阅读说明：本技术 一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法 (Hole-by-hole initiation presplitting blasting crack forming method for open-air deep hole step presplitting hole under complex environment ) 是由 李祥龙 张其虎 袁芝斌 侯猛 王子琛 母永烨 吴霄 张希 段应明 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法,属于爆破技术领域。本发明沿台阶爆破的最终境界线即设计轮廓线先进行预裂爆破,预裂孔应领先于主爆孔100ms以上起爆,在主爆孔与被保护岩体之间预先炸出一条裂缝,形成预裂缝后,再起爆缓冲爆孔组和主爆孔组,预裂缝能减小主爆孔组的爆破地震效应,对周围岩体的破坏比较轻微,保护岩体的完整性,降低工作量；对周围民房、文物以及其它周围建构筑物振动小、预留岩体扰动小、稳定性好、成缝效果好等；可以获得平整光滑的岩石壁面,大大减少超挖,保持围岩的稳定性。(The invention relates to a method for initiating and presplitting blasting crack by hole for an open deep hole step presplitting hole under a complex environment, belonging to the technical field of blasting. The method carries out presplitting blasting along the final boundary line of step blasting, namely the design contour line, the presplitting hole is initiated more than 100ms before the main blasting hole, a crack is pre-blasted between the main blasting hole and the protected rock mass, after the presplitting is formed, the blasting buffer blasting hole group and the main blasting hole group are initiated, the presplitting can reduce the blasting earthquake effect of the main blasting hole group, the damage to the surrounding rock mass is slight, the integrity of the rock mass is protected, and the workload is reduced; the vibration to the surrounding civil houses, cultural relics and other surrounding building structures is small, the disturbance of the reserved rock mass is small, the stability is good, the seam forming effect is good, and the like; the smooth rock wall surface can be obtained, the overbreak is greatly reduced, and the stability of surrounding rocks is kept.)

一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝 的方法

技术领域

本发明涉及一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法，属于工程***技术领域。

背景技术

***作业时，由于***在炮孔内***时，会产生强大的冲击波和高压气体，使得周围的岩体破碎和开裂。在我国的许多工程如露天矿边坡、水工建筑、交通路堑、建筑物基坑、隧道及地下建筑物的掘进等，都需要控制***边界，不要出现超挖和欠挖，同时也需要开挖边界上的岩体能尽量保持完整和稳定。

边界控制***，目前有预裂***和光面***两种。前者，就是预先沿开挖边界的设计轮廓线钻凿一排孔距合适的预裂孔，并采取不耦合装药或其它特殊的装药结构，在开挖主岩体之前起爆预裂矿内的装药，从而在爆区与保留区之间形成一条贯穿炮孔的预裂缝，以降低主岩体***时对保留岩体的破坏并形成较平整的轮廓面，这种***技术称为预裂***。后者则是在设计断面内的主岩体***崩落以后，才***光爆孔，从而形成一个贯穿光爆孔且光滑平整的开挖面，称为光面***。

光面***指通过正确选择***参数和合理的施工方法，分区分段微差***，达到***后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制***技术，也是支撑新奥法原理的重要技术之一。隧道应用光面***技术开挖与传统的方法相比，优点是能有效地控制周边眼***的***作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，充分发挥围岩的自承作用，确保施工安全，同时又能减少超、欠挖，提高工程质量和效率，节约成本。

预裂***是在进行石方开挖时，在主爆区***之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，以缓冲、反射开挖***的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓，此种***技术为预裂***。预裂***不仅在垂直、倾斜开挖壁面上得到广泛应用；在规则的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用预裂***。因此，采用预裂***既可以控制保留区岩体产生破坏的影响范围，又可以有效保护保留区的完整和稳定。预裂***适用于稳定性差而又要求控制开挖轮廓的软弱岩层。

目前预裂孔***采用同时起爆，但同时起爆预裂孔，***振动大，在许多的露天深孔高台阶***作业中，需要保护周围岩体的完整性，控制其工作量；并且获得平整光滑的岩石壁面，减少超挖等；所以同时起爆预裂矿已经不能满足现在的工程需求。

发明内容

本发明针对在复杂环境下露天深孔台阶预裂***中，露天矿台阶或边坡具有落差高、坡角陡、风化程度高等特点，需要考虑到围岩的稳定性以及周围复杂环境下的建构筑物，提出一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法，本方法能够提高钻机的纯作业率和钻孔的单位落矿量，提高***的能量利用率以及改善采剥过程的结构参数(主要是提高工作帮坡坡角)，可解决露天深孔台阶周围围岩的振动问题，保护周围岩体的完整性，控制其工作量，并且获得平整光滑的岩石壁面，减少超挖等问题，保证台阶预裂***围岩的稳定性。

