CN104296609B - 深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法。通过精细设计起爆点的位置和数量，在钻孔爆破设计中采用两点或者多点同时起爆，利用爆轰波正碰撞来提高波阵面的压力，从而集中能量破碎炮孔中局部坚硬难爆破的岩层，可以解决深孔梯段爆破中不同坚硬岩石层的爆破，减少了坚硬岩层爆破的大块率，而且提高了起爆网络的安全性，高效快捷，便于快速施工。

Description

深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法

技术领域

本发明属于控制爆破方法技术领域，具体的说是一种深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法，适用于沿着炮孔轴向方向有若干不同坚硬程度的岩层中进行的深孔梯段爆破，集中能量破碎炮孔中局部坚硬难爆破的岩层。

背景技术

近年来，随着深钻孔设备和装载运输机械的不断改进，深孔梯段爆破单位钻孔量小和炸药单耗低、生产效率高和便于采用综合机械化施工等方面的优越性日益受到人们的重视，深孔梯段爆破越来越广泛地运用在边坡开挖、矿藏开采和基础开挖中。在柱状装药时，起爆点的位置和数量一定程度上决定了爆轰波的传播方向和爆破效果。然而，在深孔台阶爆破中，炮孔经常会穿过硬度和结构不同的各种岩石，以及断层、破碎带、软弱层等。例如，在铁矿开采中，铁矿岩层通常集中在炮孔中部的某一层，这一层矿岩的强度很高，此层的上下均为强度相对较弱的普通岩石。如果采用传统的单个起爆点起爆(正向起爆、反向起爆、中间起爆)，炸药爆轰波的能量往往集中在孔底，孔口或者起爆点附近，其结果是坚硬岩层没有被充分破碎，导致大块率过高，相反软弱的岩层却被过度破碎，浪费了大量炸药能量。可见，传统的单点起爆方式往往难以达到理想的破碎效果，甚至可能使药柱的传爆过程受到不良影响而导致熄爆。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提出了一种深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法，利用爆轰波正碰撞来提高波阵面的压力，在钻孔爆破设计中采用药柱两点或者多点同时起爆，同步爆轰使传爆药柱的冲击波向在碰撞点附近汇聚、叠加，从而大大增加局部冲击波压力，人为地使得爆轰波碰撞来提高局部的破岩能力。

根据爆轰波理论，两等大相向的爆轰波发生正碰撞后，反射冲击波压力为

$P_2=\frac{5k+1+\sqrt{{17k}^2+2k+1}}{4k}{P}_{\mathrm{CJ}}$

反射冲击波的密度为

${\mathrm{\ρ}}_2=\frac{{4k}^2+k+1+\sqrt{{17k}^2+2k+1}}{{4k}^2+2k-2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{CJ}}$

以上式中，P_CJ、ρ_CJ分别为C-J状态下的爆轰压力、密度，k为爆轰产物的绝热指数。

通常情况下，爆轰产物的绝热指数k取3，那么有

反射冲击波压力为P₂＝2.39P_CJ

反射冲击波的密度为ρ₂＝1.32ρ_CJ

以上理论分析表明，同强度的爆轰波发生正碰撞后，使得高压爆轰产物受到进一步压缩，其压力增加到C-J爆轰压力的2.39倍，爆轰产物密度增加到原来的1.32倍。可见，可以充分利用爆轰波正碰撞来提高波阵面的压力，在钻孔爆破设计中采用药柱两点或者多点同时起爆，人为地利用爆轰波碰撞来提高局部的破岩能力。

本发明深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法，包括如下步骤：

1、钻设爆破孔，对岩粉、岩屑和进钻速度进行观察并记录；

2、通过前期对岩粉、岩屑和进钻速度的记录，根据这些指标判别钻孔通过的岩层、矿体及其相互关系和厚度，绘制炮孔穿过区域的沿轴向的岩层分布图；

3、根据步骤2所绘制岩层分布图合理规划起爆点的数目和位置，当炮孔沿轴向的中间部位有n层坚硬岩层时(n≤3，n为整数)，在该坚硬岩层两侧对称布置n+1个起爆点；由于通常深孔梯段爆破的炮孔深度一般在8-20米，很少有超过20米的，所以炮孔一般不会穿过3个以上的坚硬岩层；另外，对于厚度极薄的硬岩层(厚度小于15cm)，可以忽略不计，把该层划入软岩或次硬岩层来处理；

4、装药，设置起爆雷管，堵塞，控制各个起爆点同时起爆。

本发明深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法的优点是：

1)传统的获取岩层地质信息的技术手段是打地质钻，但是地质钻设备体积庞大，操作费时费力，钻孔覆盖面小，而且成本极高。本申请无需额外采用地质钻，直接利用潜孔钻造孔过程的一些信息(岩粉、岩屑和进钻速度)，就可以判断岩层的分布，而且由于爆破区域内的炮孔数量多，大量炮孔资料绘制而成的岩层分布图的准确性明显高于极少数的地质钻孔，这样加快施工进度；

2)只需要通过精细设计起爆点的位置和数量，便可调整炸药沿着炮孔轴向的能量分布，集中能量破碎炮孔中局部坚硬难爆破的岩层，高效快捷，降低了坚硬岩层的大块率，减少了二次破碎的成本和耗时；

3)与传统的单个起爆点的起爆方式相比，两点和多点同时起爆的方式可以提高了起爆网络的安全性，可有效避免药柱在传爆过程受到不良影响而导致熄爆的现象。

附图说明

图1为炮孔沿轴向的中间部位有一层坚硬岩层时的起爆点布置示意图。

图2为炮孔沿轴向的中间部位有两层坚硬岩层时的起爆点布置示意图。

图中，1为软岩或次硬岩层；2为坚硬岩层；3为导爆管；4为堵塞段；5为起爆雷管；6为炸药。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明。

