申请/专利权人：中南大学;大冶有色金属有限责任公司

申请日：2019-04-04

公开（公告）日：2020-05-19

公开（公告）号：CN109974545B

主分类号：F42D1/00(20060101)

分类号：F42D1/00(20060101);F42D1/08(20060101);F42D3/04(20060101);E21C41/22(20060101)

优先权：

专利状态码：失效-未缴年费专利权终止

法律状态：2024.04.16#未缴年费专利权终止;2020.05.19#授权;2019.07.30#实质审查的生效;2019.07.05#公开

摘要：本发明公开了一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，在靠近悬顶区域的两排正常炮孔排之间补打第一加密炮孔，并在该两排正常炮孔排的外侧各补打第二加密炮孔，所述第一加密炮孔和第二加密炮孔随后段正常炮孔排的炮孔一同爆破。本发明是一种操作过程简单、安全、高效、可靠的中深孔爆破悬顶处理方法，在不影响正常侧崩排爆破的情况下，只需补打少量垂直孔作为加密炮孔即可解决悬顶问题，减少了新掘工程与高难度施工孔位的一系列工序，有效缩短了悬顶导致工期延长现象，操作工艺简单，且对加密炮孔孔位要求精度低，易于推广与应用。

主权项：1.一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，其特征在于：在靠近悬顶区域的两排正常炮孔排之间补打第一加密炮孔，并在该两排正常炮孔排的外侧各补打第二加密炮孔，所述第一加密炮孔和第二加密炮孔所分布的区域形成加密区，所述第一加密炮孔和第二加密炮孔随加密区内的其中一排正常排炮孔同段位爆破，具体包括如下步骤：步骤一、实测悬顶区域的位置与高度，确定后排炮孔破坏情况、眉线破坏情况；步骤二、根据步骤一在靠近悬顶区域内选取两排正常炮孔排，在两排正常炮孔排之间放样第一加密炮孔，并在该两排正常炮孔排外侧各补加第二加密炮孔；步骤三、依据放样点位置钻凿所有加密炮孔；步骤四、加密炮孔钻凿完毕后，对正常排炮孔和加密炮孔装药，其中，所述正常排炮孔采用分段崩落法设定的方式装药，所述加密炮孔采用连续装药结构，装药至悬顶下部自由面水平线位置，加密炮孔的内部装药段全长铺设导爆索；步骤五、所有炮孔装药完毕后，开展联线、起爆工作，所有的加密炮孔均使用相同段位的雷管起爆，加密炮孔所选的段位不能晚于确定加密炮孔排位置的两排正常炮孔排的后排段位。

