[0001] 本发明涉及地下矿山采矿技术领域，特别是涉及一种智能化深孔爆破快速形成切割天井的方法及其装置。

[0002] 金属地下矿山进行深孔爆破开采过程中，切割天井对于整个矿床回采来说，占据着极其重要的地位。切割天井为后续矿床回采创造了自由面和补偿空间。并且，根据国内外大型的金属矿山生产实践数据可知，切割天井的施工质量和爆破效果的优劣直接关系到矿山能否正常开采。同时，切割槽形成效果的好坏对采场大规模崩矿影响较大。切割槽爆破效果理想，采场回采就顺利，矿石回收率高，爆破块度均匀；反之，切割槽形成效果不好的采场，出现悬顶、悬帮、爆破大块多的情况较多，严重影响矿山安全生产和采场各项经济指标的完成。目前，切割天井成型技术存在切割天井成型速度慢、效率低以及周期长等缺点，极大地影响了整个矿山的正常生产。

[0003] 现有技术提供了一种切割天井爆破施工方法，该方法按天井炮孔在内圈呈六边形分布且扩槽炮孔在外圈呈六边形分布的方式布置天井炮孔和扩槽炮孔。第一炮选择三个不相邻的天井炮孔进行爆破，再采用由下至上的逐步分次爆破；之后的爆破过程中，选择孔深相对较深且不相邻的三个天井炮孔进行装药爆破，并保证扩槽炮孔的爆破高度落后天井炮孔一个炮程。这种爆破方式虽然提高了切割天井的建设效率，但是其炮孔的排布方式以及装药方式都存在诸多问题。具体来讲，这种炮孔排布方式只存在一个自由面，导致岩石的夹制性太强，爆破效果不够理想，后续需要重新补孔进行装药爆破；且不具备空孔作为拉井爆破的自由补偿空间，爆破时岩石的夹制性太强。此外，这种技术在装药爆破时，只对部分炮孔进行装药，整体爆破效果差。

[0004] 因此，设计一种结构简单、爆破时岩石夹制性小、爆破效果好、炮孔检测精度高的一种智能化深孔爆破快速形成切割天井的方法及其装置就很有必要。

[0039] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

[0040] 实施例1

[0041] 如图1至3所示，一种智能化深孔爆破快速形成切割天井的方法100，包括以下步骤：

[0042] S1、选定天井中心，并作为第一拉井炮孔10，以第一拉井炮孔10为中心的正四边形的端点处分别设置空孔20，并以第一拉井炮孔10为中心从内向外依次设置第一拉井爆破圈30、第二拉井爆破圈40以及扩井爆破圈50。

[0043] 在本步骤中，空孔20不进行装药爆破，以将空孔20所在区域作为拉井爆破的自由补偿空间，使得拉井爆破的自由补偿空间更大，爆破时岩石对爆破的夹制作用会更小，拉井爆破可以更好的形成完整的拉井爆破圈。

[0044] 此外，设置两组拉井爆破圈能够增加扩井爆破时的自由面，降低岩石的夹制作用，使得扩槽效果更好。

[0045] S2、在第一拉井爆破圈30处沿周向等间距设置四个第二拉井炮孔31，并在第二拉井爆破圈40处沿周向等间距设置八个第三拉井炮孔41；在扩井爆破圈50处沿周向等间距设置十二个扩井炮孔51。

[0046] 如图2所示，在本步骤中，任意一个第二拉井炮孔31及第三拉井炮孔41不位于任意一个扩井炮孔51与天井中心所在中心线上，使得拉井炮孔与扩井炮孔51彼此间隔分布，大大减少爆破时岩石产生的夹制作用。此外，将拉井炮孔与扩井炮孔51均以圆形为基准等间距设置，相较于以方形为基准设置炮孔的方式，扩井爆破时受力方向更加分散，岩石的夹制作用更小，以更好地形成切割天井。

[0047] 特别的，在炮孔位置分布确定完成后，选用适宜的钻孔机进行钻孔。同时，钻孔过程中，应当保证拉井炮孔与扩井炮孔51的垂直度，防止炮孔偏斜而使相邻炮孔连通而无法装药爆破。在打孔以及炮孔完成爆破后，均需采用激光感应精准测距仪60对孔深和孔径进行测量。

[0048] S3、将切割天井的井下空间由下往上依次分成若干层爆破层。

[0049] 如图3所示，在本步骤中，最上方爆破层的高度至少为8m，以保证爆破过程的安全性。位于最上方爆破层以下的爆破层的高度均为3‑5m。

[0050] S4、对位于最下方爆破层的第一拉井炮孔10、第二拉井炮孔31以及第三拉井炮孔41采用连续装药的方式进行拉井爆破。

[0051] 在本步骤中，对最下方爆破层进行炮孔爆破时，只对拉井炮孔进行爆破，使得扩井爆破落后拉井爆破一个炮程，在进行扩井爆破时能够充分利用前次拉井爆破产生的自由面(自由面在岩石爆破技术中起着极其重要的作用，自由面越大越多，岩石的夹制性越小，炮孔爆破时的效果就越好)，保证扩槽的有效性。

