【技术实现步骤摘要】
本技术属于采矿工程领域，涉及充填井爆破结构，具体涉及一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构。
技术介绍
1、金属矿山地下开采必然形成采空区，采空区的形成使周边一定范围内的岩体应力重新分布，导致岩石变形、移动和破坏，造成地表塌陷。同时，受井下其他作业区域爆破振动的影响未处理的采空区也极易造成大面积垮塌事故，也为矿山深部开采带来重大安全隐患；为了减少地表沉陷，减慢井下围岩移动、发展，防止大面积的地压活动，避免采空区垮塌，必须对采空区进行处理。膏体充填法是目前应用较广泛的采空区处理方法，需要在充填采空区之前施工充填孔或充填井。
2、为降低充填成本，充填材料多选用水泥、尾砂、碎石、废石和水等复合充填材料；对于二步骤采场空区，为进一步降低充填成本，充填材料则会大幅提高尾砂、碎石、废石的配比。这时充填孔存在的孔径小充填量受限，受冲刷和爆破振动影响易塌孔，孔壁受充填浆液影响易固结造成孔径缩小等缺点进一步显现，若出现堵孔、塌孔等情况，将严重影响充填进度；而降低尾砂、碎石和废石的配比又会显著提高充填成本。能够满足充填需求的大孔径打孔设备在有些矿山并不常见，且由于其操作复杂，能够熟练操作的技术人员较少，引进配套的设备和人员又将进一步增加企业成本。其较大的自重，对施工安全也会造成一定的影响，特别对于破碎矿体的采场空区顶板，将造成更大的安全隐患。
3、充填井存在尺寸规格灵活，受堵井、塌井影响小等优点，能够有效避免以上充填孔易出现堵孔、塌孔、充填量受限等不足；但也存在人工掘进施工工程量大、成本高、劳动作业环境差，且存在一定的安全风险
4、目前，也有少量矿山使用爆破成井技术，多采用掏槽孔、辅助孔、周边孔等，或螺旋掏槽形式等多爆破钻孔，并未充分利用爆破破岩机理和补偿空间理论，造成爆破工程量大，炸药单耗较高，爆破成井后井壁粉碎区、裂隙区发育，往往达不到较好的成井效果；同时，在采空区顶板上部边界自上而下施工钻孔会造成排渣困难；如果在中深孔正排爆破后施工，预留安全距离过大会造成钻孔倾角过大，预留安全距离过小会对钻孔施工作业造成一定的安全隐患。
技术实现思路
1、有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供了一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，利用较少爆破孔和空孔破岩机理，自下而上施工时钻渣会随着重力作用落下来不需要考虑在上部水平采场空区边界施工时预留安全距离的问题，爆破区的单爆破钻孔结构减少爆破成井工程量和炸药单耗，同时避免采用充填孔形式而引起的充填孔堵孔、塌孔、充填量小等问题，改善成井作业环境，降低生产成本，提高成井质量。
2、为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：
3、一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，包括预爆破采场顶板上部中段掘进而成的上部水平沿脉平巷、预爆破采场顶板上部的上部水平凿岩进路和预爆破采场空区，还包括预爆破采场上部分段或分层的下部水平沿脉平巷和预爆破采场上部可用于钻机施工的下部水平凿岩进路，以预爆破采场的中深孔最后一排正排位置为预爆破采场的采空区边界，所述上部水平凿岩进路和所述下部水平凿岩进路之间沿采空区边界布置有一个爆破区；
4、所述爆破区包括一个爆破钻孔和围绕爆破钻孔并与其平行布置的若干个空孔，所述爆破钻孔填塞炮泥及炸药，所述空孔不放置炸药。
5、进一步的，所述爆破钻孔及空孔为自下而上施工钻孔。
6、进一步的，所述爆破钻孔与空孔的孔深、孔径、倾角和方位角均保持一致。
7、更进一步的，所述空孔呈环形布置在爆破钻孔周边，所述爆破钻孔与所述空孔、所述空孔与所述空孔之间的孔距均相同。
8、进一步的，空孔与爆破钻孔布置满足爆破破岩机理和补偿空间理论：
9、s预爆落岩体·k≤s补偿空间+s预爆落岩体
10、其中，s补偿空间为爆破钻孔和空孔钻孔提供的补偿空间面积，s预爆落岩体为爆破钻孔和空孔钻孔之间预爆破岩体的面积，k为矿山爆破岩体松散系数。
11、进一步的，爆破钻孔透孔时，孔底和孔口均填塞炮泥，填塞长度小于最小抵抗线。
12、更进一步的，所述爆破钻孔内自下而上分段填充有孔口炮泥、乳化硝铵炸药、粒状硝铵炸药及孔底炮泥，乳化硝铵炸药内设有导爆电雷管。
13、本技术的有益效果是：
14、本技术在爆破回采之前，在预爆破矿体采场最上部分段(或分层)的下部水平凿岩进路(或其他巷道)和预爆破采场顶板上部的上部水平凿岩进路之间沿采空区边界的位置设计一个自下而上施工的爆破钻孔，选择合适的空孔布孔方式并施工，为爆破钻孔爆破应力波反射提供自由面，利用空孔的拉压力集中效应，为破碎岩石的进一步膨胀提供空间。同时选择合适的装药方式和起爆方式，最后爆破成井；
