一种双层重叠采空区爆破处理方法
专利摘要:本发明涉及一种双层重叠采空区爆破处理方法,包括下列步骤:采用三维激光扫描仪对双层重叠采空区进行探测,获测探测数据,探测数据,布置上层采空区顶板炮孔,在上层采空区顶板炮孔、下层采空区顶板炮孔和上层采空区周边的超深炮孔内装入起爆弹和乳化炸药,装药方式为:分别装入两枚连接导爆管的起爆弹和乳化炸药,起爆弹位于炮孔底部与中上部,根据获测数据计算上层采空区顶板垮落至下层顶板时间t,连接上层采空区顶板炮孔的导爆管形成一个完整的爆破网路,根据上层采空区顶板垮落至下层采空区顶板的时间t设计下层采空区顶板微差起爆的延期时间,达到下层炮孔起爆的同时上层顶板岩石下落冲击下层顶板充分崩落塌陷。
专利说明:一种双层重叠采空区爆破处理方法 技术领域 本发明属于采矿工程与爆破工程技术领域,涉及双层空区处理作业,特别是一种双层重叠采空区爆破处理方法。 背景技术 目前,自然形成的双层重叠采空区分布广、处理难度大、隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区事故后果严重等特点,双层采空区处理上层顶板时,岩体破碎下落冲击下层顶板,对下层顶板岩体产生损伤,处理下层顶板时,存在一定的安全隐患。廖江南采用露天深孔处理法和空区内浅眼处理法处理重叠采空区。露天深孔处理法是采用露天深孔将采空区顶板岩体崩落,让其顶柱自然落入下层空区;空区内浅眼处理法需在露天深孔处理法基础上,采用人工进行空区浅眼爆破处理。此类方法钻孔工作量大,需要工人进入空区作业,效率低且危险性高。胡从倩等人通过增加多层采空区的跨度降低其自然稳定性达到处理采空区的目的,此方法操作难度大,无法精确控制崩落时间。刘献华等人采用双层双侧硐室爆破的方法处理采空区,此方法局限性较大,施工条件苛刻,上述方法工序复杂、炸药使用量较大、下层顶板装药难度系数大。白俊等人采用爆破崩落法处理叠层巷道,通过先爆破下层采空区保安矿柱增加下层采空区的暴露面积、诱导下层顶板失稳,上层顶板爆破崩落对下层顶板产生二次冲击,达到处理巷道的目的,此方法容错率较低,仅适用于下层采空区存在保安矿柱的双层重叠采空区。 对上述现象,需提供一种不进入下层采空区施工且工艺简单的双层重叠采空区处理方法,可实现确保双层重叠采空区同时垮落的情况下消耗更少的炸药,并具有更高的安全性。 发明内容 本发明目的在于提供一种双层重叠采空区爆破处理方法,解决双层重叠采空区处理过程中工序复杂、效率低等问题,可根据上、下层采空区顶板之间的高度h,设计上、下层采空区顶板的处理方式,降低双层重叠采空区处理难度,提高施工的安全性。 本发明的目的是这样实现的。 本发明的一种双层重叠采空区爆破处理方法,其特征在于,包括下列步骤: 1)根据探测数据,布置上层采空区顶板炮孔、重叠区域上层采空区顶板炮孔和上层采空区穿透孔、重叠区域下层采空区顶板炮孔和下层采空区探测孔以及上层采空区周边岩石的超深炮孔; 2)在步骤1)中的上层采空区顶板炮孔、下层采空区顶板炮孔和上层采空区周边的超深炮孔内装入起爆弹和炸药,装药方式为:分别装入两枚连接导爆管的起爆弹和炸药,起爆弹位于炮孔底部与中上部,装药高度为炮孔深度的2/3,填塞炮泥; 3)连接上层采空区顶板炮孔的导爆管、下层采空区顶板炮孔的导爆管和上层采空区周边的超深炮孔的导爆管,形成一个完整的爆破网路,上层采空区顶板、下层采空区顶板和上层采空区周边均采用微差起爆方式,其上、下层采空区顶板的延期时间为孔间17~42ms、排间42~100ms、上层顶板孔内延期时间250~350 ms、下层顶板孔内延期时间300~400 ms。 