[0052] S5、将刚爆破完成后的爆破层的上一层爆破层作为待爆破层，并先将待爆破层的第一拉井炮孔10、第二拉井炮孔31以及第三拉井炮孔41采用连续装药的方式进行拉井爆破，随后将待爆破层的扩井炮孔51采用连续装药的方式进行扩井爆破。

[0053] 在本步骤中，先将全部的第一拉井炮孔10、第二拉井炮孔31以及第三拉井炮孔41进行拉井爆破。并在拉井爆破完成后再进行扩井爆破，使得在进行扩井爆破时能够充分利用前次拉井爆破产生的自由面，保证扩槽的有效性。第一拉井炮孔10、第二拉井炮孔31、第三拉井炮孔41、以及扩井炮孔51在进行装药前，需采用砂石堵塞各个炮孔，并保证炮孔封堵严密，方便后续对炮孔装药。

[0054] 值得注意的是，第一拉井炮孔10、第二拉井炮孔31、第三拉井炮孔41、以及扩井炮孔51在完成装药及砂石堵塞后，各个炮孔内充填物的上端面应保持在同一高度，以保证后续的爆破效果。

[0055] S6、循环步骤S5，直至最上方的爆破层完成爆破。

[0056] 在本步骤完成后，对成型的切割天井进行通风、清渣以及检查，保证后续施工安全。

[0057] 如图4至7所示，按上述方法进行深孔爆破后，观察爆破前后的施工现场，得知切割天井成型效果很好，井壁相对平整且无大块产生。

[0058] 实施例2

[0059] 如图8至10所示，一种智能化深孔爆破快速形成切割天井的装置，采用上述智能化深孔爆破快速形成切割天井的方法，包括钻孔装置、爆破装置、以及测距装置。测距装置包括激光感应精准测距仪60与远程遥控终端70，能够实现远程控制激光感应精准测距仪60来测量孔深与孔径。

[0060] 如图8至10所示，在本实施例中，激光感应精准测距仪60包括支撑组件、设置于支撑组件顶端的转盘组件、设置于转盘组件上的绕线组件与电动开关630、与绕线组件的自由端连接的辅助杆66、以及设置于辅助杆66上的传感线68。

[0061] 具体来讲，支撑组件为方便收放的三脚架61，能够在复杂的地面环境上稳定放置。转盘组件包括设置于三脚架61顶端的支撑圆盘62、以及设置于支撑圆盘62顶端的大圆盘
63。大圆盘63的中心处设置有支撑杆64，大圆盘63能够绕支撑杆64转动。绕线组件包括设置于大圆盘63的中心处的旋转凹槽，并在旋转凹槽内设置有绕支撑杆64缠绕的透明圆筒65。
透明圆筒65能够收线及放线，以便于将与透明圆筒65的自由端连接的辅助杆66伸入至炮孔内。

[0062] 辅助杆66的外周壁沿其长度方向设置有传感线68，传感线68的上端与传感头柱67连接，以便于传递信号。传感线68的下端与激光探测圆球69连接。激光探测圆球69能够伸入至炮孔底端，以检测炮孔的深度，并通过激光测距原理对炮孔的孔径进行测量。

[0063] 如图9至10所示，在本实施例中，支撑杆64的顶端设置有信号接收器640，信号接收器640分别与激光探测圆球69及远程遥控终端70通讯连接。远程遥控终端70上设置有接收头71、显示屏72、智能操作按键73、以及远程遥控智能开关74。

[0064] 下面对本实施例的测距装置的操作方法进行说明：

[0065] 首先将激光感应精准测距仪60放置在指定的采场区域处，并与炮孔相隔合适的距离，同时保持整个装置的平衡性。随后，通过远程遥控终端70来释放绕线组件，以将辅助杆66伸入至炮孔内，并保证激光探测圆球69位于炮孔的中心位置处。控制绕线组件的放线长度，直至激光探测圆球69检测到其位于炮孔的最低端，此时，激光探测圆球69向下发出检测信号以测量炮孔的深度。随后，激光探测圆球69向其所处深度的炮孔的内周壁发出检测信号以测量炮孔的孔径。并且，在激光探测圆球69回收过程中，在炮孔的不同深度处测量炮孔的孔径，以根据测量的多个数据求取炮孔孔径。

[0066] 以上所述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。