SooPAT 一种深孔台阶爆破中的反向布孔
方法
申请号：201110006478.1
申请日：2011-01-13
申请(专利权)人广东宏大爆破股份有限公司
地址510623 广东省广州市珠江新城华夏路49号北塔21层
发明(设计)人郑炳旭王永庆李战军蔡建德
主分类号F42D1/00(2006.01)I
分类号F42D1/00(2006.01)I
公开(公告)号102147218A
公开(公告)日2011-08-10
专利代理机构北京万科园知识产权代理有限责任公司 11230
代理人陈宪忠张亚军
(10)申请公布号 CN 102147218 A
(43)申请公布日 2011.08.10C N 102147218 A
*CN102147218A*
(21)申请号 201110006478.1
(22)申请日 2011.01.13
F42D 1/00(2006.01)
(71)申请人广东宏大爆破股份有限公司
地址510623 广东省广州市珠江新城华夏路
49号北塔21层
(72)发明人郑炳旭 王永庆 李战军 蔡建德
(74)专利代理机构北京万科园知识产权代理有
限责任公司 11230
代理人陈宪忠
张亚军
(54)发明名称
一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法
(57)摘要
本发明涉及一种深孔台阶爆破中的反向布孔
方法，根据常规确定爆区的布孔排数，孔距，排距，
再依以下步骤布孔：A.确定最小前后距，B.布置
最后排孔，C.依次向前布置其它各排孔，D.最前
排孔位的调整；根据台阶坡顶线的整齐情况和抵
抗线变化大小，调整最前排孔，分为微调、大调和
补孔。它能实现爆破后坡顶线整齐；布孔呈直线
分布，利于钻机的移动和钻孔对位，有利于提高钻
机的钻孔效率；它克服现有布孔方法的缺点，简
单易行，既能保证爆破效果，又便于实现爆破作业
标准化。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页
1.一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法，根据常规确定爆区的布孔排数，孔距，排距，其特征在于：再依以下步骤布孔：
A.确定最小前后距
最小前后距为最后排孔至台阶坡顶线的最近距离，最小前后距为布孔排数与排距的乘积；
B.布置最后排孔
找出台阶坡顶线中距后排的最近点，由最近点沿着工作面的推进方向向后测量出最小前后距长度位置的端点，经过此端点并垂直工作面推进方向画直线，在此直线上以孔距为间距逐个布置最后排孔；
C.依次向前布置其它各排孔
根据已布置完成的最后排孔的位置，及孔距、排距，按三角形或矩形孔网布置形式，依次布置其它各排孔，直至最前排孔；
D.最前排孔位的调整
根据抵抗线变化大小，调整最前排孔，分为微调、大调和补孔，微调是指：将个别孔前后移动，或将个别孔左右移动，大调是指：将相邻两孔相对移近使两孔距离缩减，补孔是指：在最前排孔前方进行补孔。
2.根据权利要求1所述的一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法，其特征在于：所述最前排炮孔的调整方法为：该位置最前排抵抗线与最前排设计抵抗线的差在±0.2倍最前排设计抵抗线范围内时，将最前排孔进行微调，将个别孔前后移动，或将个别孔左右移动，但移动幅度应控制在±0.1倍最前排设计抵抗线范围内，以保证前排孔的布置均匀。
