一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法

摘要

本发明公开了一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，在反掘贯通最后一次待爆岩柱(10)爆破前，从已有井筒(17)井底往上每隔一定距离沿井壁布置一圈内侧带喷气小孔(11)的周边气泡帷幕生成管(12)和两侧及上部带喷气小孔(11)的中间加强气泡帷幕生成管(13)并与高压送风管(14)联通；从已有井筒最低中段平巷(1)沿井壁往井底充水；通过矿山高压供风管网向每层的周边气泡帷幕生成管(12)送风；最后对反掘贯通最后一次待爆岩柱(10)实施爆破。本发明避免了竖井延伸反掘贯通时，最后一次爆破因爆破飞石及空气冲击波对已有井筒井底较大范围的井筒装备造成损害，避免了井筒延伸反掘贯通前后矿山需停产较长时间对破坏的井筒装备拆除、重新安装。

权利要求

1.一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，在已有井筒(17)的底部留有反掘贯通最后一次待爆岩柱(10)，在井筒延伸时，在已有井筒(17)正常生产期间，先正常掘进延伸掘井卷扬机硐室(6)和延伸掘井绳道(7)，再正掘延伸井筒(8)，所述的延伸井筒(8)位于已有井筒(17)底部之反掘贯通最后一次待爆岩柱(10)的下部，所述的延伸掘井卷扬机硐室(6)位于延伸井筒(8)的侧部，延伸井筒(8)与延伸掘井卷扬机硐室(6)之间通过延伸掘井绳道(7)联通，其特征在于在反掘贯通最后一次待爆岩柱(10)爆破前采用以下方法：

1)在正掘的延伸井筒(8)全部施工完成后，先从已有井筒(17)井底往上每隔一定距离沿井壁布置一圈内侧带喷气小孔(11)的周边气泡帷幕生成管(12)和两侧及上部带喷气小孔(11)的中间加强气泡帷幕生成管(13)，所述的周边气泡帷幕生成管(12)和中间加强气泡帷幕生成管(13)之间相互连通为一个整体形成一个气泡帷幕生成层；在已有井筒(17)一侧井壁自下而上设置一根高压送风管(14)直至已有井筒最低中段平巷(1)并与矿山高压供风管网相连，所述的周边气泡帷幕生成管(12)与高压送风管(14)联通；

2)从已有井筒最低中段平巷(1)沿井壁往井底缓慢充水，直至最低中段平巷(1)底板以下的井底全部注满水；

3)通过矿山高压供风管网和高压送风管(14)向每层的气泡帷幕生成层送风；

4)最后对反掘贯通最后一次待爆岩柱(10)实施爆破。

2.如权利要求1所述的一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，其特征在于：对反掘贯通最后一次待爆岩柱(10)采用分段微差爆破。

3.如权利要求2所述的一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，其特征在于：所述的周边气泡帷幕生成管(12)和中间加强气泡帷幕生成管(13)的上部带喷气小孔(11)，在每个气泡帷幕生成层的下面铺设一层空气阻隔屏(15)。

4.如权利要求2所述的一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，其特征在于：所述的周边气泡帷幕生成管(12)和中间加强气泡帷幕生成管(13)的下部带喷气小孔(11)，在每个气泡帷幕生成层的上面铺设一层空气阻隔屏(15)。

5.如权利要求3或4所述的一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，其特征在于：所述的空气阻隔屏(15)采用软玻璃或其它能阻挡空气的膜或板拼接而成并沿已有井筒(17)周边用铁丝或其它捆绑材料和周边气泡帷幕生成管(12)牢固帮扎，每层的周边气泡帷幕生成管(12)通过锚杆(16)固定。

说明书

一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种竖井延伸反掘贯通爆破方法，特别是涉及一种已安装或正在使用的竖井，需延伸但又不能停产，采用反掘贯穿时对已有井筒(装备)不产生破坏的贯通方法。