15、预爆破采场的上部分段掘进而成的下部水平凿岩进路可供钻机工作，钻杆从下向上打孔，钻渣会随着重力作用落下来，同时不需要考虑在采空区上部边界施工的安全距离的问题；
16、单个爆破钻孔和多个空孔的结构，减少目前采用的掏槽爆破和螺旋掏槽爆破等成井工法的工程量和炸药单耗，能够有效降低生产成本，减少粉碎区和裂隙区发育，减轻对充填井附件顶板围岩的扰动，提高成井质量；同时，避免自上而下施工钻孔所带来的排渣问题和安全隐患。
17、可实现采场空区充填井的安全高效爆破成井，能够有效避免目前充填孔和充填井在施工和使用过程中的一系列缺点和不足，降低生产成本，提高成井质量，为充填采矿法的采场空区充填工作提供了新思路。
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1.一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，包括预爆破采场顶板(7)上部中段掘进而成的上部水平沿脉平巷(1)、预爆破采场顶板(7)上部的上部水平凿岩进路(2)和预爆破采场空区(11)，其特征在于：还包括预爆破采场上部分段或分层的下部水平沿脉平巷(5)和预爆破采场上部可用于钻机施工的下部水平凿岩进路(6)，以预爆破采场的中深孔最后一排正排位置为预爆破采场的采空区边界(3)，所述上部水平凿岩进路(2)和所述下部水平凿岩进路(6)之间沿采空区边界(3)布置有一个爆破区；所述爆破区包括一个爆破钻孔(12)和围绕爆破钻孔(12)并与其平行布置的若干个空孔(13)，所述爆破钻孔(12)填塞炮泥及炸药，所述空孔(13)不放置炸药。
2.根据权利要求1所述的一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，其特征在于：所述爆破钻孔(12)及空孔(13)为自下而上施工钻孔。
3.根据权利要求1所述的一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，其特征在于：所述爆破钻孔(12)与所述空孔(13)的孔深、孔径、倾角和方位角均保持一致。
4.根据权利要求3所述的一种自下而上施工钻孔的充填井
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，其特征在于：空孔(13)与爆破钻孔(12)布置满足爆破破岩机理和补偿空间理论：
6.根据权利要求1所述的一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，其特征在于：爆破钻孔(12)透孔时，孔底和孔口均填塞炮泥，填塞长度小于最小抵抗线。
7.根据权利要求6所述的一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，其特征在于：所述爆破钻孔(12)内自下而上分段填充有孔口炮泥(14)、乳化硝铵炸药(16)、粒状硝铵炸药(18)及孔底炮泥(17)，乳化硝铵炸药(16)内设有导爆电雷管(15)。
...【技术特征摘要】
1.一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，包括预爆破采场顶板(7)上部中段掘进而成的上部水平沿脉平巷(1)、预爆破采场顶板(7)上部的上部水平凿岩进路(2)和预爆破采场空区(11)，其特征在于：还包括预爆破采场上部分段或分层的下部水平沿脉平巷(5)和预爆破采场上部可用于钻机施工的下部水平凿岩进路(6)，以预爆破采场的中深孔最后一排正排位置为预爆破采场的采空区边界(3)，所述上部水平凿岩进路(2)和所述下部水平凿岩进路(6)之间沿采空区边界(3)布置有一个爆破区；所述爆破区包括一个爆破钻孔(12)和围绕爆破钻孔(12)并与其平行布置的若干个空孔(13)，所述爆破钻孔(12)填塞炮泥及炸药，所述空孔(13)不放置炸药。
2.根据权利要求1所述的一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，其特征在于：所述爆破钻孔(12)及空孔(13)为自下而上施工钻孔。
3.根据权利要求1所述的一种自下而上施工钻孔的充填井爆破结构，其特征在于：所述爆破钻孔(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘大可，张浩强，冯志硕，姚凯，韩剑，王宏杰，李冬萍，郭翔，李蒙奇，
申请(专利权)人：中色国际矿业股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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