3.根据权利要求1所述的一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法，其特征在于：所述最前排炮孔的调整方法为：该位置最前排局部抵抗线大于排距而又小于孔距时，将相邻两孔相对移近使两孔距离缩减，缩减后孔距为最初孔距乘修正系数，修正系数为排距与最前排局部抵抗线的比值。
4.根据权利要求1所述的一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法，其特征在于：所述最前排炮孔的调整方法为：该位置最前排局部孔抵抗线大于孔距而又小于2倍排距时，进行补孔，在此二孔前方抵抗线的二分之一处进行补孔。
一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种台阶爆破中的炮孔布置方法，特别适用于台阶爆破中岩性变化不大及大规模机械化作业情况下的爆破炮孔布置。
背景技术
[0002] 通常，在进行台阶爆破时，爆破孔的布置一般是从台阶临空面的坡顶线开始，往台阶面的后部逐排推进布孔，即布孔顺序为从前向后布孔，可称作顺向布孔。这样的布孔方法的优点是可以充分考虑台阶面及其台阶底部即坡底的情况，保证前排炮孔的爆破效果。台阶爆破参数见图1，通常的顺向炮孔布置次序见图2。
[0003] 但在爆破施工过程中，由于受爆破振动、岩性差别和机械挖装的影响，爆破后台阶的坡顶线常参差不齐。按照顺向布孔方法和布孔的一般原则，经常造成炮孔连线呈现波浪形，如图3，这样的炮孔布置方法不利于实现爆破标准化，也不利于钻机高效作业，随着爆破机械化水平的提高，急需对此种布孔方式进行改进。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法，它能实现爆破后坡顶线整齐；布孔呈直线分布，利于钻机的移动和钻孔对位，有利于提高钻机的钻孔效率；它克服现有布孔方法的缺点，简单易行，既能保证爆破效果，又便于实现爆破作业标准化。[0005] 本发明的目的是这样实现的：一种深孔台阶爆破中的反向布孔方法，根据常规确定爆区的布孔排数，孔距，排距，再依以下步骤布孔：
[0006] A.确定最小前后距
[0007] 最小前后距为最后排孔至台阶坡顶线的最近距离，最小前后距为布孔排数与排距的乘积；
[0008] B.布置最后排孔
[0009] 找出台阶坡顶线中距后排的最近点，由最近点沿着工作面的推进方向向后测量出最小前后距长度位置的端点，经过此端点并垂直工作面推进方向画直线，在此直线上以孔距为间距逐个布置最后排孔；
[0010] C.依次向前布置其它各排孔
[0011] 根据已布置完成的最后排孔的位置，及孔距、排距，按三角形或矩形孔网布置形式，依次布置其它各排孔，直至最前排孔；
[0012] D.最前排孔位的调整
[0013] 根据抵抗线变化大小，调整最前排孔，分为微调、大调和补孔，微调是指：将个别孔前后移动，或将个别孔左右移动，大调是指：将相邻两孔相对移近使两孔距离缩减，补孔是指：在最前排孔前方进行补孔。
[0014] 所述最前排炮孔的调整方法为：该位置最前排抵抗线与最前排设计抵抗线的差在±0.2倍最前排设计抵抗线范围内时，将最前排孔进行微调，将个别孔前后移动，或将个别
孔左右移动，但移动幅度应控制在±0.1倍最前排设计抵抗线范围内，以保证前排孔的布置均匀。所述最前排炮孔的调整方法为：该位置最前排局部抵抗线大于排距而又小于孔距时，将相邻两孔相对移近使两孔距离缩减，缩减后孔距为最初孔距乘修正系数，修正系数为排距与最前排局部抵抗线的比值。所述最前排炮孔的调整方法为：该位置最前排局部孔抵抗线大于孔距而又小于2倍排距时，进行补孔，在此二孔前方抵抗线的二分之一处进行补孔。
[0015] 本发明有以下优点和积极效果：
[0016] 采用反向布孔法与正向布孔相比的优点和积极效果：