全文数据：一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法技术领域本发明属于矿山开采技术领域，具体涉及一种中深孔爆破悬顶处理方法。背景技术无底柱分段崩落法是分段崩落法中最常用的采矿工艺，这种方法也引申出新型的盘区上向机械化中深孔分层充填法、分层凿岩嗣后充填法等诸多方法。但这些方法的实质特征都是在矿体中掘进凿岩进路，然后在凿岩进路中利用上向扇形孔爆破落矿进行回采的方法。然而，在回采作业过程中，有时因地质水平断层等结构面，图纸不准确，或施工位置不准确，造成孔深设计不到位、孔没有打到位，或是装药不到位，导致爆破达不到预期高度，出现顶部矿石未被崩落，形成悬顶现象。悬顶问题出现后，如果不处理继续回采，会导致采场出现隔板或采场回采高度不达标，造成资源浪费且随时有垮落风险。如果处理不当，又会导致后续处理难度加大，安全隐患范围扩大等诸多问题，甚至停止该采场的回采工作。因此，如何高效安全的处理悬顶问题至关重要。在悬顶处理方案中，最常见的处理方式是在悬顶位置附近的凿岩进路中，向悬顶区域补一排或多排倾斜扇形中深孔，如申请号为201510248024.3的中国专利申请公开的一种中深孔爆破处理悬顶的方法，以悬顶底部自由面，采用普通连续装药爆破技术组织爆破。在实际操作中，为保证补孔作业时人员安全，倾斜扇形中深孔开孔位置只能布置在眉线靠后3-4排的位置，这极易造成前面3-4排中深孔破坏，造成穿孔，影响爆破段位排布；而且悬顶区域内残孔很可能还残留未爆炸的炸药，倾斜扇形中深孔有穿透残孔的可能性，存在一定的安全风险。另外，所述补孔是相对小角度的倾斜炮孔，对钻机固定要求高，且对钻机冲击器损伤大。在斜孔处理效果较差的基础上，一些新方法也被提出来，如通过在悬顶区两侧掘进新进路的方法，然后钻凿大角度斜孔至悬顶区域；但这种方法耗时长，增加了大量新工程，处理成本高。还有通过在悬顶后扇形孔内双起爆弹、排内微差、依次起爆后续几排炮孔的方式，达到逐渐挑顶至悬顶高度完成消失的效果，如申请号为201810949704.1的中国专利申请公开的一种井下悬顶的爆破处理方法。这种方式无新增工程量，但受地质条件与悬顶高度等限制，挑顶高度与所需排数不可控制，且每次爆破只能爆破一排炮孔，施工繁琐，耗时长，且矿石损失量大。发明内容本发明解决的技术问题是：针对以上悬顶处理方法存在的诸多弊端，提供了一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法。本发明采用如下技术方案实现：一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，其特征在于：在靠近悬顶区域的两排正常炮孔排之间补打第一加密炮孔，并在该两排正常炮孔排的外侧各补打第二加密炮孔，所述第一加密炮孔和第二加密炮孔所分布的区域形成加密区，所述第一加密炮孔和第二加密炮孔随加密区内的其中一排正常排炮孔同段位爆破。步骤一、实测悬顶区域的位置与高度，确定后排炮孔破坏情况、眉线破坏情况；步骤二、根据步骤一在靠近悬顶区域内选取两排正常炮孔排，在两排正常炮孔排之间放样第一加密炮孔，并在该两排正常炮孔排外侧各补加第二加密炮孔；步骤三、依据放样点位置钻凿所有加密炮孔；步骤四、加密炮孔钻凿完毕后，对正常排炮孔和加密炮孔装药；步骤五、所有炮孔装药完毕后，开展联线、起爆工作。进一步的，所述步骤二中，所述悬顶区域与最接近的加密炮孔之间保留设置1-3排正常炮孔排。进一步的，所述第一加密炮孔在正常炮孔排之间沿平行于正常炮孔排的方向布置2-3排，单排孔数为4-6个。进一步的，所述第二加密炮孔沿平行于正常炮孔排的方向设置单排，孔数为3-5个，所有加密炮孔之间均匀分布。进一步的，所述步骤三中，所述加密炮孔的孔径大于正常排炮孔的孔径。进一步的，所述加密炮孔为上向垂直的平行炮孔，其钻孔深度到悬顶区域上部自由面保留0.5m-1m的垂直距离。进一步的，所述步骤四中，所述正常排炮孔采用分段崩落法设定的方式装药，所述加密炮孔采用连续装药结构，装药至悬顶下部自由面水平线位置，加密炮孔的内部装药段全长铺设导爆索。