开采炮孔孔壁稳定控制方法及其专用护壁装置.pdf

本发明公开了一种开采炮孔孔壁稳定控制方法及其专用护壁装置。炮孔深度与其直径之比为32－450，专用护壁装置的直径与炮孔直径之比为0.8－0.9，将专用护壁装置分段螺纹连接后安放于钻设炮孔中并加以固定。所述的专用护壁装置为管型结构，其两端分别设有内外螺纹，单段工作长度为1.0－2.0m，其直径为45mm－95mm。本发明有效解决了孔壁坍塌的难题，以及岩层自然硐隙、裂隙及前置爆破冲击对孔壁的影响，装药工艺变得简单，提高了装药效率和质量，同时改善了爆破效果。

权利要求书
1、  一种开采炮孔孔壁稳定控制方法，根据炮孔的设计深度、方位，确定炮孔的直径，炮孔深度与直径之比为32-450，其特征是：采用常规技术在目的矿体上钻设预定炮孔施工后，根据炮孔直径确定专用护壁装置的直径，其直径与炮孔直径之比为0.8-0.9，将专用护壁装置分段螺纹连接后安放于钻设炮孔中，固定。

2、  一种实现如权利要求1所述方法的专用护壁装置，其特征是：所述的专用护壁装置为管型结构，其两端分别设有内外螺纹，即其一端设有内螺纹，另一端设有外螺纹，两端螺纹能够相互配合，分段相互连接延长工作长度。单段工作长度为1.0-2.0m，其壁厚为1.5mm-4.5mm，其直径为45mm-95mm，专用护壁装置的耐受压力为0.40MPa-1.0MPa。