[0017] (1)简单易行，可提高布孔的效率，与现有方法相比不用额外增加其他设备；[0018] (2)能实现爆破后坡顶线的整齐；
[0019] (3)布孔均匀，利于实现爆破能量利用的最大化，提高爆破效果；
[0020] (4)便于机械进行标准化作业；
[0021] (5)便于机械发挥效能。
[0022] (6)在工程实际中，由于台阶坡顶线的不规则和前排抵抗线的不均匀性，前排孔位的调整就显的非常重要，不然就会影响爆破的效果和安全，在本发明中得到了很好的解决。[0023] (7)本发明专利是采用一种与通常的布孔次序相反的作业次序，即由后往前布置炮孔，反其道而行之，取得了良好的效果。
[0024] (8)根底处理次数比原来减少10％，炸药单耗平均降低3％，钻机工作效率提高10％，并可减少布孔人员。
[0025] (9)采用反向布孔法后，先从后排孔开始布孔，将第一排的布孔待前排抵抗线清楚后再进行，这样不但不影响钻孔的效率，而且避免了前排的盲目布孔。爆破后的大块率降低0.9％；爆破后的台阶面平整率由过去的60％提高到79％；钻机的标准化作业时间提高了20％，更重要的是采用此方法避免了钻孔的浪费和安全隐患，节省钻孔费用达5％以上。[0026] (10)采用反向布孔法代替正向布孔法，布孔呈一条直线，只是在前排局部抵抗线较大处增加了个别孔，这样为下一次爆破提供了方便，同时，钻孔呈一条直线，减少了钻机的移动量，有利于提高钻机的利用效率。很多情况下只需进行前排孔的微调，经统计，采用反向布孔法与正向布孔对比，每班的爆破前炮孔布置时间平均减少22％；钻机的标准化作业时间提高了18％。
附图说明
[0027] 图1为现有技术钻孔布置立体剖视图；
[0028] 图2为现有技术炮孔布置次序平面示意图；
[0029] 图3为现有技术不规则坡顶线布孔后的波浪形炮孔连线平面示意图；
[0030] 图4为本发明确定最后排孔位置的平面示意图；
[0031] 图5为本发明依次布置各排孔的平面示意图；
[0032] 图6为本发明前排炮孔的调整方法的平面示意图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图及实施例详细说明本发明。
[0034] 如图所示，图中空心箭头表示工作面推进方向，实心箭头表示炮孔布置次序方向。[0035] 图1中附图标号为：底盘抵抗线Wm，抵抗线W，孔距a，排距b，超深h1，装药长度h2，
，台阶高度H，钻孔深度h。
台阶坡面角α，钻孔倾角β，堵塞长度h
[0036] 最前排设计抵抗线：即最小抵抗线，是指从第一排孔装药重心到自由面的最短距离。即图1中的W。一般，在正常的台阶爆破工程中，台阶坡面角α一般取90°。此时，最小抵抗线与底盘抵抗线相等(W＝Wm)，设计抵抗线的计算公式很多，根据相关教材和我们的施工经验，一般计算公式采用W＝(20～40)d，d为前扫钻孔孔径。
[0037] 图2中上部的齿状线表示临空面和坡顶线，紧邻它的那排孔为第一排孔，即最前排孔，最下面的那排孔为第四排孔，即最后排孔。
[0038] 图3至图6中上部的波浪线表示不规则坡顶线，最下面的那排孔为第四排孔，即最后排孔。
[0039] 图5、图6中附图标号为：抵抗线W，前排1号孔1，前排2号孔2，前排3号孔3，前排4号孔4。
[0040] 图6中实心圆孔表示补孔位置，细箭头表示孔位移动方向。
[0041] 现以三角形孔网布置形式，四排孔的爆破规模进行说明，矩形布孔道理一样，其具体的实施方式为：