进一步的，所述步骤五中，所述悬顶区域与加密区之间保留的1-3排正常炮孔排先起爆，该1-3排正常炮孔排均采用排内2-3个段位形成排内微差爆破，排后延期时间拉长至75ms以上。进一步的，所有的加密炮孔均使用相同段位的雷管起爆，加密炮孔所选的段位不能晚于确定加密炮孔排位置的两排正常炮孔排的后排段位。本发明有益效果在于：1矿区出现悬顶问题后，在不影响正常侧崩排爆破的情况下，只需补打少量垂直孔作为加密炮孔即可解决悬顶问题。加密炮孔用相同段位爆破，使多个柱状药包形成松散的多孔球状药包形式；这种爆破形式以利文斯顿爆破漏斗理论为基础，利用多个密集平行深孔同时起爆，使各个炮孔中炸药的爆炸能量产生应力波重叠交叉，合成一个共同应力场，应力波峰值作用于岩石的时间增长、冲量增大、有效作用范围变广，这样多孔球状药包等效于一个更大直径炮孔的爆破作用，但爆炸能量分布更加均匀，爆破效果更好。加密孔内起爆药包由单发导爆管雷管与1根导爆索插入到一条条状药卷上制作而成，并将此起爆药包装到加密孔孔底，然后连续装药至悬顶下部自由面水平线位置。这种工艺减少了新掘工程与高难度施工孔位的一系列工序，有效缩短了悬顶导致工期延长现象。2加密炮孔都采用连续装药且装药长度对应悬顶区域的高度，装药量少。所有加密炮孔采用同一段位，装药工艺简单，易于推广与应用，且对加密炮孔孔位要求精度低，只需在加密区均匀分布即可，因此，易于钻孔施工。3加密炮孔段位不大于加密正常炮孔排后排段位，这样可以避免相近炮孔段位差太大导致的拒爆现象。4在加密炮孔形成的加密区与悬顶区域之间留1-3排正常炮孔排，一方面保证加密区钻孔与装药施工的安全；另外，这些正常炮孔排加上排间大延期间隔方式，可以对悬顶附近起到修整、挑顶的作用。5相比传统的打斜孔至悬顶区域，本发明这种方法避免了打钻过程中穿孔带来的一系统风险，避免了打小角度斜孔对炮孔的精准定位要求，减少了对钻机的损伤，且将钻孔成本与周期大大降低。综上所述，本发明是一种操作过程简单、安全、高效、可靠的中深孔爆破悬顶处理方法，特别适宜于悬顶处于上部有自由面，并且悬顶高度小于6m的情况。以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。附图说明图1为实施例的中深孔爆破悬顶处理方法中的炮孔布置俯视图。图2为实施例的中深孔爆破悬顶处理方法中的炮孔布置剖面图。图3为实施例的爆破段位排布图。图中标号：图中标号：1-悬顶区域，11-悬顶眉线，12-悬顶下部，13-悬顶下部水平延长线；2-正常炮孔排，20-正常排炮孔，21-悬顶后第一炮孔排，22-悬顶后第二炮孔排，23-悬顶后第三炮孔排，24-悬顶后第四炮孔排；31-第一加密炮孔，32-第二加密炮孔，33-加密炮孔炸药段；41-上部分段凿岩进路，42-凿岩进路。具体实施方式实施例1参见图1和图2，图示中的炮孔布置图为本发明对分段崩落法落矿产生的悬顶现象的爆破处理方式。在该分段崩落法中，在矿体凿岩进路42内采用上向凿岩台车向上部矿体钻取的上向垂直的平行炮孔，将所有爆破段的排布炮孔钻凿完毕后，在对其中某块区域矿体爆破落矿时产生了悬顶区域1。本实施例解决该悬顶区域1的方法是在靠近悬顶区域1的两排正常炮孔排2之间补打第一加密炮孔31，并在该两排正常炮孔排2的外侧各补打第二加密炮孔32，在加密炮孔钻凿完毕后，依据上部分段凿岩进路41的底板与悬顶下部12的悬顶下部水平延长线13之间的高度差，在加密炮孔中的该段区域间加装炸药，将装药后的第一加密炮孔31和第二加密炮孔32随该分段矿体上的正常炮孔排的炮孔一同爆破。这里指的一同爆破是指在同一分段爆破，并不是同时爆破，以下会对同段矿体内的正常排炮孔和加密炮孔的爆破顺序进行详细说明。具体的施工步骤如下。步骤一、测量悬顶区域1的悬顶下部12的位置高度，调查悬顶眉线11的位置与悬顶区域后段上下凿岩进路顶板的破坏情况。步骤二、根据步骤一的情况，确定第一加密炮孔31的中心位置在靠近悬顶区域1的第二排正常炮孔排和第三排正常炮孔排之间，即在图1和图2中的悬顶后第二炮孔排22和悬顶后第三炮孔排23之间进行第一加密炮孔31的补加放样，排间的第一加密炮孔31设置两排，沿正常炮孔排的方向平行布置，每排孔数为4-6个；然后在悬顶后第二炮孔排22和悬顶后第一炮孔排21之间以及悬顶后第三炮孔排23和悬顶后第四炮孔排24之间各补加放样一排第二加密炮孔32，孔数为3-5个。