作为本发明的进一步优化,所述的布置上层采空区顶板炮孔是采用牙轮钻机在上层采空区顶板钻上层采空区顶板炮孔,所述的上层采空区炮孔的孔底距上层顶板下边界3m~5m,孔距5~8 m,排距3m~6 m,孔径220mm~330 mm。 作为本发明的进一步优化,所述的布置重叠区域上层采空区顶板炮孔32和上层采空区穿透孔是采用牙轮钻机在重叠区域上层采空区顶板间隔钻上层采空区顶板炮孔和穿透孔,所述的穿透孔位于两个上层采空区炮孔水平连线之间; 所述的布置重叠区域下层采空区顶板炮孔和下层采空区穿透孔是在重叠区域上层采空区顶板的穿透孔采用套管式钻机从该钻孔向下层采空区顶板钻下层采空区顶板炮孔,其下层采空区顶板炮孔的孔径小于上层采空区顶板炮孔的孔径,使上层采空区顶板炮孔与下层采空区顶板炮孔交错设置; 同时选择一个上层采空区顶板的穿透孔作为下层采空区顶板探测孔的钻孔,采用套管式钻机从该钻孔向下层采空区顶板钻下层采空区顶板探测孔,其下层采空区顶板探测孔的孔径小于穿透孔的孔径。 作为本发明的进一步优化,所述的下层采空区顶板炮孔的孔底距下层顶板下边界1m~2 m,孔径为120 mm~330 mm。 本发明的优点是: 本发明通过在双层重叠采空区巷道的上层采空区顶板钻炮孔和穿透孔,通过套管将炸药和起爆弹装入下层空区顶板的炮孔中,采用微差起爆方式破碎上、下层采空区顶板;下层炮孔起爆的同时受到上层顶板岩石下落的二次冲击下层顶板,进而充分崩落塌陷; 本发明操作简单,装药量较少,降低了双层采空区处理难度,不需要人员进入采空区内部,安全性较高,可用于多种双层重叠采空区的处理。 附图说明 图1为本发明双层重叠采空区上层采空区顶板和下层采空区顶板穿孔布孔示意图。 图2为采用套管组合钻机钻下层采空区顶板的示意图。 图3为各炮孔装药结构示意图。 图4为利用本发明方法形成的上层空区顶板形成炮孔和穿透孔的结构示意图。 图5为利用本发明方法形成的下层空区顶板穿透孔和炮孔的结构示意图。 图6为本发明上层微差起爆顺序。 图7为为本发明下层微差起爆顺序。 图中:1为上层采空区顶板,2为穿透孔,31为上层采空区顶板炮孔,32为重叠区域上层采空区顶板炮孔,4为上层采空区,5为下 层采空区顶板,6为下层采空区顶板炮孔,7为上层采空区周边岩石,8为超深炮孔,9为下层采空区顶板探测孔,10为下层采空区,11为套管式钻机,12为套管,13为导爆管,14为炸药,15为起爆弹。 具体实施方式 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 如图1-图7所示,本发明的一种双层重叠采空区爆破处理方法,其特征在于,包括下列步骤: 1)根据探测数据,布置上层采空区顶板炮孔31、重叠区域上层采空区顶板炮孔32和上层采空区穿透孔2、重叠区域下层采空区顶板炮孔6和下层采空区探测孔9以及上层采空区周边岩石7的超深炮孔8; 2)在步骤1)中的上层采空区顶板炮孔、下层采空区顶板炮孔和上层采空区周边的超深炮孔内装入起爆弹和炸药,装药方式为:分别装入两枚连接导爆管的起爆弹和炸药,起爆弹位于炮孔底部与中上部,装药高度为炮孔深度的2/3,填塞炮泥; 3)连接上层采空区顶板炮孔的导爆管、下层采空区顶板炮孔的导爆管和上层采空区周边的超深炮孔的导爆管的导线,形成一个完整的爆破网路,上层采空区顶板、下层采空区顶板和上层采空区周边均采用微差起爆方式,其上层采空区顶板的延期时间为孔间17~42ms、排间42~100ms、上层顶板孔间250~350 ms、下层顶板孔间300~400 ms。