大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置方法及爆破方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置方法及爆破方法，該方法步驟為：（1）井巷工程的工作面注漿治水后，將所有注漿孔進(jìn)行掃孔，形成注漿掃孔3；（2）根據(jù)井巷工程的實(shí)際尺寸值和注漿參數(shù)，利用公式（I）計(jì)算周邊孔1的數(shù)量；（3）所述周邊孔1與注漿掃孔3沿工程輪廓線2均勻布置；（4）按照掘進(jìn)爆破布設(shè)其他工作面炮孔。本方法利用注漿掃孔提供補(bǔ)充自由空間，通過周邊孔的爆破作用，在工程輪廓的周邊形成一條隔震帶阻隔后續(xù)段次爆破的沖擊波，有效防護(hù)工程輪廓之外的圍巖免受破壞，防止圍巖內(nèi)部裂隙擴(kuò)展發(fā)育，避免地下導(dǎo)水通道的形成，安全防護(hù)地下水突水事故；并有效降低了周邊孔的布置數(shù)量，并減少裝藥量，降低了工程掘進(jìn)成本。
【專利說明】
大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置方法及爆破方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于礦山開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置方法及 爆破方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著易采礦體資源的不斷消耗，人們正將探索目標(biāo)轉(zhuǎn)向復(fù)雜難采的地下 資源。其中，大水環(huán)境礦山的鐵礦開采最為復(fù)雜，在其基建和未來生產(chǎn)過程中，始終面臨工 作面涌水帶來的威脅。雖然通過工作面注漿、預(yù)注漿等治水技術(shù)將井巷工程圍巖的導(dǎo)水通 道(斷層或裂隙）W水泥漿液、化學(xué)漿液進(jìn)行了封堵，但井巷掘進(jìn)時(shí)的爆破震動(dòng)頻繁且強(qiáng)度 較大，易于造成圍巖裂隙擴(kuò)展或封堵凝固材料破損再次形成導(dǎo)水路徑，引發(fā)地下水涌入井 巷工程，輕則威脅工作面人員、設(shè)備，重則引發(fā)數(shù)百立方每小時(shí)的突水事故使得整個(gè)地下工 程和施工作業(yè)人員的生命安全面臨威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種爆破安全的大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置 方法;本發(fā)明還提供了一種大水礦山井巷掘進(jìn)的爆破方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取方法步驟為： (1) 井巷工程的工作面注漿治水后，將所有注漿孔進(jìn)行掃孔，形成注漿掃孔； (2) 根據(jù)井巷工程的實(shí)際尺寸值和注漿參數(shù)，利用公式(I)計(jì)算周邊孔的數(shù)量：
(I) 式中： n為周邊孔的數(shù)量，個(gè)； C為工作面的周長(zhǎng)，m; m為周邊孔的布孔密集系數(shù)，取0.5~0.8; W為周邊孔的抵抗線，m; k為系數(shù)，取0.3~1; R為注漿漿液的擴(kuò)散半徑，m; (3) 所述周邊孔與注漿掃孔沿工程輪廓線均勻布置； (4) 按照掘進(jìn)爆破布設(shè)其他工作面炮孔。
[0005] 本發(fā)明爆破方法采用上述炮孔設(shè)置，將工作面炮孔進(jìn)行分段同次起爆，周邊孔為 第一段預(yù)先起爆。
[0006] 本發(fā)明爆破方法一次爆破掘進(jìn)進(jìn)尺2m~4m。