[0042] 首先，根据爆破的规模、孔排距确定爆区的布孔排数为n，以四排孔的爆破规模，孔距为a，排距为b为例，找出台阶坡顶线中距后排最近的点，从最近点开始，沿着工作面的推进方向向后测量出最小前后距L，最小前后距为布孔排数与排距的乘积，L＝nb，此例中最小前后距L＝4b，见图4所示，在距离L处即为最后排孔的位置，根据此位置、垂直工作面推进方向和孔距a的要求平行布孔，确定最后排孔，如图4所示。
[0043] 根据最后排孔的位置、孔距a、排距b，采用三角形的布孔形式依次布置第三排孔、第二排孔、直至第一排孔即最前排孔，如图5所示。
[0044] 四排孔布置完后，就要根据地质、地形情况进行孔位调整，主要是最前排孔位的调整，在工程实际中，由于台阶坡顶线的不规则和前排抵抗线的不均匀性，最前排孔位的调整就显的非常重要，不然就会影响爆破的效果和安全，最前排孔的调整分为微调、大调和补孔，台阶坡顶线参差不齐时一般在局部抵抗线较大处进行大调和补孔，而台阶坡顶线较整齐、抵抗线变化不大时只需进行个别孔的微调，最前排炮孔的调整方法为：
[0045] (1)该位置最前排抵抗线与最前排设计抵抗线的差在±0.2倍最前排设计抵抗线范围内时，将最前排孔进行微调，将个别孔前后移动，或将个别孔左右移动，但移动幅度应控制在±0.1倍最前排设计抵抗线范围内，以保证前排孔的布置均匀。
[0046] (2)若该位置最前排局部抵抗线W大于排距b而又小于孔距a时，如图5所示，即b＜W＜a时，需将相邻两孔相对移近使两孔距离缩减，缩减后孔距为a’。根据爆破孔网参数设计理论，两孔缩减后距离a’计算方法为：
[0047] a’＝ab/W
[0048] 式中，a’为缩减后孔距；a为最初孔距；b为排距；W为最前排局部抵抗线。[0049] 上式的计算原理为：多排孔爆破时，孔距和排距是一个相关的参数。在给定的孔径条件下，每个孔都有一个合理的负担面积S，即S＝ab，在孔径不变的情况下，若要保证最初设计时的爆破效果，则每个孔的负担面积S也需保持不变，如果排距b变大，则相应的孔距
a需变小。如图6所示，因b＜W，则1、2号孔按图上箭头方向移动，使1、2号孔距离为ab/ W；例如，设计孔网参数a＝6m，b＝4m，前排抵抗线局部剩5m时，因b＜5＜a，则每孔的负担面积S＝4×6＝24m2，孔距需调整为a’＝24÷5＝4.8m。
[0050] (3)若该位置最前排局部孔抵抗线W大于孔距a而又小于2倍排距b时，如图5所示，即a＜W＜2b时，需进行补孔，图6所示，若a＜W＜2b，在3、4号孔前方抵抗线的二分之一处进行补孔。
[0051] 该方法原理为：若仍采用负担面积的方法进行计算调整，因W过大，计算后势必造成调整后的孔距过小，违背了爆破参数设计的基本理论，经实践检验不能保证爆破的效果。而在前面进行补孔，可以保证爆破的效果，也不会影响到爆破的安全。
[0052] 上述是孔位调整的基本原则，孔位调整的总体思想就是要保证前排孔的抵抗线适中，即要保证爆破质量，又要保证爆破的安全。
[0053] 实施例1：
[0054] 某采石场是月平均爆破石方量达60万m3(实方)，日产量4万方(实方)的大型石方爆破工程。采区内岩层为黑云母二长花岗岩，f值为11～14，饱和抗压强度为70～150MPa。采区内地质条件复杂，节理、裂隙、风化沟、破碎带均十分发育，裂隙水丰富。[0055] 本工程具有爆破作业规模大、爆破次数频繁、要求一次爆破成型的石料规格多、爆破质量要求严格、爆破作业面窄等特点。
