深孔炮孔布置方式有平行布孔、扇形布孔及束状孔。平行布孔是在同一排面内,深孔互相平行,深孔间距在孔的全长上均相等,如图8-22(a)所示。扇形布孔是在同一排面内,深孔排列成放射状,深孔间距自孔口到孔底逐渐增大,如图8-22(b)所示。束状孔是以某点为圆心向外发散,应用较少。
图8-22 深孔布置
(a)平行布孔;(h)扇形布孔
根据炮孔的方向不同,又可分为上向孔(见图8-23)、下向孔(见图8-24)和水平孔(见图8-25)、倾斜孔(见图8-26)四种。
图8-23 上向深孔崩矿
(a)上向平行深孔;(b)上向扇形深孔
1-凿岩巷道;2-深孔
图8-24 下向深孔崩矿
(a)下向平行深孔;(b)下向扇形深孔
1-凿岩巷道;2-深孔;L-炮孔深度;H-矿体厚度
图8-25 水平深孔崩矿
(a)水平扇形深孔;(b)水平平行深孔
1-凿岩巷道;2-深孔
扇形排列与平行排列相比较,其优点是:
(1)每凿完一排炮孔才移动一次凿岩设备,辅助时间相对较少,可提高凿岩效率;
(2)对不规则矿体布置深孔十分灵活;
(3)所需凿岩巷道少,准备时间短;
(4)装药和爆破作业集中,节省时间,在巷道中作业条件好,也较安全。
其缺点是:
图8-26 倾斜扇形深孔布置
1-深孔;2-凿岩天井;3-电耙道
(1)炸药在矿体内分布不均匀,孔口密,孔底稀,爆落的矿石块度不均匀;
(2)每米炮孔崩矿量少。
平行排列的优缺点与扇形排列相反。从比较中可以看出,扇形排列的优点突出,特别是凿岩的井巷工作量少、凿岩辅助时间少,因而广泛应用于实际生产中。平行排列只是在开采坚硬规则的厚大矿体时才采用,一般很少使用。
根据我国地下冶金矿山的实际情况,下面仅就扇形深孔中的水平扇形、垂直扇形和倾斜扇形排列分别进行介绍。
1 水平扇形深孔
水平扇形深孔排列多为近似水平,一般应向上呈3°-5°倾角,以利于排除凿岩产生的岩浆或孔内积水。水平扇形孔的排列方式较多,其形式如表8-10所示。
表8-10 水平扇形深孔布置方式比较
具体的选择应用需结合矿体的赋存条件、采矿方法、采场结构、矿岩的稳固性和凿岩设备等具体情况来确定。水平扇形炮孔的作业地点可设在凿岩天井或凿岩硐室中,前者掘进工作量少,但作业条件相对较差,每次爆破后维护工作量大;后者则相反。接杆凿岩所需空间小,多采用凿岩天井;而潜孔凿岩所需的空间大,常用凿岩硐室。用凿岩硐室凿岩时,上下硐室要尽量错开布置,避免硐室之间由于垂直距离小而影响硐室稳定性,引发意外事故。
2 垂直扇形排列
垂直扇形排列的排面为垂直或近似垂直。按深孔的方向不同,又可分为上向扇形和下向扇形。垂直上向扇形与垂直下向扇形相比较,其优点是:
(1)适用于各种机械进行凿岩,而垂直下向扇形只能用潜孔钻机或地质钻机凿岩;
(2)岩浆容易从孔口排出;
(3)凿岩效率高。
其缺点是:
(1)钻具磨损大;
(2)排岩浆的过程中,水和岩浆易灌入电机(对潜孔而言),工人作业环境差;
(3)当炮孔钻凿到一定深度时,随孔深的增加,钻具的重量也随之加大,凿岩效率有所下降。
垂直下向扇形炮孔排列的优缺点与垂直上向扇形炮孔正好相反。由于垂直下向扇形深孔钻凿时存在排岩浆比较困难等问题,它仅用于局部矿体和矿柱的回采。生产上广泛应用的是垂直上向扇形深孔,其作业地点是在凿岩巷道中。当矿体较小时,一般将凿岩巷道掘在矿体与下盘围岩交界处;当矿体厚度较大时,一般将凿岩巷道布置于矿体中间。
3 倾斜扇形排列
倾斜扇形深孔排列多用于无底柱崩落采矿法的崩矿爆破中,如图8-27(a)所示。用倾斜扇形深孔崩矿的目的是为了放矿时椭球体发育良好,避免覆盖岩石过早混入,从而减少了贫化和损失。
有的矿山矿体倾角为40°-45°,这种倾角矿体崩下的矿石容易发生滚动,不宜使用机械运搬,否则作业不安全。此时可使用倾斜的扇形深孔进行爆破,利用炸药爆炸的一部分能量将矿石直接抛入受矿漏斗,如图8-27(b)所示,实现爆力运搬。
一些矿山采用侧向倾斜扇形深孔进行崩矿,见图8-27(c),可增大自由面,是垂直扇形深孔爆破自由面的1.5 -2.5倍,爆破效果好,大块率可减少到3% -7%,特别是对于边界复杂的矿体,可降低矿石的损失和贫化,被认为是扇形深孔排列中比较理想的排列方式。
图8-27 扇形深孔爆破
(a)无底柱分段崩落法倾斜扇形深孔;(b)爆力运搬扇形深孔;(c)侧向倾斜扇形深孔