控制预裂孔穿孔方向的一种科学方法

时间：2020-12-13 08:10:39　来源：柠檬阅读网本文已影响人

(神华准能公司黑岱沟露天煤矿生产技术部，内蒙古薛家湾 010300)
摘要：文章介绍了黑岱露天煤矿在大孔径、高台阶深孔预裂爆破穿孔爆破工程中探索出的一种用GPS定位系统，采用孔位标和方向标控制预裂孔的方向角偏差不超过0.5°的有效科学方法，以及其应用于高台阶抛掷爆破工程的实例。
关键词：高台阶抛掷爆破；
预裂爆破；
穿孔方向；
控制
中图分类号：TD235.371 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2008)21—0128—01

黑岱沟露天煤矿原设计年生产能力1 200万t，根据煤炭市场需求通过改扩建加大生产规模，使年生产能力达到2 000万t，为此引进了美国先进的高台阶抛掷爆破、吊斗铲倒堆工艺。高台阶抛掷爆破是配合吊斗铲倒堆工艺国内首次采用的新型抛掷爆破技术。根据目前的生产状况以及我矿的生产能力和吊斗铲的工作效率，确定抛掷爆破区的几何参数是长550m，宽80 m，台阶高度25～38m；
采用的钻机穿孔直径是310mm，倾角65°，孔深最深可达43m，即见煤顶板后再打1m。高台阶抛掷爆破技术的关键一环是深孔预裂爆破，如果预裂爆破效果不理想直接影响下一次钻机作业的安全和穿孔效率，还可能造成钻机穿在孔过程中的“夹杆” 等事故。
1 预裂孔几何参数及精度要求

在控制轮廓的大规模深孔开挖高台阶抛掷爆破中，保证爆破质量可归纳为四个要素：预裂孔穿孔精度、炸药品种、爆破参数(包括预裂孔、抛掷孔及缓冲孔参数)与起爆网络。对于预裂爆破而言，穿孔精度有着特别重要的作用。许多工程中，预裂爆破之所以质量不好，造成保留岩面不平整、超欠挖过多、高台阶“片帮”，其主要原因往往是没有控制好预裂孔穿孔方向造成的。因此，采取有效措施保证预裂孔穿孔精度，具有重要的工程意义。预裂孔爆破参数见表1。

在预裂爆破设计中，每个预裂孔轴线均为一条空间有向直线段，其几何要素由孔口位置、孔的方向、孔的倾角及孔深组成。其中孔的方向角为穿孔轴线在水平面上的投影与正北方向( 地形图坐标X)的夹角。若预裂孔为垂直孔(倾角90°)，钻机就无方向性可言。

预裂孔孔位和方向标志点在三维坐标系中，即每个点有X、Y、Z三个数据。钻机穿孔时钻杆正对方向标志点。因为预裂爆破作业面不是在同一水平面上，而是在1 155～1 200m水平的斜面上，所以只有三维坐标才能确定孔位和方向点。
放孔位标和方向标的操作步骤：


2 精度分析

现在对这种方法的精度作分析如下：方向点和孔位之间的距离不小于2m，一般在3m左右。钻机对孔位前调整钻机使钻杆和孔位标和方向标必须在同一条直线上，然后对准孔位进行穿孔作业。按照高台阶抛掷爆破预裂孔穿孔方向的要求，误差控制在0.5°。台阶高度按38m 计算，水平误差不大于16cm。
此种方法的不足之处是必须使用计算机和仪器，由专业技术人员实施。
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 方向标
3m
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 孔位标
3.5m
3 工程应用

黑岱沟露天煤矿高台阶深孔抛掷爆破工程一年多来的预裂孔已穿孔爆破3 000多个，基本满足了工程对周围边坡齐整稳定的要求。但在个别台阶部位由于断层、裂隙较发育，因而导致 “片帮”现象。经过研究分析原因可能出现在两个方面：①使用600kg/m³低密度多孔粒状铵油炸药采用分段装药结构不太适合大孔径、高台阶深孔爆破，主要是炸药的爆速高和炮孔内爆轰压力大，影响了预裂爆破效果；
②采用分段装药结构使用600kg/m³低密度多孔粒状铵油炸药不太适合大孔径、高台阶深孔爆破。

因此，提高爆破效果应从两个方面入手：①采用较小直径的炮孔。②采用较低密度新品种炸药。因为较低密度炸药的爆速低，炮孔内的爆轰压力小，非常适合大孔径、高台阶深孔预裂爆破。但更重要的是工程衔接要紧凑，临时边坡存在时间最好不要超过3个月，以保证高台阶抛掷爆破工程施工的安全。

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