具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本发明，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。本文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图1至图3所示，本发明实施例提供的立井高效爆破掘进方法，适用于立井爆破掘进工程中，通过在立井第一圈掏槽孔中间钻凿大直径空孔，能够为掏槽爆破提供自由面和空间补偿效应，有利于掏槽爆破能量的充分利用，提高炮孔利用率和单循环进尺。

其中，炮孔也称为炮眼，掏槽孔也称掏槽眼，在本文中，有时会用“xx眼”，有时会用“xx孔”，例如，“掏槽孔”与“掏槽眼”，其指代同一概念。

在一些实施例中，所述方法包括步骤：

S110、在待掘进立井掏槽孔中间钻凿空孔。

S120、利用所述空孔为周边掏槽孔爆破提供自由面。

S130、在周边掏槽孔起爆后，利用所述空孔引导爆炸应力波在所述自由面发射拉伸以碎岩。

重复上述步骤S120和S130完成预定个循环进尺段的立井爆破掘进。

本实施例中，通过在掏槽孔中间设置空孔，提供了新的自由面，有利于发挥爆炸应力波发射拉伸作用，可较好地推动岩石破碎。

具体地，通过利用所述空孔到周边掏槽孔之间的抵抗线引导爆炸应力波在所述自由面发射拉伸，在一定程度上又起到定向控制爆破作用，可以提高爆破效果。

在另一些实施例中，在待掘进立井掏槽孔中间钻凿空孔之后，所述方法还包括：利用所述空孔为周边掏槽孔爆破提供补偿空间；

在碎岩之后，所述方法还包括：利用所述补偿空间容纳破碎岩石。

可以理解的是，地下爆破掘进中，由于岩石的碎胀性需要足够的容纳空间。本实施例中，通过空孔为掏槽爆破提供了足够的膨胀空间，也称为碎胀空间，进行空间补偿，从而有利于岩石的破碎。

另外，空孔直径越大，在一定程度上对爆破破碎越有利，爆破后效果相应会有所改善。但是，空孔越大，对打孔设备的要求也越高，打孔的成本和打孔时间会成指数型增加。因此，考虑实际情况，空孔的直径需要合理界定在一定范围内。一般来说，在保证爆破效果的前提下，空孔的合理直径应该与岩石性质、第一圈掏槽孔数量、第一圈掏槽孔圈径以及第一圈掏槽孔的装药量等因素有关。因此，在待掘进立井掏槽孔中间钻凿空孔之前，所述方法还包括：根据地质勘探资料确定待掘进立井所在层位的岩石岩性；根据立井掘进设计资料确定第一圈掏槽孔数量、第一圈掏槽孔圈径以及第一圈掏槽孔的装药量；根据所述岩石岩性、第一圈掏槽孔数量、第一圈掏槽孔圈径以及第一圈掏槽孔的装药量确定待钻凿空孔的直径。

具体地，可以根据如下公式：计算出空孔的直径。

式中，片为岩石可爆性等影响系数，根据岩石岩性确定，一般取值范围为0～1；n为第一圈掏槽眼的数量；m为单个掏槽孔的装药量，单位kg；f是岩石的普氏系数；d为第一圈掏槽眼的圈径，单位m。

本实施中，通过上述确定大直径空孔的方法，在一定程度上可以较为合理地确定出合适的空孔孔径，从而可以保证爆破效果。

如图1所示，在一些基于本实施例方案进行立井爆破的实施例中，爆破炮眼(即本文其余地方所称的炮孔)参数如下表1：

表1

其中，中空眼即空孔，图1中，空孔向外的第一圈炮眼为掏槽眼，第二至第四圈炮眼为崩落眼，第五圈为周边眼，上部周边眼与下部周边眼共44个。

其中，所述空孔的数量为一个或多个，当所述空孔的数量为一个时，所述空孔的直径为第一预定尺寸；当所述空孔的数量为多个时，所述空孔的直径为第二预定尺寸；所述第一预定尺寸大于所述第二预定尺寸。一些实施例中，所述第一

预定尺寸至少为40cm；所述第二预定尺寸根据空孔的的数量确定，例如空孔设置为四个，则每个空孔直径可以设置10cm左右；如设置为8个，则每个空孔直径可以设置5cm左右。

可以理解的是，在第一圈掏槽孔中间，通过钻设多个，例如3～5个中小直径空孔，来取代打一个大直径空孔。由于打大直径空孔对设备要求比较高，而且相对可能比较费时。因此，从经济和施工效率成本上来看，钻设多个中小直径孔也是可行的，且可以达到为掏槽孔提供更多自由面与空间补偿的效果，从而可以改善立井爆破掘进效果。