[0007] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明將井巷工程工作面注漿治水方 案與工作面爆破掘進(jìn)方案相結(jié)合，具體就是降注漿鉆孔和工作面(掌子面)爆破炮孔中的周 邊孔相結(jié)合，結(jié)合注漿相關(guān)參數(shù)和工程尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)爆破掘進(jìn)的周邊孔。本發(fā)明利用注漿 掃孔提供補(bǔ)充自由空間，運(yùn)用爆破沖擊波理論，通過周邊孔的爆破作用，使得沖擊波向著臨 近注漿掃孔空屯、及孔間連線徑向傳遞，在工程輪廓的周邊形成一條隔震帶；形成的隔震帶 將阻隔后續(xù)段次爆破的沖擊波，有效防護(hù)工程輪廓之外的圍巖免受破壞，防止圍巖內(nèi)部裂 隙擴(kuò)展發(fā)育，避免地下導(dǎo)水通道的形成，安全防護(hù)地下水突水事故，為井下施工生產(chǎn)提供安 全保障；同時(shí)，因?qū)⒆{掃孔與周邊炮孔相結(jié)合，有效降低了周邊孔的布置數(shù)量，并減少裝 藥量，降低了工程掘進(jìn)成本。
【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0009] 圖1是本發(fā)明爆破前的注漿掃孔與周邊孔布設(shè)示意圖； 圖2是本發(fā)明爆破后的阻隔帶示意圖。
[0010]圖中：周邊孔一1、工程輪廓線一2、注漿掃孔一3、隔震帶一4。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 圖1所示，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于大水礦山井下掘進(jìn)工程，由于工程圍巖賦存地下水，W 及圍巖斷層、裂隙等弱面的潛在導(dǎo)水通道，工程掘進(jìn)施工前采用工作面止?jié){墊注漿、巖帽注 漿或預(yù)注漿等手段沿工程輪廓線2布置鉆孔進(jìn)行注漿封堵，注漿作業(yè)結(jié)束后，再對(duì)個(gè)別注漿 孔掃孔檢查注漿封水效果。然后，在工作面(掌子面)上布置掏槽孔、輔助孔和周邊孔實(shí)施爆 破開挖。圖1、2所示，綜合注漿與爆破掘進(jìn)兩種工藝，發(fā)現(xiàn)可將注漿掃孔3與后續(xù)爆破掘進(jìn)的 周邊孔1相結(jié)合。即利用注漿孔進(jìn)行掃孔形成的注漿掃孔3提供補(bǔ)充自由空間，運(yùn)用爆破沖 擊波理論，通過周邊孔1的爆破作用，使得沖擊波向著臨近注漿掃孔3空屯、及孔間連線徑向 傳遞，受沖擊波拉伸破壞作用在工程輪廓的周邊形成一條隔震帶4,可阻隔后續(xù)爆破的沖擊 波，有效保護(hù)圍巖不受損傷，避免突水事故。同時(shí)，降低周邊孔孔數(shù)，減少炸藥量，降低工程 掘進(jìn)成本。
[0012] 經(jīng)研究表明，本大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置方法及爆破方法適用于注漿治水的 井巷爆破掘進(jìn)工程，注漿孔沿工程輪廓線2布設(shè)，周邊孔1密集系數(shù)0.5~0.8，短段掘進(jìn)，一 次爆破掘進(jìn)進(jìn)尺2m~4m。圖1、圖2是注漿掃孔、周邊孔布設(shè)位置和阻隔帶示意圖，圖1為井巷 工程爆破實(shí)施前；圖2為經(jīng)爆破作用后，使得沖擊波向著臨近注漿掃孔空屯、及孔間連線徑向 傳遞，受沖擊波拉伸破壞作用在工程輪廓的周邊形成一條隔震帶。
[0013] 本大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置方法及爆破方法利用爆破掘進(jìn)前注漿鉆孔（掃 孔)提供補(bǔ)充自由空間，結(jié)合工程掘進(jìn)爆破周邊孔的布設(shè)，運(yùn)用爆破沖擊波理論，通過周邊 孔的爆破作用，在工程輪廓的周邊形成一條隔震帶。綜合利用注漿掃孔3和周邊孔1，研究得 出基于注漿掃孔3的周邊孔數(shù)量，公式如下：
(I) 式中： 公式中，n為待掘井巷工程爆破的周邊孔數(shù)量，個(gè);C為工程工作面的周長(zhǎng)，m(米）;m為周 邊孔的布孔密集系數(shù)，取0.6~0.8;W為周邊孔的抵抗線，m(米）;k為系數(shù)，取0.3~1;R為注 漿漿液的擴(kuò)散半徑，m(米）。
[0014] 1、將設(shè)計(jì)的周邊孔相關(guān)參數(shù)和注漿鉆孔參數(shù)代入式（I)可求得基于注漿掃孔的周 邊孔數(shù)量;其中，m值和k值根據(jù)大水礦山的地下水的水量來取值;m值取值越小炮孔間距相 對(duì)自由面越小，越容易形成孔間裂隙；若水量大m取小值;若水量小m取大值;k值取的越小， 注漿孔越多，相反注漿孔越少;即水量大時(shí)k取小值，水量小時(shí)取大值。