加密炮孔根据附近正常排炮孔20的孔位，可以有稍微调整，但应当使相邻加密炮孔在形成的加密区内等距均匀分布。步骤三、依据放样点位置，采用与正常排炮孔相同的方式，从凿岩进路42的顶板向上钻凿所有加密炮孔。所有的加密炮孔的孔径均大于正常排炮孔20的孔径，加密炮孔为上向垂直的平行炮孔，加密炮孔在钻凿过程中不打穿矿体，控制加密炮孔的钻孔深度到上部分段凿岩进路41的底板保留0.5m-1m的距离，也就是相当于加密炮孔的孔底上方位于悬顶区域1的上部自由面下方0.5m-1m。步骤四、加密炮孔钻凿完毕后，分别对正常排炮孔20和第一加密炮孔31和第二加密炮孔32装药。其中，正常排炮孔20内通过输药管铺设导爆索，然后采用连续装药方式至离孔口3.0-4.0m位置，然后通过输药管送入起爆药包，进一步填充炸药至离孔口1.0-2.5m的位置；最后在孔口采用炮泥或简易材料堵塞。对于第一加密炮孔31和第二加密炮孔32，将导爆索长度加工至与悬顶高度值相同，然后将一发导爆管雷管与一定长度的导爆索插入至条状炸药或起爆弹中，制作为起爆药包，将起爆药包通过输药管送至加密炮孔孔底，然后充填炸药至悬顶下部水平延长线13的位置，保证加密炮孔炸药段33对应悬顶区域1的高度距离。步骤五、所有炮孔装药完毕后，开展联线、起爆工作。起爆段位如图3中所示，悬顶后第一炮孔排21首先起爆，段位采用普通雷管的最开始2-3个段别，具体为1-3#，1#延期时间为0ms，段间延期时间为25ms。将悬顶后第二炮孔排22起始段位设为6#以上，与悬顶后第一炮孔排21排间延期时间拉长至75ms以上，保证悬顶后第一炮孔排21对悬顶区域周边的修整作用。悬顶后第二炮孔排22同样选用2-3个段别，依次从中心向两侧排布。悬顶后第三炮孔排23在悬顶后第二炮孔排22段别的沿续上，同样使用2-3个段别进行排布。加密炮孔的段别采用悬顶后第二炮孔排22的最后一个段别或悬顶后第三炮孔排23的最前面一个段别。段别确定后，所有加密炮孔采用同一段别起爆。由于悬顶后第三炮孔排23与悬顶后第四炮孔排24之间同样有第二加密炮孔爆破，在悬顶后第三炮孔排23段别的基础上，将悬顶后第四炮孔排24任意选择之后的2-3个段别进行装药，在消除悬顶的基础上，保证爆破最后空区边界与眉线的平整，利于后续出矿与爆破作业。在所有炮孔装药完毕后，将孔口的所有导爆管脚线联接在一起后，开展清场工作，并将所有炮孔导爆管雷管的脚线连接至起爆网络，在确认连线无误后进行起爆。具体关于雷管的起爆控制为爆破常用技术，本实施例在此不做赘述。本实施例中的所有正常排炮孔20均采用DL331型凿岩台车钻凿岩的上向炮孔，所有预先打好的正常排炮孔20均为从凿岩进路42的顶板一直打穿到上部分段凿岩进路41的底板，炮孔直径为64mm，孔深依据采场设计高度定10m，炮孔排距根据岩性为1.7-2.1m。第一加密炮孔31和第二加密炮孔32的孔径均选为76mm，加密炮孔同样都是上向垂直的平行炮孔，与正常排炮孔20平行，钻凿方式与正常排炮孔20相同，但是不打穿矿体,加密炮孔钻凿的炮孔底部保持距悬顶区域1上部自由面即上部分段凿岩进路41的底板0.5-1m。爆破器材采用粉状重铵油炸药、普通导爆管雷管和导爆索，炸药通过装药器与输送管送至炮孔指定位置，孔口采用炮泥或简便材料进行堵塞。采用上述方法同样在某地下矿山分段凿岩嗣后充填法的采场进行爆破施工，效果表明，爆破达到了悬顶处理的预期要求，由传统方法施工周期的15天缩减至了3天，避免了施工周期拖延，且大大简化了工艺流程与操作水平，避免了额外的大成本投入，且大大降低了传统处理方法导致的安全风险。需要明确的是，以上描述的仅是本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡是基于本发明的技术方案和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明保护范围之内。