本发明沿台阶***的最终境界线即设计轮廓线先进行预裂***，预裂孔应领先于主爆孔100ms以上起爆，在主爆孔与被保护岩体之间预先炸出一条裂缝，形成预裂缝后，再起爆缓冲爆孔组和主爆孔组，预裂缝能减小主爆孔组的***地震效应，对周围岩体的破坏比较轻微，保护岩体的完整性，降低工作量。

对数码电子***需提前设置好孔内***的延期时间，当进行逐层或逐孔精确短延时起爆时，通过时间差，改变了炮孔边缘的边缘应力分布，使得炮孔的应力集中，从而使得裂缝在炮孔连线方向得以扩展、贯通，与齐发***相比又有效减小振动。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法，具体步骤如下：

（1）在设计复杂环境下露天深孔台阶开挖基坑轮廓线上均匀布置倾斜的预裂孔，预裂孔内设置轴向不耦合空气间隔装药装置；

（2）在基坑开挖面的主爆区布置若干排主爆孔，主爆孔的排距相等，主爆孔的孔距相等，主爆孔与预裂孔之间开设一排缓冲孔，缓冲孔与预裂孔方向角相同，缓冲孔与主爆孔内均设置轴向不耦合空气间隔装药装置，

（3）预裂孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子***控制精确延期逐孔起爆；

（4）缓冲孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子***控制精确延期逐孔起爆；

（5）主爆孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子***控制精确延期逐排逐孔起爆；预裂孔、缓冲孔、主爆孔依次起爆形成预裂缝。

所述预裂孔的孔径为50~200mm，预裂孔的孔间距为预裂孔直径的8~12倍，预裂孔的数码电子***的延期时间为8~12ms；预裂孔与相邻排主爆孔的孔口水平距离为3~ 3.5m，预裂孔与相邻排主爆孔的孔底水平距离为2.5~3m。

所述缓冲孔的孔径为50~200mm，缓冲孔与预裂孔的间距为2~ 4m，缓冲孔的孔距4~5m；缓冲孔底部填设有高度为1~1.5m的松渣，预裂孔与缓冲孔的延期时间为100~200ms，缓冲孔与相邻排主炮孔的延期时间为12~25ms。

所述每排主炮孔的孔间距为主炮孔孔径的8~12倍，相邻排主炮孔的排间距为主炮孔的孔间距的1~1.2倍，主炮孔的数码电子***的孔间延期时间为25~75ms，主炮孔的数码电子***的排间延期时间为50~400ms，主爆孔排与排的钻孔倾斜角为0~30°且主爆孔排与排的钻孔倾斜角相同或不相同。

进一步地，所述主爆孔为垂直深孔（见图5）。

所述复杂环境为爆区周围100m范围内有民房、文物以及其它周围建构筑物等。

所述数码电子***为采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电***，其中电子控制模块是指置于数码电子***内部，具备***起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置***身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及***点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块。

所述数码电子***为市售产品；

所述电子引爆器可选用强力***MFB-50，CZQBQ-50、90、150、200型等。

优选的，预裂孔和缓冲孔的轴向不藕合空气间隔装药采用文献“刚果（金）露天金属矿预裂***技术”中的轴向不藕合空气间隔装药（见图2）；

优选的，主爆孔的轴向不藕合空气间隔装药采用文献“探索露天采场高台阶边坡深孔预裂***技术”中的轴向不藕合空气间隔装药（见图4）；

所述主爆区的主爆孔孔间延期时间和主爆孔排间延期时间根据主爆区的岩石力学性质确定；

本发明的有益效果：

本发明通过对炮孔直径、孔距、排距、装药量等***参数设计优化，起爆系统的设计，选取延期时间，实现逐孔起爆，形成预裂缝；预裂孔逐孔起爆与预裂孔同时起爆相比，用露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法起爆露天台阶，预裂缝能在一定范围内减小主爆孔组的***地震效应，对周围岩体的破坏比较轻微，保护了岩体的完整性，对周围民房、文物及其它周围建构筑物振动小、预留岩体扰动小、稳定性好、成缝效果好等；可以获得平整光滑的岩石壁面，大大减少超挖，保持围岩的稳定性。

附图说明

图1炮孔布置及预裂***效果图；

图2预裂孔和缓冲孔的轴向不藕合空气间隔装药结构示意图；

图3炮孔布置剖面示意图；

图4主爆孔装药结构示意图；

图5主爆孔垂直深孔示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1~4所示，一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法，具体步骤如下：

一种复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法，具体步骤如下：

（1）在设计复杂环境下露天深孔台阶开挖基坑轮廓线上均匀布置倾斜的预裂孔，预裂孔内设置轴向不耦合空气间隔装药装置；其中复杂环境为爆区周围有民房、文物以及其它周围建构筑物等。预裂孔的孔径为50~200mm，预裂孔的孔间距为预裂孔直径的8~12倍，岩体完整取大值，岩体破碎取小值；预裂孔的数码电子***的延期时间为8~12ms；预裂孔与相邻排主爆孔的孔口水平距离为3~ 3.5m，预裂孔与相邻排主爆孔的孔底水平距离为2.5~ 3m；