[0015] 2、按照掘進(jìn)爆破布設(shè)其他工作面炮孔，包括掏槽孔、輔助孔;其他工作面炮孔按照 爆破要求正常設(shè)計(jì)； 3、將工作面炮孔進(jìn)行分段同次起爆，周邊孔為第一段預(yù)先起爆，利用爆破沖擊波作用 和注漿掃孔的自由空間，沿工程輪廓周邊可形成一條隔震帶;然后掏槽孔作為第二段，輔助 孔作為第=段。
[0016] 通過上述公式及分析過程，可有效保護(hù)圍巖不受損傷，避免突水事故；同時(shí)，降低 周邊孔孔數(shù)，減小孔內(nèi)裝藥量，降低工程掘進(jìn)成本。
[0017] 實(shí)施例：司家營(yíng)南區(qū)田興鐵礦1#主井井筒半徑r為2.8m，注漿鉆孔沿井筒輪廓均勻 布置，注漿漿液擴(kuò)散半徑R為4m。井筒工程實(shí)施短段掘進(jìn)爆破，一次進(jìn)尺4m，采用防水乳化炸 藥，炸藥密度1007kg/m3,裝藥系數(shù)0.83,炮孔(周邊孔和掏槽孔、輔助孔)孔徑42mm，周邊孔 密集系數(shù)0.5，抵抗線值0.8m。
[0018] 則:K系數(shù)取值0.3,基于注漿的周邊孔數(shù)量n=29個(gè)，通過利用注漿掃孔，比正常設(shè) 計(jì)的周邊孔數(shù)量少15個(gè)，炸藥節(jié)省量為： 3.14*0.021*0.021*4*0.83*1007*15=69.4kg; 即每爆破掘進(jìn)4m進(jìn)尺可節(jié)省炸藥69.4kg，單從炸藥消耗上就可降低掘進(jìn)成本。最終利 用所形成的阻隔帶隔離后續(xù)掏槽孔和輔助孔起爆的沖擊波能，有效保護(hù)圍巖不受損傷，避 免突水事故。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大水礦山井巷掘進(jìn)的炮孔設(shè)置方法，其特征在于，該方法步驟為： (1) 井巷工程的工作面注漿治水后，將所有注漿孔進(jìn)行掃孔，形成注漿掃孔(3 ); (2) 根據(jù)井巷工程的實(shí)際尺寸值和注漿參數(shù)，利用公式(I)計(jì)算周邊孔(1)的數(shù)量：式中： n為周邊孔的數(shù)量，個(gè)； C為工作面的周長(zhǎng)，m; m為周邊孔的布孔密集系數(shù)，取0.5~0.8; W為周邊孔的抵抗線，m; k為系數(shù)，取0.3~1; R為注衆(zhòng)衆(zhòng)液的擴(kuò)散半徑，m; (3) 所述周邊孔(1)與注漿掃孔(3)沿工程輪廓線(2)均勻布置； (4) 按照掘進(jìn)爆破布設(shè)其他工作面炮孔。2. -種大水礦山井巷掘進(jìn)的爆破方法，其特征在于，所述方法步驟為： (1) 井巷工程的工作面注漿治水后，將所有注漿孔進(jìn)行掃孔，形成注漿掃孔(3 ); (2) 根據(jù)井巷工程的實(shí)際尺寸值和注漿參數(shù)，利用公式(I)計(jì)算周邊孔(1)的數(shù)量：式中： n為周邊孔的數(shù)量，個(gè)； C為工作面的周長(zhǎng)，m; m為周邊孔的布孔密集系數(shù)，取0.5~0.8; W為周邊孔的抵抗線，m; k為系數(shù)，取0.3~1; R為注衆(zhòng)衆(zhòng)液的擴(kuò)散半徑，m; (3) 所述周邊孔(1)與注漿掃孔(3)沿工程輪廓線(2)均勻布置； (4) 按照掘進(jìn)爆破布設(shè)其他工作面炮孔； (5) 將工作面炮孔進(jìn)行分段同次起爆，周邊孔(1)為第一段預(yù)先起爆。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大水礦山井巷掘進(jìn)的爆破方法，其特征在于:一次爆破掘進(jìn)進(jìn) 尺2m~4m〇
【文檔編號(hào)】E21D11/38GK106052494SQ201610563598
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月18日
【發(fā)明人】翟會(huì)超, 南世卿, 胡巍巍
【申請(qǐng)人】河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司