权利要求：1.一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，其特征在于：在靠近悬顶区域的两排正常炮孔排之间补打第一加密炮孔，并在该两排正常炮孔排的外侧各补打第二加密炮孔，所述第一加密炮孔和第二加密炮孔所分布的区域形成加密区，所述第一加密炮孔和第二加密炮孔随加密区内的其中一排正常排炮孔同段位爆破。2.根据权利要求1所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，具体包括如下步骤：步骤一、实测悬顶区域的位置与高度，确定后排炮孔破坏情况、眉线破坏情况；步骤二、根据步骤一在靠近悬顶区域内选取两排正常炮孔排，在两排正常炮孔排之间放样第一加密炮孔，并在该两排正常炮孔排外侧各补加第二加密炮孔，；步骤三、依据放样点位置钻凿所有加密炮孔；步骤四、加密炮孔钻凿完毕后，对正常排炮孔和加密炮孔装药；步骤五、所有炮孔装药完毕后，开展联线、起爆工作。3.根据权利要求2所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所述步骤二中，所述悬顶区域与最接近的加密炮孔之间保留设置1-3排正常炮孔排。4.根据权利要求3所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所述第一加密炮孔在正常炮孔排之间沿平行于正常炮孔排的方向布置2-3排，单排孔数为4-6个。5.根据权利要求4所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所述第二加密炮孔沿平行于正常炮孔排的方向设置单排，孔数为3-5个，所有加密炮孔之间均匀分布。6.根据权利要求2所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所述步骤三中，所述加密炮孔的孔径大于正常排炮孔的孔径。7.根据权利要求6所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所述加密炮孔为上向垂直的平行炮孔，其钻孔深度到悬顶区域上部自由面保留0.5m-1m的垂直距离。8.根据权利要求2所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所述步骤四中，所述正常排炮孔采用分段崩落法设定的方式装药，所述加密炮孔采用连续装药结构，装药至悬顶下部自由面水平线位置，加密炮孔的内部装药段全长铺设导爆索。9.根据权利要求3所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所述步骤五中，所述悬顶区域与加密区之间保留的1-3排正常炮孔排先起爆，该1-3排正常炮孔均采用排内2-3个段位形成排内微差爆破，排后延期时间拉长至75ms以上。10.根据权利要求9所述的一种分段崩落法中的中深孔爆破悬顶处理方法，所有的加密炮孔均使用相同段位的雷管起爆，加密炮孔所选的段位不能晚于确定加密炮孔排位置的两排正常炮孔排的后排段位。

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