实施例一

如图1所示，炮孔沿轴向的中间部位有一层坚硬岩层，设置两个起爆点的情况。

某面板堆石坝进行级配料开采，石料场料源岩性为玄武岩，部分为花岗岩，玄武岩岩石呈弱风化，岩体中部深度为4～6m处有一层厚度约2.0m的坚硬的花岗岩层，该岩层岩质致密坚硬。炮孔直径100mm，炮孔深度10m，堵塞长度1.0m，孔间距为2.5m，排距2.2m，采用混装炸药耦合装药。

具体包括如下步骤：

1、布孔、钻孔，对岩粉、岩屑和进钻速度进行观察并记录。

在需要爆破开挖的料场岩体中，对炮孔区域进行人工清理，并用高压风管吹面，在爆区内严格按照爆破设计进行炮孔布孔。钻爆孔的尺寸为：炮孔直径100mm，炮孔深度10m，孔间距为2.5m，排距2.2m。在潜孔钻钻孔过程中，对不同进钻深度时所产生的岩粉、岩屑和进钻速度进行观察，并及时进行记录。

2、绘制炮孔穿过区域的岩层分布图。

通过前期对岩粉、岩屑和进钻速度的记录，绘制炮孔穿过区域的岩层分布图。钻孔进钻0～4m时，进钻较为容易，说明该层岩石强度一般；钻孔到4～6m时，发现进钻明显速度变慢，岩屑颜色有明显变化。进钻到6m以后发现进钻比较容易，岩屑颜色和0～4m深度时相似。以上记录说明，在4～6m处有一坚硬岩层，而0～4m和6～10m处岩石相对强度较低。然后根据这些指标绘制炮孔穿过区域的沿轴向的岩层分布图。

3、根据步骤2所绘制岩层分布图合理规划起爆点的数目和位置。

可以在该坚硬岩层两侧对称布置2个起爆点，两个起爆点的位置可以分别布置在距离孔口2.0m和8.0m处。

4、装药，设置起爆雷管，堵塞，起爆。

向炮孔中注入炸药，同时按照步骤3的规划起爆点位置和数量来设置起爆雷管，起爆雷管可采用电子雷管或高精度非电塑料导爆雷管，以确保各个起爆点同时起爆。装药完成后，用炮泥堵塞孔口，检查起爆网路，确认安全后起爆。

实施例二

如图2所示，炮孔沿轴向的中间部位有两层坚硬岩层，设置三个起爆点的情况。

某铜矿的尾矿进行爆破开采，尾矿矿场有两层铜矿岩脉，分别在深度为6.0～8.5m处和12.5～15.5m处，铜矿强度极高，其他岩石为强度较弱的闪长岩。炮孔直径120mm，炮孔深度20.0m，堵塞长度2.0m，孔间距为4.0m，

排距3.2m，采用混装炸药耦合装药。

具体包括如下步骤：

1、布孔、钻孔，对岩粉、岩屑和进钻速度进行观察并记录。

对即将爆破区域进行人工清理，并用高压风管吹面，在爆区内严格按照爆破设计进行炮孔布孔。钻爆孔的尺寸为：炮孔直径120mm，炮孔深度20.0m，堵塞长度2.0m，孔间距为4.0m，排距3.2m。在潜孔钻钻孔过程中，对不同进钻深度时所产生的岩粉、岩屑和进钻速度进行观察，并及时进行记录。

2、绘制炮孔穿过区域的岩层分布图。

通过前期对岩粉、岩屑和进钻速度的记录，绘制炮孔穿过区域的岩层分布图。钻孔进钻0～6.0m时，进钻较为容易；钻孔到6.0～8.5m时，发现进钻明显速度变慢，岩屑颜色有明显金属光泽；8.5～12.5m之间进钻比较容易，岩屑颜色和0～6.0m深度时相似；12.5～15.5m之间进钻明显困难，岩屑有金属光泽；15.5～20.0m之间进钻比较容易。以上记录说明，在大约6.0～8.5m和12.5～15.5m之间有两层坚硬铜矿岩脉。然后根据这些指标绘制炮孔穿过区域的沿轴向的岩层分布图。

3、根据步骤2所绘制岩层分布图合理规划起爆点的数目和位置。

炮孔沿轴向的中间部位有2层坚硬岩层，需要布置3个起爆点，每个坚硬岩层尽量位于相邻两个起爆点的中间位置，3个起爆点的位置可以分别布置在距离孔口4.0m、10.5m和17.5m处。

4、装药，设置起爆雷管，堵塞，起爆。

向炮孔中注入炸药，同时按照步骤3的规划起爆点位置和数量来设置起爆雷管，起爆雷管可采用电子雷管或高精度非电塑料导爆雷管，以确保各个起爆点同时起爆。装药完成后，用炮泥堵塞孔口，检查起爆网路，确认安全后起爆。

Claims (1)

1.深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法，其特征在于包括如下步骤：

⑴钻设爆破孔，对岩粉、岩屑和进钻速度进行观察并记录；

⑵通过前期对岩粉、岩屑和进钻速度的记录，根据这些指标判别钻孔通过的岩层、矿体及其相互关系和厚度，绘制炮孔穿过区域的沿轴向的岩层分布图；

⑶根据步骤⑵所绘制岩层分布图合理规划起爆点的数目和位置，当炮孔沿轴向的中间部位有n层坚硬岩层时，在该坚硬岩层两侧对称布置n+1个起爆点；其中n≤3，n为整数；

⑷装药，设置起爆雷管，堵塞，控制各个起爆点同时起爆。