背景技术

[0002] 竖井井筒，广泛应用于钢铁、有色、黄金、化工、煤炭等地下矿山。有些矿山，由于分期开拓或原来竖井施工时下部资源勘探程度不足，资源不清，已有竖井没有一次掘进安装到位。后来，随着生产的发展，中段往下延伸，相应地需将已安装好正在使用的竖井往下延伸。目前，通行做法是在正常生产期间，在已有竖井井底留设一定厚度(通常>8m)的岩柱，然后开掘措施工程，先将岩柱以下的井筒采用正掘完成，最后采用反掘将中间岩柱贯穿。但该岩柱贯穿最后一次爆破时，因爆破飞石、空气冲击波的影响，利用现有技术，往往会对已有井筒设施特别是井筒井底形成较大的破坏，将井底较大范围的井筒装备如罐道、罐道梁、梯子间等冲击变形，导致矿山需停产较长时间将破坏的井筒装备拆除、重新安装。

发明内容

[0003] 本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，而提供一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，该方法在反掘贯穿、最后一次爆破时，爆破飞石及空气冲击波等不会对已有井筒装备造成破坏。

[0004] 为实现本发明的上述目的，本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法采用以下技术方案：

[0005] 本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法，在已有井筒的底部留有反掘贯通最后一次待爆岩柱，在井筒延伸时，在已有井筒正常生产期间，先正常掘进延伸掘井卷扬机硐室和延伸掘井绳道，再正掘延伸井筒，所述的延伸井筒位于已有井筒底部之反掘贯通最后一次待爆岩柱的下部，所述的延伸掘井卷扬机硐室位于延伸井筒的侧部，延伸井筒与延伸掘井卷扬机硐室之间通过延伸掘井绳道联通。在反掘贯通最后一次待爆岩柱爆破前采用以下方法：

[0006] 1)在正掘的延伸井筒全部施工完成后，先从已有井筒井底往上每隔一定距离沿井壁布置一圈内侧带喷气小孔的周边气泡帷幕生成管和两侧及上部带喷气小孔的中间加强气泡帷幕生成管，所述的周边气泡帷幕生成管和中间加强气泡帷幕生成管之间相互连通为一个整体形成一个气泡帷幕生成层；在已有井筒一侧井壁自下而上设置一根高压送风管直至已有井筒最低中段平巷并与矿山高压供风管网相连，所述的气泡帷幕生成层与高压送风管联通。

[0007] 气泡帷幕生成层在通风后使之在水中形成若干层气泡帷幕。实际使用时，根据客观条件，周边气泡帷幕生成管和中间加强气泡帷幕生成管的材料、气泡帷幕生成层的层数、间距、直径、布设位置、固定方式，喷气小孔的开设位置、数量、孔径等不限。

[0008] 2)从已有井筒最低中段平巷沿井壁往井底缓慢充水，直至最低中段平巷底板以下的井底全部注满水。其充水的高度不限，但越高越好。使反掘贯通最后一次爆破时如同岩塞爆破的爆破环境。

[0009] 3)通过矿山高压供风管网和高压送风管向每层的气泡帷幕生成层送风。

[0010] 4)最后对反掘贯通最后一次待爆岩柱实施爆破。

[0011] 对反掘贯通最后一次待爆岩柱采用分段微差爆破，并尽量减少最大段炸药量[0012] 为防止每层喷出的气泡串层，在每个气泡帷幕生成层的下面铺设一层空气阻隔屏，此时的中间加强气泡帷幕生成管的上部带喷气小孔；如果中间加强气泡帷幕生成管的下部带喷气小孔，则在每个气泡帷幕生成层的上面铺设一层空气阻隔屏。

[0013] 所述的空气阻隔屏采用软玻璃或其它能阻挡空气的膜或板拼接而成并沿已有井筒周边用铁丝或其它捆绑材料和周边气泡帷幕生成管牢固帮扎，每层的气泡帷幕生成管通过锚杆或其它方式固定。该空气阻隔屏的材料、固定连接方式等不限。