具体地，在待掘进立井掏槽孔中间钻凿空孔包括：

在待掘进立井第一圈掏槽孔中间用钻凿设备钻凿空孔；所述空孔深度至少为50m。

可以理解的是，一般来说，立井爆破的单循环进尺不超过5m。通过将所述空孔的深度钻设为50m深，打一个这样的大直径空孔可以用10个循环左右，这样可以避免每个循环中都打空孔，减少了工序，从而可以提高爆破掘进效率。

另外，由于大直径空孔直径比较大，并且深度很深，打一个大直径空孔可以保证10个左右的爆破循环都可以使用，而不用再每次都打大直径空孔，尽管可以减少工序，提高爆破掘进效率。但也存在一个问题，即：前一循环爆破后形成的碎石必然会掉落到大直径空孔中，容易造成大直径空孔被堵死，使得大直径空孔的空间补偿效应被严重削弱。

为解决上述问题，在一些实施例中，在空孔钻设完成之后，在所述空孔中纵向每隔一个循环进尺的深度设置一个阻隔器，将空孔纵向分割成多个独立空间。

所述方法还包括：在第一阶段周边掏槽孔爆破碎岩后，利用所述阻隔器将空孔纵向分段阻隔，以阻挡破碎的岩石进入下一个循环进尺段的空孔中堵塞。

本实施例中，通过在打完大直径空孔之后，每隔一个循环进尺的深度放置一个阻隔器，可以将大直径空孔分段阻隔开，这样就可以防止上一阶段的爆破碎石堵死大直径空孔。

另外，由于立井与巷道爆破掘进环境存在不同，最显著的一个差异就是：立井爆破施工环境中一般都处于有水的环境，也就是说，大直径空孔打好并间隔好之后，大直径空孔实际并不是空的，里面都是有水的。而巷道则几乎没有或有很少的水存在。因此，在立井爆破时，需要考虑空孔含水这一特点。

在一些其它的地下掘进工程中，一般会进行排空水操作。而本实施例中，则反其道而行之，不专门对空孔中的水进行排空。而是，在空孔钻设完成并分段阻隔好之后，保持空孔含水状态；在周边掏槽孔起爆后，岩石发生破碎；在爆炸冲击波的作用下，大量碎石飞落至所述空孔中瞬间挤压空孔中的水，形成带压水流；

利用所述带压水流渗透入周边岩石中，利用水力压裂原理二次碎岩。

本发明实施例中，利用空孔中的水在碎石瞬间挤压形成带压水流，被挤压到岩石裂隙中，可以起到类似于“水力压裂”的作用，实现二次碎岩，有利于岩石的破碎，从而在一定程度上提高爆破掘进效率。

为了更好地利用利用空孔中的水，提高岩石破碎效果，在一些实施例中，在空孔钻设完成并分段阻隔好之后，保持空孔含水状态包括：在空孔钻设完成并分段阻隔好之后，向空孔中投入预定量的水力压裂剂，使所述水力压裂剂与空孔中的水混合成水力压裂液。其中，水力压裂剂为市场上在售的现有产品，也可以直接用水里压裂液加入水中混合。

在周边掏槽孔起爆后，岩石发生破碎；在爆炸冲击波的作用下，大量碎石飞落至所述空孔中瞬间挤压空孔中的水力压裂液，形成带压液体；利用所述带压液体渗透入周边岩石中进行二次碎岩。

在本实施例中，通过在空孔的水中加入水力压裂剂，形成水力压裂液，可以增强水力压裂碎石效果。

另外，通过水力压裂岩石，还可以使岩石产生裂缝，在第一圈掏槽孔爆破之后，通过第二圈掏槽孔爆破，利用所述裂缝引导爆炸应力波，更容易使岩石破碎，而且爆破效果也得到增强。

本发明实施例提供的立井高效爆破掘进方法，通过在待掘进立井掏槽孔中间钻凿空孔；利用所述空孔为周边掏槽孔爆破提供自由面；在周边掏槽孔起爆后，利用所述空孔引导爆炸应力波在所述自由面发射拉伸以碎岩；由于在掏槽孔中间钻设的所述空孔能够为掏槽爆破提供较多的自由面和空间补偿，有利于掏槽爆破能量的充分利用，提高炮孔利用率和立井爆破单循环进尺，从而在一定程度上改善了爆破效果。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。