[0056] 钻孔设备为英格索兰VHP750潜孔钻机；台阶高度H＝15.0m，垂直孔，孔径Φ＝140mm；对f＝11～14的花岗岩超深0.3～1.5m，孔距大多为5m，排距大多为4m。[0057] 在实际工作中，由于爆破岩体节理、裂隙、风化沟、破碎带均十分发育，爆破挖装后坡顶线大多参差不齐，工作面看上去整体比较混乱，将布孔方法进行调整改用反向布孔法，在前排局部抵抗线大于4m而小于5m处采用调整孔距的方法，在大于5m小于8m处的抵抗线中间进行补孔的方法，保证了爆破的效果和安全，经过反向布孔法几次应用，基本扭转了原来坡顶线不整齐、工作面混乱的缺点，布孔效率、钻孔效率和爆破效果得到大幅度提高。采用反向布孔与常规正向布孔相比，根底处理次数比原来减少10％，炸药单耗平均降低3％，钻机工作效率提高10％，并减少布孔人员1人。
[0058] 实施例2：
[0059] 2009年我公司承包的东北某重要爆破土石方工程共分两个标段。其中一标段爆破岩石总工程量约为1038万m3(自然方)，土方剥离59万m3(自然方)。合同要求工期为250日历天，平均每天需完成出运块石方量4.14万m3，高峰期每天要达到8万m3。二标段土石方总量995.9352万方，其中清挖表土49.7968万方，爆破石方946.1384万方，工期为213天，施工工期紧，任务重。
[0060] 孔径140mm；孔距5～5.5m；排距为4～4.2m；孔深15m，超深0.5～1.5m；平均单耗0.4kg/m3。
[0061] 在实际工作中，由于工程任务比较重，产量和台阶面平整率要求高，为了保证产量的衔接，有时采用了压碴爆破技术，即，在爆区前方爆碴还没有完全清理完毕的情况下即进行下一次爆区的起爆，这样虽然保证了产量的衔接，但对爆破效果和下次的布孔造成了影响，布孔时常在前排抵抗线不清楚的情况下进行布孔，装药时才发现有些孔的抵抗线太小，有些孔的抵抗线过大，造成钻孔的浪费。采用反向布孔法后，先从后排孔开始布孔，将第一
排的布孔待前排抵抗线清楚后在进行，这样不但不影响钻孔的效率，而且避免了前排的盲目布孔。在此工程中，采用反向布孔法与正向布孔对比，爆破后的大块率降低0.9％；爆破后的台阶面平整率由过去的60％提高到79％；钻机的标准化作业时间提高了20％，更重要的是采用此方法避免了钻孔的浪费和安全隐患，节省钻孔费用达5％以上。
[0062] 实施例3：
[0063] 我公司承担的神华准格尔露天剥离工程处于鄂尔多斯高原东北部，东邻黄河，地形呈西北高、东南低。黄土、红土广布于基岩之上，地面植被稀少，地形切割破碎，冲沟较深，坡度较大，易于水的排泄。
[0064] 第二期剥离总量为1216.75万m3，工期245天。采剥区岩石为半坚硬-坚硬岩石，抗压强度8.14MPa～50.80MPa，一般大于9.81Mpa，大部分大于19.61Mpa。普氏硬度系数1.93～5.90，岩石的容重为2.4t/m3。
[0065] 采用直径250mm的牙轮钻机钻孔，孔网参数为8×10m，主爆破台阶高度15m，炮孔超深2.5m。爆破单耗0.35kg/m3。
[0066] 此工程由于受地形、地质和气候影响，在实际中，爆破后的台阶坡顶线常参差不齐，为下一次的爆破布孔和钻机钻孔带来了困难，由于此工程采用的为大型的钻孔设备，钻孔的不规则布置为钻机的移动带来了困难，钻机的效率受到了影响，同时由于钻孔孔径大，爆破的孔网参数也较大(排距×孔距为8×10m)，爆破振动影响也较大，爆破后的台阶坡顶线也不可能非常整齐。为了克服工程施工的缺陷，采用反向布孔法代替正向布孔法，布孔呈一条直线，只是在前排局部抵抗线较大处增加了个别孔，这样为下一次爆破提供了方便，同时，钻孔呈一条直线，减少了钻机的移动量，有利于提高钻机的利用效率。经过几次爆破的应用，基本扭转了爆破后坡顶线不整齐的局面，很多情况下只需进行前排孔的微调，经统计，采用反向布孔法与正向布孔对比，每班的爆破前炮孔布置时间平均减少22％；钻机的标准化作业时间提高了18％。
图1
图2
图3
图4
图5
图6