,其特征在于,所述步骤S5中,中间两个掏槽眼外的八个掏槽眼与中间两个掏槽眼之间间隔400~500ms起爆,同时顶眼和边眼的导爆索采用三角搭接,形成光面***起爆网络。
10.根据权利要求1所述的矿山井下上向进路一步骤回采控制***方法,其特征在于,所述步骤S5中每种炮孔起爆间隔时间为500ms。
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