下层炮孔起爆的同时受到上层顶板岩石下落的二次冲击下层顶板,进而充分崩落塌陷。 实施例1: 双层采空区的岩体主要为千枚岩构成,岩石密度为1300~1800kg/m3, 普氏坚固系数为10,上层采空区上顶板长度100 m、宽50 m,顶板厚度11~20 m,下层顶板的长度150 m、宽80 m,下层顶板厚度10~16 m,上层顶板与下层顶板之间的高度为35 m。 具体工艺实施步骤如下: 1)根据所测资料,布置上层采空区顶板炮孔31及穿透孔2,炮孔孔底距上层顶板下边界3m、孔距7 m、排距5 m、孔径220 mm,其中最外侧炮孔距重叠区域边界1 m; 2)根据所测资料,布置重叠区域下层采空区顶板炮孔,在上层采空区重叠区域布置穿透孔2,穿透孔距离上层采空区炮孔1.5 m,穿透孔位于两炮孔水平连线之间,穿透孔孔径220 mm,如图1和2所示; 3)沿着穿透孔将套管12下放至下层采空区顶板,固定套管,更换小直径钻杆,钻下层顶板的炮孔,使上层采空区顶板炮孔与下层采空区顶板炮孔交错设置,孔底距下层顶板下边界1 m,孔径160 mm,如图3所示; 4)收回钻杆将套管预留至孔内; 5)在上层采空区顶板炮孔内,装入两枚连接导爆管13的起爆弹15和炸药14,起爆弹15位于炮孔底部与中上部,装药高度为炮孔深度的2/3,填塞炮泥,完成上层采空区顶板炮孔装药; 6)通过预留套管,根据步骤5完成下层采空区顶板炮孔装药; 7)上层采空区周边超深孔内按照步骤5填装炸药,填塞高度为2~3m; 8)连接上、下层采空区顶板炮孔的导爆管形成一个完整的爆破网路,上、下层采空区顶板采用微差起爆方式,如图6所示上、下层采空区的延期时间为孔间17 ms、排间42 ms;如图7所示,上层顶板孔内延期时间350 ms、下层顶板孔内延期时间400 ms; 9)下层采空区顶板爆破的延时微差起爆顺序与上层采空区顶板起爆顺序相同,下层炮孔起爆的同时受到上层顶板岩石下落的二次冲击下层顶板,进而充分崩落塌陷。 实施例2: 双层采空区的岩体主要为磁铁石英岩构成,岩石密度为3300~3400 kg/m3, 普氏坚固系数为12~16,上层采空区上顶板长度90 m、宽50 m,顶板厚度11~20 m,下层顶板的长度80 m、宽80 m,下层顶板厚度13~18 m,上层顶板与下层顶板之间的高度为30 m。 具体工艺实施步骤如下: 1)根据所测资料,布置上层采空区顶板炮孔31及穿透孔2,炮孔孔底距上层顶板下边界3m、孔距6 m、排距4 m、孔径220 mm,其中最外侧炮孔距重叠区域边界1 m; 2)根据所测资料,布置重叠区域下层采空区顶板炮孔,在上层采空区重叠区域布置穿透孔2,穿透孔距离上层采空区炮孔1.5 m,穿透孔位于两炮孔水平连线之间,穿透孔孔径220 mm,如图1和2所示; 3)沿着穿透孔将套管12下放至下层采空区顶板,固定套管,更换小直径钻杆,钻下层顶板的炮孔,使上层采空区顶板炮孔与下层采空区顶板炮孔交错设置,孔底距下层顶板下边界1 m,孔径160 mm,如图3所示; 4)收回钻杆将套管预留至孔内; 5)在上层采空区顶板炮孔内,装入两枚连接导爆管13的起爆弹15和炸药14,起爆弹15位于炮孔底部与中上部,装药高度为炮孔深度的2/3,填塞炮泥,完成上层采空区顶板炮孔装药; 6)通过预留套管,根据步骤5完成下层采空区顶板炮孔装药; 7)上层采空区周边超深孔内按照步骤5填装炸药,填塞高度为2~3m; 8)连接上、下层采空区顶板炮孔的导爆管形成一个完整的爆破网路,上、下层采空区顶板采用微差起爆方式,如图6所示上、下层采空区的延期时间为孔间17 ms、排间42 ms;如图7所示,上层顶板孔内延期时间300 ms、下层顶板孔内延期时间350 ms; 9)下层采空区顶板爆破的延时微差起爆顺序与上层采空区顶板起爆顺序相同,下层炮孔起爆的同时受到上层顶板岩石下落的二次冲击下层顶板,进而充分崩落塌陷。 