[发明专利]一种多层圆台爆破的大进尺掏槽爆破方法及结构

说明书

本发明提供了一种多层圆台爆破的大进尺掏槽爆破方法及结构，涉及爆破技术领域，本发明提供的多层圆台爆破的大进尺掏槽爆破方法包括布孔步骤：布设至少三个呈环形分布的掏槽炮孔，环绕各个所述掏槽炮孔布设至少三个扩槽炮孔；装药步骤：沿掏槽爆破进尺方向将各个所述掏槽炮孔和各个所述扩槽炮孔分为N层，向每一层所述掏槽炮孔内装入第一爆炸品，向每一层所述扩槽炮孔内装入第二爆炸品；爆破步骤：沿掏槽爆破进尺方向逐层爆破，位于同层的各个所述掏槽炮孔优先爆破成圆台空间，各个所述扩槽炮孔滞后爆破成圆柱空间。上述多层圆台爆破的大进尺掏槽爆破方法克服了以往分层爆破只掏槽、不扩槽布孔形式的自由面受限、爆后空间不充分等技术缺陷。

技术领域

本发明涉及爆破技术领域，尤其是涉及一种多层圆台爆破的大进尺掏槽爆破方法及结构。

背景技术

掏槽爆破广泛应用于井巷掘进、采场回采中。常规掏槽爆破炮孔浅，工序循环多，成本消耗大，施工周期长，劳动强度大；而深孔爆破技术虽可以提高进尺，增加施工效率，减少施工成本，提高经济效益，但由于掏槽爆破只有单一、狭小自由面，且随炮孔深度增加，岩石夹制作用大幅提升，难以实现大进尺掏槽。

目前掏槽方法主要包括直眼掏槽和楔直复合式掏槽两大类：

1、直眼掏槽

直眼掏槽由若干个垂直于掘进面设置的、彼此相互平行且间距不大的炮眼构成，分为有空孔与无空孔两类，布设形式主要分为：(1)缝隙掏槽：也称龟裂掏槽，将掏槽孔布设于同一直线上，彼此相互平行，采用间隔装药，各炮孔同时起爆形成条带状槽腔，适用于中硬岩、硬岩等小断面井巷，如图1和图2所示，图1为现有技术中一种垂直龟裂掏槽的结构示意图，图2为现有技术中一种水平龟裂掏槽的结构示意图；(2)角柱掏槽：也称桶状掏槽，将掏槽孔按平面几何形式布设，常见形式有三角形、四角形、菱形、五星形及复式三角形等，空孔与装药孔的相对位置关系需根据实际工作面及岩性决定，如图3和图4所示，图3为现有技术中一种四角形掏槽的结构示意图，图4为现有技术中一种复式三角形掏槽的结构示意图；(3)螺旋掏槽：以大空孔为中心，装药孔呈螺旋形布设，从距中心空孔最近的装药孔开始，顺序起爆，逐步扩大槽腔体积，碎岩抛掷有方向性，如图5和图6所示，图5为现有技术中一种小直径空孔螺旋掏槽的结构示意图，图6为现有技术中一种大直径空孔螺旋掏槽的结构示意图，图中箭头方向为起爆顺序方向。

2、楔直复合式掏槽

空孔直眼掏槽抵抗线较大，爆后得到的槽腔半径往往偏小，为增加有效自由面面积，获得更为理想的掏槽效果，常考虑增设斜眼孔辅助破岩，斜眼掏槽孔布设形式主要包括：(1)单向掏槽：数个炮孔沿同一方向倾斜钻打，适用于中硬及以下岩体内部含结构面的井巷掘进；(2)锥形掏槽：数个炮孔向中心倾斜布设，爆后槽腔呈锥形，坚硬岩体中成腔效果较好，如图7所示，图7为现有技术中一种锥形掏槽的结构示意图；(3)楔形掏槽：由数对对称布设的相向倾斜炮孔构成，爆后腔体呈楔形，使用范围较广，如图8所示，图8为现有技术中一种楔形掏槽的结构示意图；(4)扇形掏槽：数个炮孔的钻打角度与深度均不同，主要应用于煤矿井巷掘进。

为进一步提高掏槽效率，现有文献虽提出采用多分层掏槽技术以增加掏槽进尺，但仍存在如下技术缺陷：(1)以往单层球形药包爆破技术仅以传统利文斯顿爆破漏斗为理论基础，未充分考虑环形炮孔在平行自由面方向上的爆破能量增强效应及爆后圆台空间形态的特异性；(2)随炮孔深度增加，常规多分层药包爆破难以克服自由面夹制严重的技术缺陷，爆后空间不充分，掏槽进尺受限；(3)未根据爆后圆台空间的特异形态参数对炮孔形式、孔网参数、装药结构、起爆时间、堵塞长度等装药爆破参数进行精细化匹配研究与设计，难以实现掏槽爆破的精确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层圆台爆破的大进尺掏槽爆破方法及结构，克服了以往分层爆破只掏槽、不扩槽布孔形式的自由面受限、爆后空间不充分等技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：