[0014] 本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法主要是根据水下(岩塞)爆破原理和气泡帷幕爆破相关原理，组合作用，来消减爆破时爆破飞石及爆破冲击波的破坏作用。

[0015] 水下岩塞爆破是一种水下控制爆破技术，常用于已建水库或天然湖泊中取水、发电、灌溉供水和泄洪时，为修建隧洞的取水口，避免在深水中建造围堰，而采用的一种反掘贯通爆破方法。本发明即是在竖井反掘贯通最后一次爆破前，通过在竖井井底装满水，使之爆破环境与岩塞爆破类似而产生作用。在竖井井底装满水后，贯通爆破时相当于水下爆破。根据相关实践统计后，《爆破安全规程》(GB6722-2011)在计算爆破飞石破坏距离时，给定水下爆破在水深大于6m时，明确规定可不考虑飞石对地面或水面以上人员的影响。说明只要竖井井筒装备以下水深大于6m，其飞石即到达不了井筒装备的位置，这样飞石就不会对井筒装备造成破坏。而根据井筒设计相关要求，一般井筒装备以下井底水窝的深度均大于6m，说明爆破前在井底装水的深度足可以大于6m，通过爆破前在井底装水，完全可实现爆破飞石不会对井筒装备造成破坏。本发明要求的技术方案为在贯通前，将井底全部装满水，水深远远大于6m，其压制爆破飞石的效果将更加明显。

[0016] 爆破前，在井底装满水，爆破岩体以上全部为水，此时，在井筒中的空气冲击波转化为水冲击波(简称水击波)。由于水击波通过水介质进行传播，而水一般被视为不可压缩的连续介质，其对波的吸收、衰减作用非常有限。为减少水击波对井筒装备的破坏，本发明再利用气泡帷幕爆破原理，来将水击波对井筒装备的破坏减少到安全范围以内。

[0017] 气泡帷幕爆破做法为：在水中被保护体与爆区之间，沿井壁周边每隔一定高度，布设一圈开设许多小孔的周边气泡帷幕生成管，爆破前，通过从这些周边气泡帷幕生成管不停吹出的气泡，形成若干层气泡帷幕，通过这些气泡帷幕消减水击波强度。其原理是:从许多小孔中喷出的高压气体在水中形成一排浓密的帷幕状气泡,组成一堵水中空气墙,当水击波通过这一气泡帷幕墙时,由于气体的可压缩性质,使冲击波波峰的动能转化为受压缩气泡的内能,在冲击波波峰过后,压缩气泡中储存的内能才逐渐在气泡的膨胀过程中释放出来,因此水击波压力就会被衰减,从而起到保护水下设施的作用。

[0018] 竖井反掘贯通，一般采用浅孔分段微差爆破，其单段最大药量可控制在15kg以下，水击波超压采用铁道部科学院经验公式计算：

[0019]

[0020] 式中p－水中冲击波压力，MPa；

[0021] Q－最大段炸药量，15kg；

[0022] R－爆源中心至保护物的距离，m；

[0023] K－与爆破方式、地形地质条件有关的系数，一般情况下，可K取8.03，α取1.42。

[0024] 则距爆区各个距离内水击波超压强度如表1。

[0025] 表1

[0026]距离(m) 水击波压力(MPa) 距离(m) 水击波压力(MPa)
1 28.93 2 10.81
3 6.08 4 4.04
5 2.94 6 2.27
7 1.83 8 1.51

[0027] 根据相关研究实际测定显示，在增加空气帷幕后，每道空气帷幕可消减约60％～90％的冲击波压力，因此，如果在距爆源<2m、<4、<6m处各设置一道空气帷幕，则距爆源各种距离下水击波超压强度如表2。

[0028] 表2

[0029]