实施例3: 双层采空区的岩体主要为花岗岩构成,岩石密度为2700~3000 kg/m3, 普氏坚固系数为10,上层采空区上顶板长度90 m、宽50 m,顶板厚度14~18 m,下层顶板的长度100 m、宽70 m,下层顶板厚度12~17 m,上层顶板与下层顶板之间的高度为40 m。 具体工艺实施步骤如下: 1)根据所测资料,布置上层采空区顶板炮孔31及穿透孔2,炮孔孔底距上层顶板下边界3m、孔距6 m、排距4 m、孔径220 mm,其中最外侧炮孔距重叠区域边界1 m; 2)根据所测资料,布置重叠区域下层采空区顶板炮孔,在上层采空区重叠区域布置穿透孔2,穿透孔距离上层采空区炮孔1.5 m,穿透孔位于两炮孔水平连线之间,穿透孔孔径220 mm,如图1和2所示; 3)沿着穿透孔将套管12下放至下层采空区顶板,固定套管,更换小直径钻杆,钻下层顶板的炮孔,使上层采空区顶板炮孔与下层采空区顶板炮孔交错设置,孔底距下层顶板下边界1 m,孔径160 mm,如图3所示; 4)收回钻杆将套管预留至孔内; 5)在上层采空区顶板炮孔内,装入两枚连接导爆管13的起爆弹15和炸药14,起爆弹15位于炮孔底部与中上部,装药高度为炮孔深度的2/3,填塞炮泥,完成上层采空区顶板炮孔装药,炸药爆速D=3500 m/s、炸药密度=1300 kg/m3; 6)通过预留套管,根据步骤5完成下层采空区顶板炮孔装药; 7)上层采空区周边超深孔内按照步骤5填装炸药,填塞高度为2~3m; 8)连接上、下层采空区顶板炮孔的导爆管形成一个完整的爆破网路,上、下层采空区顶板采用微差起爆方式,如图6所示上、下层采空区的延期时间为孔间17 ms、排间42 ms;如图7所示,上层顶板孔内延期时间350 ms、下层顶板孔内延期时间400 ms; 9)下层采空区顶板爆破的延时微差起爆顺序与上层采空区顶板起爆顺序相同,下层炮孔起爆的同时受到上层顶板岩石下落的二次冲击下层顶板,进而充分崩落塌陷。 实施例4: 双层采空区的岩体主要为角闪岩构成,岩石密度为2856 kg/m3, 普氏坚固系数为5~6,上层采空区上顶板长度84 m、宽64 m,顶板厚度13~16m;下层顶板的长度90 m、宽65 m,下层顶板厚度12~15 m,上层顶板与下层顶板之间的高度为36 m。 具体工艺实施步骤如下: 1)根据所测资料,布置上层采空区顶板炮孔31及穿透孔2,炮孔孔底距上层顶板下边界3m、孔距7 m、排距5 m、孔径220 mm,其中最外侧炮孔距重叠区域边界1 m; 2)根据所测资料,布置重叠区域下层采空区顶板炮孔,在上层采空区重叠区域布置穿透孔2,穿透孔距离上层采空区炮孔1.5 m,穿透孔位于两炮孔水平连线之间,穿透孔孔径220 mm,如图1和2所示; 3)沿着穿透孔将套管12下放至下层采空区顶板,固定套管,更换小直径钻杆,钻下层顶板的炮孔,使上层采空区顶板炮孔与下层采空区顶板炮孔交错设置,孔底距下层顶板下边界1 m,孔径160 mm,如图3所示; 4)收回钻杆将套管预留至孔内; 