[发明专利]大跨度空区顶板硐室爆破最佳厚度的确定方法及爆破方法

说明书

技术领域：

本发明涉及矿山开采中的爆破方法，特别是大跨度空区顶板硐室爆破最佳厚度的确定方法及其爆破方法。

背景技术：

在进行地下矿山开采过程中，一般采用空区法开采，其采空区的跨度一般为20M-50M，当采空区的跨度大于50M时，即为大跨度空区。

为保护地下开采作业的安全，必须在采空区下方矿体顶板上形成一定厚度的缓冲垫层。在以往的生产实践中，通常采用如下方法充填采空区，从而形成缓冲垫层：

1、尾砂充填法，即在尾矿库建立砂泵站，通过管道将尾砂输送至采空区形成设计需要厚度的缓冲垫层。

2、干式充填法，即在地面建立采石场，将剥离的废石通过充填井运至采空区进行充填，形成设计需要厚度的缓冲垫层。

3、爆破充填法，即在采空区周边的岩体内布置集中药室或进行深孔爆破，将爆破的岩石抛至采空区，形成设计需要厚度的缓冲垫层。

上述三种方法充填采空区，一个共同的缺点是：施工周期长(一般半年以上)、管理复杂、投资大，充填成本高。且前二种充填方法对矿山环境保护还会造成一定影响，第三种方法在采空区周边的岩体内布置集中药室，或进行深孔爆破，这样对采空区周边岩体的稳定性影响很大，造成很大安全隐患，同时集中药室的设置高度很难确定，因为既要满足地采作业安全的缓冲垫层厚度要求，又要能满足施工安全的安全厚度要求。如果设置高度选择不好，既不能保证作业安全，又可能增加爆破工程量，延长施工周期，增大投资。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有大跨度空区顶板硐室爆破最佳厚度难以确定的不足，提供一种既能保证作业安全，又能尽量减少爆破工程量，缩短施工周期，减小投资的大跨度空区顶板硐室爆破最佳厚度的确定方法及爆破方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大跨度空区顶板硐室爆破最佳厚度的确定方法，包括下列步骤：

(1)、进行采空区顶板岩体稳定性分析，当采空区顶板岩体处于稳定状态时，实施下一步，如果采空区顶板岩体不处于稳定状态，则终止此方法；

(2)、参照B.P伊缅尼托夫提出的缓冲层厚度计算经验公式：h_b＝0.74k_cH^1.25L^0.02(F₀/F)，计算满足采空区地采安全生产的缓冲垫层厚度h_b，式中：

k_c-缓冲层岩石粗糙系数，H—缓冲层至顶板高，F₀—顶板崩落层面积，L—顶板崩落层厚度，F—顶板暴露面积；

(3)、计算爆破振动安全允许距离R＝(K/V)^1/a×Q^1/3，式中：

Q—延时爆破最大一段炸药量，

V—保护对象安全允许振速，

K—与地形、地质条件有关的系数，

a—与地形、地质条件有关的衰减指数；

(4)、计算大爆破施工的安全厚度h_a＝R×A，式中：A为安全系数，其取值范围为1.3-1.8；

(5)、根据大爆破施工的安全厚度h_a≥地采安全生产的缓冲垫层厚度h_b，确定采空区顶板硐室爆破最佳厚度h，即从空区顶板至爆破硐室的中心线距离：当h_a≥h_b时，h＝h_a；当h_a<h_b时，h＝h_b。

本发明还公开了：一种大跨度空区顶板硐室爆破方法，包括下列步骤：

(1)、进行采空区顶板岩体稳定性分析，当采空区顶板岩体处于稳定状态时，实施下一步，如果采空区顶板岩体不处于稳定状态，则终止此方法；

(2)、参照B.P伊缅尼托夫提出的缓冲层厚度计算经验公式：h_b＝0.74k_cH^1.25L^0.02(F₀/F)，计算满足采空区地采安全生产的缓冲垫层厚度h_b，式中：

k_c-缓冲层岩石粗糙系数，H—缓冲层至顶板高，F₀—顶板崩落层面积，L—顶板崩落层厚度，F—顶板暴露面积；

(3)、计算爆破振动安全允许距离R＝(K/V)^1/a×Q^1/3，式中：

Q—延时爆破最大一段炸药量，