超深孔凿岩爆破在立井施工中的应用

摘要

随着社会经济的发展，对矿产资源需求越来越大。如何高效的开采矿产资源成为人们思考的问题，尤其对地下矿产资源的开采更是成为急需解决的问题。在整个地下矿产开采中，井巷建设的工程总量占据总工程量的70％左右，井巷建设的快慢直接影响矿产资源的开采效率。在井巷工程中，井巷掘进大部分使用爆破法。因此有必要对井巷掘进中的爆破方法加以研究。
　　本文以如何在立井施工中使用超深孔凿岩爆破来加快掘进速度和减少超欠挖为研究对象，采用理论分析和现场试验等方法进行了研究。首先以岩石断裂理论和爆轰理论为基础，探讨了岩石破碎机理和光面爆破原理，较为系统的分析了影响爆破效果具体因素，并得出岩石破碎过程中粉碎区和裂隙区的理论半径。其次总结了井巷爆破中重要参数的理论计算方法和掏槽方式选取原则。最后在上述理论研究的基础上，结合现场施工中遇到的问题，进行了掏槽试验和周边孔间隔装药试验，设计了节理裂隙发育段爆破方案，取得了以下成果，为今后同类型项目施工提供了一些有价值的参考。
　　1.超深孔光面爆破用于立井施工，可以增加进尺度，加快施工进度，减少支护难度和成本。
　　2.二阶单锥形掏槽相比于单阶掏槽和二阶双直眼掏槽更有利于掏槽腔的形成，为后续爆破提供更好的自由面。
　　3.在炮孔总数基本不变的情况下，适当减少辅助孔数增加掏槽孔数有助于提高爆破效果。
　　4.孔底水间隔装药可以使炸药能量在炮孔内分布均匀，减少孔口大块和消除孔底“根底”，降低间隔装药成本，提高光面爆破效果。
　　5.在节理裂隙较发育段，爆破设计应根据节理发育具体情况适当调整爆破参数以便达到更好的爆破效果。
　　6.在钻眼机械不变的情况下，改变防堵塞装置（采用自制防堵塞装置），可以有效减少钻眼时间，增加掘进效率。
　　7.钢模采用防爆装置，可以有效减小爆破对钢模的损坏，降低成本，加快掘进速度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及研究目的

1．2 国内外研究现状及存在问题

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 存在的问题

1．3 研究的内容和意义

1．3．1 研究的内容

1．3．2 研究的意义

2 立井凿岩爆破理论研究

2．1 岩石爆破破碎机理的几种假说

2．1．1 爆生气体膨胀压力作用理论

2．1．2 应力波反射拉伸作用理论

2．1．3 爆生气体膨胀压力和应力波反射拉伸联合作用理论

2．1．4 岩石爆破的损伤力学理论

2．2 无限岩石介质中的爆破作用

2．3 光面爆破原理

2．3．1 光面爆破和预裂爆破优点

2．3．2 预裂爆破和光面爆破成缝机理

3 超深孔凿岩爆破参数选取原则

3．1 炮孔深度选取原则

3．1．1 钻孔设备

3．1．2 掘进循环组织

3．1．3 工作量确定炮眼深度

3．2 掏槽方式选取原则

3．3 掏槽参数选取原则

3．3．1 炮眼布置

3．3．2 掏槽药量

3．4 光面爆破选取原则

3．4．1 炮孔间距

3．4．2 最小抵抗线和炮眼邻近系数

3．4．3 装药结构和起爆方式

3．5 爆破效果影响因素

3．5．1 炸药性能对爆破作用效果的影响

3．5．2 岩石性质对爆破作用效果的影响

3．5．3 炸药与岩石的能量匹配关系对爆破作用效果的影响

3．5．4 装药结构对爆破作用效果的影响

3．5．5 炮孔堵塞对爆破作用效果的影响

3．5．6 起爆药包位置对爆破作用效果的影响

4 超深孔凿岩爆破现场试验

4．1 工程概况

4．1．1 井筒基本概况

4．1．2 井筒地质概况

4．2 钻眼机械和爆破器材

4．2．1 钻眼机械

4．2．2 爆破器材

4．3 可行性试验

4．4 初步试验方案

4．4．1 爆破参数初设

4．4．2 爆破效果统计

4．4．3 初步方案爆破效果分析

4．5 最终试验方案

4．5．1 掏槽方式及爆破参数

4．5．2 周边眼光面爆破参数和装药结构

4．6 爆破效果分析

4．7 节理裂隙段爆破设计

4．7．1 节理裂隙对爆破效果的影响

4．7．2 节理裂隙段爆破问题

4．7．3 节理裂隙段爆破问题分析

4．7．4 节理裂隙段爆破设计

4．8 本章总结

5 井筒快速施工技术

5．1 基岩段掘进施工流程

5．2 优化竖井机械化施工方案

5．3 优化钻眼放炮设计方案和施工组织

5．3．1 钻眼准备

5．3．2 钻眼作业

5．3．3 爆破及爆破设计

5．4 优化装岩与清底施工方案

5．4．1 装岩

5．4．2 清底

5．5 优化稳模系统

5．6 爆破安全管理

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果