一种小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法及结构技术

一种小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法及结构，包括在巷道断面中心布设的中心空孔，巷道断面上、以中心空孔为中心从内到外依次布置掏槽孔、辅助孔和周边孔，中心空孔孔深大于掏槽孔孔深，掏槽孔孔深大于辅助孔和周边孔的孔深，辅助孔和周边孔的孔深相同，中心空孔内、孔深大于掏槽孔孔深的部分形成推渣爆破区，推渣爆破区内安装有不伸出推渣爆破区的推渣药包，掏槽孔、辅助孔和周边孔内装有药包，本发明专利技术布置设计简单，炮孔孔径一致、不用更换凿岩设备，现场工人可操作性强，炮孔利用率高，可有效提高巷道掘进进尺和降低巷道掘进成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法及结构


[0001]本专利技术属于井下巷道掘进爆破
，特别是涉及是一种小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法及结构。

技术介绍

[0002]巷道是金属矿山地下开采的重要组成部分，部分矿山经过数十年、甚至上百年的开采，井下矿产资源逐渐深部化、分散化(以前采富弃贫，现在回收低品位矿石)，为了充分回收地下矿产资源，以及延长矿山服务年限，需要掘进大量的巷道将整个矿区系统串联在一起。巷道掘进效率是影响矿山生产效率和产能的关键因素，高效的巷道掘进方法有利于缩短矿山开拓系统建设时间和见矿时间、缓解部分老矿山企业资源接续和产能下降问题，以及通过增大巷道掘进尺寸减少掘进循环次数，进而有效降低巷道掘进成本(尤其是数码电子雷管)。受井下掘进装备和工艺，以及掘进成本等多方面因素影响，钻爆法仍是当前井下常用的主要掘进方法，尤其是小断面巷道(断面面积小于10m2)掘进，由于凿岩台车、装药车等大型掘进装备无法适用，因此常用小型盾构掘进设备，如：YT28气腿式凿岩机，每个班次1.8～2.0m，但是这种方式掘进效率低，成本过高，在金属矿山巷道掘进中很少使用。因此，如果改进或优化巷道掘进工艺是提高小断面巷道掘进效率的关键途径。
[0003]随着金属矿山地下开采的建设和发展，在钻爆法掘进小断面巷道方面，人们采用各种方法，以提高炮孔利用率、增大巷道一次掘进进尺。
[0004]中国专利申请CN108060925A设计了一种掏槽孔由孔口到孔底逐渐向中心孔集中的布孔方式(楔形掏槽)，并实行集中装药，一起引爆的方案，以提高小断面巷道掏槽爆破效果。
[0005]中国专利申请CN110924957A设计了一种以巷道中心线为轴的平行掏槽布孔结构，以提高巷道的掘进进度、降低材料消耗成本。
[0006]中国专利申请CN114909963A设计了一种螺旋掏槽布孔结构进行爆破，以给爆破掏槽提供更多的自由空间、提高炮孔利用率、优化爆破效果，进而提高小断面巷道掘进进尺。
[0007]上述专利申请中，均通过改进或优化掏槽孔的布置方式，以达到最优的掏槽爆破效果，为后续辅助孔和周边孔的爆破提供足够的自由(补偿)空间，进而增大小断面巷道掘进进尺。然而，改善掏槽爆破效果本质内容是掏槽孔起爆后形成足够大的空腔(自由(补偿)空间)，如果空腔体积被岩渣所占据，其依然起不到最优的掏槽效果，最终影响巷道掘进爆破效果，达不到巷道掘进最大可掘进尺。