[0030] 根据《爆破安全规程》(GB6722-2011)建筑物的破坏程度与超压关系表显示，当超压值在0.2～0.9MPa时，木门窗窗扇会产生少量破坏，而木屋盖则不会产生损坏，瓦屋面则会产生少量移动。以上计算说明，在增设三层气泡帷幕后，在6m以外，水击波压力基本在0.2MPa以下，这说明，在设置三层空气帷幕后，井筒装备不会产生破坏。

[0031] 通过以上论述可知，本发明采用以上技术方案后，具有以下有益效果：能在井筒反掘贯穿时，保证爆破飞石及空气冲击波等不会对已有井筒装备造成破坏。

[0032] 本发明的主要优点：避免了井筒反掘贯穿，因爆破飞石及空气冲击波对已有井筒井底形成较大的破坏，将井底较大范围的井筒装备如罐道、罐道梁、梯子间等冲击变形，导致矿山需停产较长时间将破坏的井筒装备拆除、重新安装。

附图说明

[0033] 图1为本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法的系统示意图；

[0034] 图2为本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法布置的气泡帷幕生成系统结构示意图；

[0035] 图3为本发明采用的气泡帷幕生成系统平面布置详图。

[0036] 附图标记为：

[0037] 1-已有井筒最低中段平巷；2-已有井筒罐道梁；3-已有井筒罐道；4-已有井筒梯子；5-已有井筒井底水窝；6-延伸掘井卷扬机硐室；7-延伸掘井绳道；8-延伸井筒；9-反掘贯通已爆岩柱；10-反掘贯通最后一次待爆岩柱；11-喷气小孔；12-周边气泡帷幕生成管；13-中间加强气泡帷幕生成管；14-高压送风管；15-空气阻隔屏；16-锚杆；17-已有井筒。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图对本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法做进一步详细说明。

[0039] 由图1所示的本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法的系统示意图看出，已有竖井井底部分包括最低中段平巷1、已有井筒罐道梁2、已有井筒罐道3、已有井筒梯子4、已有井筒井底水窝5。井筒延伸时，一般在已有井筒17正常生产期间，先正常掘进好延伸掘井卷扬机硐室6和延伸掘井绳道7，再正掘延伸井筒8；待正掘延伸井筒8全部施工完成后，最后进行反掘贯通已爆岩柱9和反掘贯通最后一次待爆岩柱10的施工。

[0040] 由图2所示的本发明一种竖井延伸时对已有井筒无损害的反掘贯通爆破方法布置的气泡帷幕生成系统结构示意图并结合图3看出，在反掘贯通最后一次待爆岩柱10爆破前，先从井底往上每隔一定距离沿井壁敷设一圈内侧及上部带喷气小孔11的周边气泡帷幕生成管12和两侧及上部带喷气小孔11的中间加强气泡帷幕生成管13，周边气泡帷幕生成管12和中间加强气泡帷幕生成管13之间相互连通为一个整体形成一个气泡帷幕生成层。然后在已有井筒17一侧井壁自下而上设置一根高压送风管14直至已有井筒最低中段平巷1并与矿山高压供风管网相连，所述的周边气泡帷幕生成管12与高压送风管14联通。为防止每层喷出的气泡串层，在每层周边气泡帷幕生成管12和中间加强气泡帷幕生成管13构成的气泡帷幕生成层的下面再铺设一层空气阻隔屏15。空气阻隔屏15可采用软玻璃或其它能阻挡空气的膜或板等拼接而成并沿井筒周边用铁丝或其它捆绑材料和周边气泡帷幕生成管12牢固帮扎，每层的周边气泡帷幕生成管12可通过锚杆16或其它方式固定。以上工作完成后，最后从最低中段平巷1沿井壁往井底缓慢充水，直至最低中段平巷1底板以下的井底全部注满水；通过矿山高压供风管网、高压送风管14向每层的气泡帷幕生成层送风，即可对反掘贯通最后一次待爆岩柱10实施爆破。反掘贯通最后一次待爆岩柱10爆破时应采用分段微差爆破，并尽量减少最大段炸药量。