深孔直眼掏槽爆破一次成井技术研究及应用

摘要：栾川洛钼集团三道庄矿区由地下转为露天开采,地下采空区危害严重制约着矿山的发展,通过一次爆破成充填井,进而充填采空区是治理采空区的手段之一。针对超深孔直眼掏槽爆破一次成井技术,参考国内外大量相关一次成井和直眼掏槽资料,综合运用理论分析、现场试验和数值模拟手段和方法,以确定深孔直眼掏槽爆破一次成井爆破参数为对象展开了深入的研究,并将研究成果应用到洛钼集团三道庄矿区一次爆破成充填井中,取得了较好的成果。本文的主要研究成果及创新点如下：(1)基于利文斯顿爆破漏斗理论,给出了确定直眼掏槽爆破参数的试验方法,即通过观测孔-爆破漏斗试验和莲花形-爆破漏斗试验,可以定量确定装药孔的装药间隔长度、装药量、堵塞长度和辅助孔的孔位布置等关键爆破参数。这种试验方法操作简便、实用性强、为确定相关爆破参数提供了一种新的途径。(2)确定掏槽孔孔间距、起爆顺序、微差时间等爆破参数必须充分考虑补偿空间问题。同分段内爆破补偿系数必须大于岩石的破碎膨胀系数,通过爆破漏斗现场试验获得岩体碎胀系数达1.9,所以掏槽爆破补偿系数应满足K≥1.9,对辅助孔和周边孔因破碎块度较大,其补偿系数满足经验值,即K≥1.6即可。(3)运用LS-DYNA非线性动力有限元软件,对直眼掏槽爆破一次成井爆破过程进行了微差起爆模拟,模拟表明,炮孔之间间距合理、装药量合适、补偿空间充足、掏槽形成的槽腔近似“莲花形”,以此验证说明由爆破漏斗确定的掏槽爆破参数是合理的。(4)在洛钼集团三道庄矿区成功实施了23m爆破一次成充填井,成井断面平整、达到了预期的爆破效果。结合成井施工过程,给出了一些控制钻孔精度建议和措施。