3、  如权利要求2所述的专用护壁装置，其特征是：所述的螺纹为矩形螺纹。

4、  如权利要求2所述的专用护壁装置，其特征是：所述的专用护壁装置可用PVC、尼龙等非金属材料制作。

说明书开采炮孔孔壁稳定控制方法及其专用护壁装置
技术领域
本发明属于矿山井下开采技术领域，具体涉及一种开采炮孔孔壁稳定控制方法及其专用护壁装置。
背景技术
在矿产品开采施工，经常需要钻设炮孔，对于不同地层结构的开采床，其炮孔钻设要求是不同的。较厚的开采床，炮孔较深，如果地层比较松软，孔壁易坍塌，影响装药效果和爆破质量，因此，对于深炮孔均需要对炮孔孔壁进行稳定控制。国内外孔壁稳定的方法有多种，主要是在钻孔过程中，通过调节钻井液的合理密度、加入不同类型的防塌处理剂或使用不同的防塌钻井液、采用合理的施工工艺来实现。为进一步提高钻井液的抑制性，增强钻井液的造壁性与封堵能力、优选钻井液流型与流变参数，国内外普遍采用了防塌钻井液。在矿岩松软破碎的条件下，炮孔施工完毕后，在很短时间内会出现坍塌堵塞。加之切割槽爆破先于大量崩矿爆破，切割槽爆破的爆破震动会影响所有炮孔的稳定性，因此炮孔施工完毕后，需对已施工的炮孔进行稳定护壁。传统的稳定护壁方法多采用防塌剂、钻井防塌液等，防塌剂在我国应用比较普遍，但由于不同化学成份的产品适合不同类型的岩层，使用时还应根据现场研究。因此，影响孔壁稳定质量的因素多，适应性不强；而采用防塌钻井液，无疑会提高孔壁的稳定性，但同时也会增加钻孔工艺的复杂性和成本，并要依据所钻孔周围的地应力、空隙压力、坍塌压力、破裂压力来确定合理的钻井液密度，保持地层的力学平衡，防止地层坍塌与塑性变形；在确定坍塌压力时还要考虑到地层水化作用、应力分布、岩石力学性能和钻井液造壁性对液柱压力的影响，需要大量的实验。此外由于施工过程中不确定因素多，限制了钻井液方法的普遍使用。针对现有技术存在的技术问题，本发明人经过对试验采场含水、松软、分层、倾斜(扇形)炮孔的大量技术分析研究，发现试验区矿体均为含水、分层、土状氧化矿稳固性差的地层条件，在重力作用下，倾斜孔承受较大的剪切力，孔壁非常容易坍塌，本发明人开发了一种开采炮孔孔壁稳定控制方法及其专用护壁装置，克服了现有单纯钻孔造壁所形成的炮孔孔壁粗糙，不稳定，且易受硐隙、裂隙及前置爆破冲击影响的弊端，试验证明，应用效果良好。
发明创造内容
本发明的目的在于提供一种工艺简便，施工成本低廉的开采炮孔孔壁稳定控制方法。
本发明的另一目的在于提供一种能够实现上述方法的专用护壁装置。
本发明的目的是这样实现的：根据炮孔的设计深度、方位，确定炮孔的直径，一般炮孔深度与直径之比为32-450，采用常规技术在目的矿体上钻设预定炮孔施工后，根据炮孔直径确定专用护壁装置的直径，其直径与炮孔直径之比为0.8-0.9，将专用护壁装置分段螺纹连接后安放于钻设炮孔中，固定即可。
本发明的另一目的是这样实现的：所述的专用护壁装置为管型结构，其两端分别设有内外螺纹，即其一端设有内螺纹，另一端设有外螺纹，两端螺纹能够相互配合，分段相互连接延长工作长度。单段工作长度为1.0-2.0m，其壁厚为1.5mm-4.5mm，其直径为45mm-95mm，专用护壁装置的耐受压力为0.40MPa-1.0MPa。
对于仅仅满足装药要求的炮孔，其专用护壁装置的耐受压力不要求很高，能够承受自然造壁的侧向压力即可。如果除了要起到护壁作用保证装药之前不出现坍塌外，还要起到不受前排爆破冲击的影响，对护壁装置的耐压要求就要高一些。
本发明孔壁稳定控制方法及其专用护壁装置，即钻孔施工完毕后，人工及时将有内外螺纹的管形专用护壁装置安放入炮孔内，有效解决了孔壁坍塌的难题，以及岩层自然硐隙、裂隙及前置爆破冲击对孔壁的影响，不仅使装药工艺变得简单，提高了装药效率和质量，同时改善了爆破效果。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制。
图1为本发明专用护壁装置结构示意图；
图2为螺纹局部放大图。
具体实施方式
本发明所述的矿山开采炮孔孔壁稳定控制方法，系根据炮孔的设计深度、方位，确定炮孔的直径，一般炮孔深度与直径之比为32-450，采用常规技术在目的矿体上钻设预定炮孔施工后，根据炮孔直径确定专用护壁装置的直径，其直径与炮孔直径之比为0.8-0.9，将专用护壁装置分段螺纹连接后安放于钻设炮孔中，固定即可。
如图1、图2所示，所述的专用护壁装置为管型结构，其两端分别设有内外螺纹，即其一端设有内螺纹，另一端设有外螺纹，两端螺纹能够相互配合，分段相互连接延长工作长度。单段工作长度为1.0-2.0m，其壁厚为1.5mm-4.5mm，其直径为45mm-95mm，专用护壁装置的耐受压力为0.40MPa-1.0MPa。
所述的螺纹为矩形螺纹。
本发明专用护壁装置可用PVC、尼龙等非金属材料制作，一般采用PVC管材加工而成。
实施例1
炮孔的设计深度2m，炮孔直52mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径45mm，壁厚1.5-1.7mm，耐压0.40MPa，长2m的PVC专用护壁装置插入炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例2
炮孔的设计深度7.5m，炮孔直52mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径45mm，壁厚1.7-2.1mm，耐压0.60MPa，长1.5m地PVC专用护壁装置5根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例3
炮孔的设计深度10m，炮孔直52mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径45mm，壁厚2.1-3.0mm，耐压0.80MPa，长1m的PVC专用护壁装置10根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例4
炮孔的设计深度4m，炮孔直62mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径55mm，壁厚1.7～2.1m，耐压0.40MPa，长1m的PVC专用护壁装置4根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例5
炮孔的设计深度10m，炮孔直62mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径55mm，壁厚2.2～2.7mm，耐压0.60MPa，长2m的PVC专用护壁装置5根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例6
炮孔的设计深度15m，炮孔直62mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径55mm，壁厚2.5～3.1mm，耐压0.80MPa，长1.5m的PVC专用护壁装置10根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例7
炮孔的设计深度10m，炮孔直90mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径75mm，壁厚1.5～1.9mm，耐压0.40MPa，长1m的PVC专用护壁装置10根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例8
炮孔的设计深度30m，炮孔直90mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径75mm，壁厚2.2～2.7mm，耐压0.60MPa，长1.5m的PVC专用护壁装置20根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例9
炮孔的设计深度50m，炮孔直90mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径75mm，壁厚2.9～3.4mm，耐压0.80MPa，长2m的PVC专用护壁装置25根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例10
炮孔的设计深度10m，炮孔直95mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径86mm，壁厚2.3～2.8mm，耐压0.40MPa，长2m的PVC专用护壁装置5根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例11
炮孔的设计深度30m，炮孔直95mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径86mm，壁厚2.7～3.2mm，耐压0.60MPa，长1.5m的PVC专用护壁装置20根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例12
炮孔的设计深度50m，炮孔直95mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径86mm，壁厚.5～4.1mm，耐压0.80MPa，长2m的PVC专用护壁装置25根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例13
炮孔的设计深度10m，炮孔直110mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径95mm，壁厚2.7～3.2mm，耐压0.60MPa，长2m的PVC专用护壁装置5根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例14
炮孔的设计深度30m，炮孔直110mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径95mm，壁厚3.7～4.2mm，耐压0.80MPa，长1.5m的PVC专用护壁装置20根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
实施例15
炮孔的设计深度50m，炮孔直110mm，按常规钻孔工艺在目标矿体上钻设炮孔达到设计深度，将直径95mm，壁厚4.3～5.0mm，耐压1.0MPa，长2m的PVC专用护壁装置25根，相互螺纹连接并依次安放于炮孔内，固定。护壁处理的炮孔内壁光滑，装药效率高，爆破效果好。
上述所有实施例中的PVC管材均可用尼龙或其他塑料等非金属管材来代替，不影响本发明目的的实现。
本发明的特点：
①有效解决了孔壁坍塌的难题，提高了装药效率和质量，改善了爆破效果，装药工艺变得简单。
②炮孔中的专用护壁装置，除了起到护壁作用外，还起到消除前排孔爆破冲击影响的作用，不至于破坏后排炮孔。
③采用该技术，使扇形深孔的布孔方式已成为现实。