5)在上层采空区顶板炮孔内,装入两枚连接导爆管13的起爆弹15和炸药14,起爆弹15位于炮孔底部与中上部,装药高度为炮孔深度的2/3,填塞炮泥,完成上层采空区顶板炮孔装药,炸药爆速D=3500 m/s、炸药密度=1300 kg/m3; 6)通过预留套管,根据步骤5完成下层采空区顶板炮孔装药; 7)上层采空区周边超深孔内按照步骤5填装炸药,填塞高度为2~3m; 8)连接上、下层采空区顶板炮孔的导爆管形成一个完整的爆破网路,上、下层采空区顶板采用微差起爆方式,如图6所示上、下层采空区的延期时间为孔间17 ms、排间42 ms;如图7所示,上层顶板孔内延期时间350 ms、下层顶板孔内延期时间400 ms; 9)下层采空区顶板爆破的延时微差起爆顺序与上层采空区顶板起爆顺序相同,下层炮孔起爆的同时受到上层顶板岩石下落的二次冲击下层顶板,进而充分崩落塌陷。
权利要求:
1.一种双层重叠采空区爆破处理方法,其特征在于,包括下列步骤:
1)根据探测数据,布置上层采空区顶板炮孔、重叠区域上层采空区顶板炮孔和上层采空区穿透孔、重叠区域下层采空区顶板炮孔以及上层采空区周边岩石的超深炮孔;
3)在步骤1)中的上层采空区顶板炮孔、下层采空区顶板炮孔和上层采空区周边的超深炮孔内装入起爆弹和炸药,装药方式为:分别装入两枚连接导爆管的起爆弹和炸药,起爆弹位于炮孔底部与中上部,装药高度为炮孔深度的2/3,填塞炮泥;
4)连接上层采空区顶板炮孔的导爆管、下层采空区顶板炮孔的导爆管和上层采空区周边的超深炮孔的导爆管的导线,形成一个完整的爆破网路,上层采空区顶板、下层采空区顶板和上层采空区周边均采用微差起爆方式,上、下层采空区顶板微差起爆的延期时间为孔间9~42ms、排间42~100ms、上层顶板孔间250~350 ms、下层顶板孔间300~400 ms。
2.根据权利要求1所述的双层重叠采空区爆破处理方法,其特征在于,所述的布置上层采空区顶板炮孔是采用牙轮钻机在上层采空区顶板钻上层采空区顶板炮孔,所述的上层采空区炮孔的孔底距上层顶板下边界3 m~5m,孔距5~8 m,排距3m~6 m,孔径220mm~330mm。
3.根据权利要求1所述的双层重叠采空区爆破处理方法,其特征在于,所述的布置重叠区域上层采空区顶板炮孔和上层采空区穿透孔是采用牙轮钻机在重叠区域上层采空区顶板间隔钻上层采空区顶板炮孔和穿透孔,所述的穿透孔位于两个上层采空区炮孔水平连线之间;
所述的布置重叠区域下层采空区顶板炮孔是在重叠区域上层采空区顶板的穿透孔采用套管钻机从该钻孔向下层采空区顶板钻下层采空区顶板炮孔,其下层采空区顶板炮孔的孔径小于上层采空区顶板炮孔的孔径,使上层采空区顶板炮孔与下层采空区顶板炮孔交错设置;
同时选择一个上层采空区顶板的穿透孔作为下层采空区顶板探测孔的钻孔,采用套管式钻机从该钻孔向下层采空区顶板钻下层采空区顶板探测孔,其下层采空区顶板探测孔的孔径小于穿透孔的孔径。
4.根据权利要求3所述的双层重叠采空区爆破处理方法,其特征在于,所述的下层采空区顶板炮孔的孔底距下层顶板下边界1m~2 m,孔径为120 mm~320 mm。
公开号:CN110530222
申请号:CN201910889733.8A
发明人:王永增 王润 曹洋 孟磊磊 李广尚 李小帅 徐振洋
拥有者:鞍钢集团矿业有限公司
申请日:2019-09-20
公开日:2019-12-03
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