（2）在基坑开挖面的主爆区布置若干排主爆孔，主爆孔的排距相等，主爆孔的孔距相等，主爆孔与预裂孔之间开设一排缓冲孔，缓冲孔与预裂孔方向角相同，缓冲孔与主爆孔内均设置轴向不耦合空气间隔装药装置，其中缓冲孔的孔径为50~200mm，缓冲孔与预裂孔的间距为2~4m，缓冲孔的孔距4~5m；缓冲孔底部填设有高度为1~1.5m的松渣，预裂孔与缓冲孔的延期时间为100~200ms，缓冲孔与相邻排主炮孔的延期时间为12~25ms，每排主炮孔的孔间距为主炮孔孔径的8~12倍，相邻排主炮孔的排间距为主炮孔的孔间距的1~1.2倍，主炮孔的数码电子***的孔间延期时间为25~ 75ms，主炮孔的数码电子***的排间延期时间为50~ 400ms，主爆孔排与排的钻孔倾斜角为0~30°且主爆孔排与排的钻孔倾斜角相同或不相同；

（3）预裂孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子***控制精确延期逐孔起爆；

（4）缓冲孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子***控制精确延期逐孔起爆；

（5）主爆孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子***控制精确延期逐排逐孔起爆；预裂孔、缓冲孔、主爆孔依次起爆形成预裂缝；

主爆孔为垂直深孔（见图5）；

每层主爆孔根据公式Q_k=qah_tW_D计算出装药量经计算得出主炮孔第1排孔的单孔装药量为Qk，多孔***时，后排孔应取第1排孔单孔药量的1.1~1.3倍；填塞长度b取孔径的12~20倍，若堵塞长度取1.0~1.2m，则延期间隔时间6~18ms；

数码电子***为采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电***，其中电子控制模块是指置于数码电子***内部，具备***起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置***身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及***点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块；

数码电子***为市售产品；

电子引爆器可选用强力***MFB-50，CZQBQ-50、90、150、200型等；

预裂孔和缓冲孔的轴向不藕合空气间隔装药采用文献“刚果（金）露天金属矿预裂***技术”中的轴向不藕合空气间隔装药（见图2）；

主爆孔的轴向不藕合空气间隔装药采用文献“探索露天采场高台阶边坡深孔预裂***技术”中的轴向不藕合空气间隔装药（见图4）；

预裂孔、缓冲孔和主爆孔轴向不藕合空气间隔装药装置的不耦合系数为2~4，坚硬岩石取小值，线装药密度为2.0~2.5kg/m，若岩石硬度大，选大值，由于是深孔***，孔底的线装药密度相应的要加大，一般为正常线装药密度的3~5倍，孔口的线装药密度要减小，为正常线装药密度的0.5~0.8倍。

实施例2：本实施例复杂环境为云南华联锌铟露天矿山的预裂***的运用现状；

复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法与实施例1基本一致，不同之处在于：预裂孔的孔径为120mm，预裂孔的孔间距为预裂孔直径的8倍，预裂孔的数码电子***的延期时间为12ms；预裂孔与相邻排主爆孔的孔口水平距离为4.4m，预裂孔与相邻排主爆孔的孔底水平距离为2m；缓冲孔的孔径为140mm，缓冲孔与预裂孔的间距为4.4m，缓冲孔的孔距5m；缓冲孔底部填设有高度为1m松渣，预裂孔与缓冲孔的延期时间为100ms，缓冲孔与相邻排主炮孔的延期时间为25ms，每排主炮孔的孔间距为主炮孔孔径的8倍，相邻排主炮孔的排间距为主炮孔的孔间距的1.2倍，主炮孔的数码电子***的孔间延期时间为50 ms，主炮孔的数码电子***的排间延期时间为75ms，主爆孔排与排的钻孔倾斜角相同为0°。

实施例3：本实施例复杂环境为某矿山露天台阶逐孔起爆运用；

复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂***成缝的方法与实施例1基本一致，不同之处在于：预裂孔的孔径为120mm，预裂孔的孔间距为预裂孔直径的10倍，预裂孔的数码电子***的延期时间为12ms；预裂孔与相邻排主爆孔的孔口水平距离为3m，预裂孔与相邻排主爆孔的孔底水平距离为2.5m；缓冲孔的孔径为120mm，缓冲孔与预裂孔的间距为3m，缓冲孔的孔距4m；缓冲孔底部填设有高度为1.5m松渣，预裂孔与缓冲孔的延期时间为100ms，缓冲孔与相邻排主炮孔的延期时间为25ms，每排主炮孔的孔间距为主炮孔孔径的10倍，相邻排主炮孔的排间距为主炮孔的孔间距的1倍，主炮孔的数码电子***的孔间延期时间为25ms，主炮孔的数码电子***的排间延期时间为100ms，主爆孔排与排的钻孔倾斜角相同为10°。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。