技术实现思路

[0008]本专利技术解决现有技术的不足而提供一种提高巷道循环掘进进尺、减少循环掘进次数，提高巷道掘进速率、降低巷道掘进成本的小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法及结构。
[0009]为实现上述目的，本专利技术首先提出了一种小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆
破方法及结构，具体包括以下步骤：
[0010]S1、小巷道断面掘进炮孔布置：
[0011]巷道断面中心布设中心空孔，巷道断面上、以中心空孔为中心从内到外依次布置掏槽孔、辅助孔和周边孔，中心空孔孔深大于掏槽孔孔深，掏槽孔孔深大于辅助孔和周边孔的孔深，辅助孔和周边孔的孔深相同；
[0012]S2、炮孔装药量设计与装药：
[0013]根据爆破量计算每个孔的装药量，中心空孔装药顶面深度大于掏槽孔装药底面的深度，掏槽孔、辅助孔和周边孔内装药包；
[0014]S3、各炮孔数码电子雷管的延爆时间设计：
[0015]控制药包起爆顺序，依次为：掏槽孔、中心空孔、辅助孔、周边孔。
[0016]本实施方式中，掏槽孔以中心孔为中心对称布设四个，多个掏槽孔形成角柱形掏槽结构。
[0017]本实施方式中，相邻辅助孔等间距布设，相邻周边孔等间距布设。
[0018]本实施方式中，在步骤S1中，中心空孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔的孔径一致，直径均为d，单位：mm；中心空孔孔深为h，单位：mm，掏槽孔孔深深为h1，单位：mm，辅助孔和周边孔的孔深为h2，单位：mm，并且h>h1，h1>h2。
[0019]本实施方式中，在步骤S2中，中心空孔不用堵塞，而掏槽孔、辅助孔和周边孔炮孔堵塞长度为L1，L1≥W
d
，其中，W
d
为最小抵抗线长度。
[0020]本实施方式中，在步骤S2中，中心空孔装药量为Q0，其装药量Q0计算过程如下：
[0021]中心空孔炸药爆炸产生压力：
[0022]式中，p为中心空孔炸药爆炸产生压力，单位：Pa；F为炸药力，F＝nRT，其中n为气体爆轰产物的量，单位：mol，R为理想气体常数，T为爆温，单位：K；Δ为炸药装填密度，Δ＝Q0/V0，其中Q0为炸药装药质量，单位：kg，V0为药室体积，单位：L；α为爆轰产物的范德华不可压缩体积，单位：L；
[0023]中心空孔炸药爆炸产生压力将掏槽孔爆破后岩渣推出，
[0024]即：p/S0≥ma
[0025]式中，S0为空孔截面面积，单位：m2；m为掏槽孔爆破后岩渣的质量，单位：kg，其中ρ为岩体密度，单位：kg/m3，d1为掏槽孔间距，单位：cm；a为加速度，单位：m/s2。
[0026]综上，中心空孔装药量Q0：
[0027]本实施方式中，在步骤S2中，掏槽孔和辅助孔的单孔装药量为Q1和Q2，
[0028]Q1＝Q2＝q1Hψ
[0029]式中，Q1为掏槽孔的单孔装药量，单位：kg；Q2为辅助孔的单孔装药量，单位：kg；q1为每米炮孔的线装药密度，单位：kg/m，其中d
e
为装药直径，单位：cm，ρ
e
为炸药密度，单位：kg/m3；H为炮孔深度，单位：m；ψ为装药系数；
[0030]周边孔采用光面爆破，其单孔装药量为Q3：
[0031]Q3＝q
1光
H
[0032]式中，Q3为周边孔的单孔装药量，单位：kg；q
1光
为光面爆破孔线装药密度，单位：kg/m。
[0033]本实施方式中，在步骤S3中，
[0034]将辅助孔以中心空孔为中心对称分为第一组辅助孔和第二组辅助孔，将周边孔以中心空孔为中心对称分为第一组周边孔和第二组周边孔，以中心空孔为中心将对角布设的两个掏槽孔设为一组，中心空孔、掏槽孔、第一组辅助孔、第二组辅助孔和周边孔起爆顺序依次为：第一组掏槽孔瞬时同段起爆
→
延时t1→
第二组掏槽孔同段起爆
→
延时t0→
中心空孔起爆
→
延时t2→
第一组辅助孔同段起爆
→
延时t3→
第二组辅助孔同段起爆
→
延时t3→
第一组周边孔同段起爆
→
延时t3→
第二组周边孔同段起爆；
[0035]第一组辅助孔的延爆时间t2＝t0+t
推
，其计算过程如下：
[0036][0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、小巷道断面掘进炮孔布置：巷道断面中心布设中心空孔，巷道断面上、以中心空孔为中心从内到外依次布置掏槽孔、辅助孔和周边孔，中心空孔孔深大于掏槽孔孔深，掏槽孔孔深大于辅助孔和周边孔的孔深，辅助孔和周边孔的孔深相同；S2、炮孔装药量设计与装药：根据爆破量计算每个孔的装药量，中心空孔装药顶面深度大于掏槽孔装药底面的深度，掏槽孔、辅助孔和周边孔内装药包；S3、各炮孔数码电子雷管的延爆时间设计：控制药包起爆顺序，依次为：掏槽孔、中心空孔、辅助孔、周边孔。2.根据权利要求1所述的小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法，其特征在于，掏槽孔以中心孔为中心对称布设四个，多个掏槽孔形成角柱形掏槽结构。3.根据权利要求1所述的小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法，其特征在于，相邻辅助孔等间距布设，相邻周边孔等间距布设。4.根据权利要求1所述的小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法，其特征在于，在步骤S1中，中心空孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔的孔径一致，直径均为d，单位：mm；中心空孔孔深为h，单位：mm，掏槽孔孔深深为h1，单位：mm，辅助孔和周边孔的孔深为h2，单位：mm，并且h>h1，h1>h2。5.根据权利要求1所述的小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法，其特征在于，在步骤S2中，中心空孔不用堵塞，而掏槽孔、辅助孔和周边孔炮孔堵塞长度为L1，L1≥W
d
，其中，W
d
为最小抵抗线长度。6.根据权利要求1所述的小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法，其特征在于，在步骤S2中，中心空孔装药量为Q0，其装药量Q0计算过程如下：中心空孔炸药爆炸产生压力：式中，p为中心空孔炸药爆炸产生压力，单位：Pa；F为炸药力，F＝nRT，其中n为气体爆轰产物的量，单位：mol，R为理想气体常数，T为爆温，单位：K；Δ为炸药装填密度，Δ＝Q0/V0，其中Q0为炸药装药质量，单位：kg，V0为药室体积，单位：L；α为爆轰产物的范德华不可压缩体积，单位：L；中心空孔炸药爆炸产生压力将掏槽孔爆破后岩渣推出，即：p/S0≥ma；式中，S0为空孔截面面积，单位：m2；m为掏槽孔爆破后岩渣的质量，单位：kg，其中ρ为岩体密度，单位：kg/m3，d1为掏槽孔间距，单位：cm；a为加速度，单位：m/s2。综上，中心空孔装药量Q0：7.根据权利要求1所述的小断面巷道中心空孔装药大进尺掘进爆破方法，其特征在于，在步骤S2中，掏槽孔和辅助...

【专利技术属性】
技术研发人员：勒治华，汪杰，叶光祥，黄超，李春，钟健民，聂亚林，张树标，汪光鑫，
申请(专利权)人：赣州有色冶金研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：