专利名称：扩底空腔掏槽爆破方法及其截割器具的制作方法
技术领域：
本发明属采矿工程，特别是巷道掘进的掏槽孔形状和布置的方法及其所用的截割钻头领域。
在井巷掘进中，为提高爆破效率，都在工作面上钻凿掏槽孔，以求在爆破时先将工作面上某一部分矿岩破碎后抛出，形成第二个自由面，为辅助孔、周边孔的后续爆破创造条件。常见的掏槽方式有斜孔、直孔和混合掏槽三种形式，而掏槽孔的布置则因岩石性质不同而异。对中硬岩常用五孔螺旋(或菱形、正方形)掏槽，对极坚硬岩则常用六孔螺旋或等边三角形、小字形、双空心似菱形掏槽，炮孔深一般1.5～2m。但上述掏槽孔爆破后，往往残留一段炸不开的炮孔，全断面爆破效率较低，中硬岩一般只有70～85%，极硬岩仅有40～65%，以致严重影响到有效进尺的提高，且增加了爆破器材的消耗量和采掘成本，最终导致采掘失调。也有人试图通过增加炮孔个数和深度以多装炸药，但对中硬以上的岩石和矿石，其爆破效率仍很难超过90%，且增加采掘成本。70年代以来，国内外不少矿山在深孔采矿中，已成功地采用球状药包爆破，获得良好的爆破效果。为了将深孔扩成“球状”，有的采用先用牙轮钻机钻大孔后用热力凿岩(火钻)加深扩大孔底的混合扩孔法，也有的采用直接用火钻钻孔、到孔底后再将孔底扩大的单一扩孔法，还有采用先钻孔后用小药包数次爆破扩大孔底的小爆破扩孔法，但由于所用设备庞大而笨重，工艺复杂，成本高，后两种方法还产生大量有毒气体，因此上述扩底法只能在露天矿山使用，尚未见有用于地下开采的报道。
本发明的目的是以改变掏槽孔的布置方式、并将部分掏槽孔的孔底扩大，进行空腔爆破，从而加快掘进速度，降低采掘成本;并提供一种便于扩大孔底的钻(钎)头。
本发明以如下方式达到其目的掏槽孔呈Z字形排列，将其中1～2个孔的孔底扩大成壶状，装药时将Z字两端头的掏槽孔装满药，不堵口，起爆时装药孔分先后起爆。扩大孔底采用偏心扩底钻(钎)头，这种钻(钎)头有一个或一个以上的超前刀刃和若干偏心刀刃，各刀刃的形状可都呈球齿状，亦可都呈一字形。还可以采用带有前刃刀片和可以伸缩的侧刃刀片的伸缩式扩底钻(钎)头，这种钻(钎)头的两块侧刃刀片分别固定在两支刀杆上，刀杆可以在装有前刃刀片的锥轴的锥面上滑动。
由于本发明改变了传统的掏槽孔布置方式，并利用新颖的钻(钎)头达到扩大孔底、进行空腔爆破的目的，使爆破器材耗用量减少55%，井巷掘进成本降低37%，全断面爆破效率可达93～100%，经济和社会效益显著，各类矿山均可在不更换机具、不另购器材的现有条件下采用。此法不仅能加快井巷、隧道、峒室工程掘进进度，还能用于露天和地下落矿(岩)及其它特殊爆破中，对消除根底、降低大块率尤为有效。
以下结合附图进一步说明本发明
图1是五个掏槽孔呈Z字形布置的示意图。
图2是图1的A-A面的剖视图。
图3是带超前刀片和三块偏心刀片的偏心扩底钻头示意图。
图4是图3的钻头的俯视图。
图5是带超前柱齿刃和四颗偏心柱齿刃的偏心扩底钻头示意图。
图6是图5的钻头的顶视图。
图7是带前刃刀片和可伸缩的偏心刀片的偏心扩底钻头示意图。
在图1中由五个掏槽孔组成Z字形，1、2、3、4、5分别为1号、2号、3号、4号和5号掏槽孔，其中1号、2号为装药孔，3号、4号为空孔(不装药)，5号为扩底孔。1号、2号和工作面上的辅助孔、周边孔等深(后述的几个孔一般要比前述的几个孔深)。5号孔的直径可比其它孔大，例如5孔号可用中号钻头(
59mm)钻孔，其余所有孔则可以常用的
38～42mm钻头钻至设计深度。当5号孔钻至设计深度后，再换上本发明的偏心扩底钻头将孔底继续钻深钻大至要求尺寸。装药时可以在5号孔底部壶状部分6实行集中装药，当将6装满药后再以速凝混凝土或速凝水泥砂浆堵死壶状口及炮孔口。壶状口至炮孔口之间留空。在1号和2号孔内装满炸药。掏槽孔的起爆顺序为1→2→5。经近千次试验证明扩底空腔掏槽爆破方法可使空孔体积增加55%以上，使爆破后的槽腔形状由宝剑状变成柱桶状，槽腔容积增加6～20倍，且槽腔内无碎石堆积，十分有利于辅助孔和周边孔爆破。实践还证明即使在5号孔中不装药，总体爆破效率也不会低多少。
实现上述方法的关键之一是要有实用的扩底钻(钎)头。本发明如图3和图4偏心扩底钻头有刀体9、刃口呈一字形的超前刀片10和偏心刀片11，三块偏心刀片的长度不同。图5和图6的偏心扩底钻头由刀体12，刃口呈齿形的超前柱齿13和偏心柱齿14组成。如图7的偏心扩底钻头的两块刀片16分别固定在两支刀杆15上，刀杆15在钻头工作时可沿镶有前刃刀片18的锥轴17的锥面滑动，此时刀片16则相应伸缩。上述各种形式的钻头与钎杆连接的尾部结构尺寸均与现行的浅眼钻头钎具相同。本钻(钎)头不仅可用于扩大孔底，也可用于全孔扩大，因此既适用于在井巷、隧道、峒室中浅孔掏槽爆破，还可用于露天和地下采场中浅孔扩底爆破或扩底空腔爆破。
以下举例说明使用本发明的方法和钻(钎)头进行爆破的效果例1、××锌矿470m中段独头平巷，断面2×2m2，围岩是细条带小扁豆灰岩(局部矽化)，f＝16.5，YT-24型凿岩机具，
40mm一字形合金钻头，炮孔深2m，2号岩石炸药，塑料导爆管及半秒雷管起爆。原采用正方形五孔掏槽，全断面炮孔24个，不堵塞，总装药量34kg，雷管23个(分6段)，爆破效率52-63%，实际炸药单耗量7kg/m2，掘进成本526元/m。使用本发明的Z字形五孔掏槽方式及实施扩底空腔掏槽爆破工艺(其它条件与原来相同)之后，爆破效率达100%，炸药单耗量4.4kg/m3，估算掘进成本350～400元/m。效率提高近一倍，炸药单耗下降37%，成本下降24～33%，掘进进度明显加快。
例2、××锌矿，530m15号坑道采场工作面帮壁，大扁豆灰岩，f＝12.15，使用机具及爆破器材、起爆顺序同例1，炮孔深2.02m，掏槽孔装药4.8kg，爆破后槽腔容积0.075m3，槽腔口径300×200mm，腔底口径150×100mm，爆破效率100%。
权利要求
1.一种扩底空腔掏槽爆破的方法，其特征是掏槽孔呈Z字形排列，将在Z字中间部分的其中1～2个孔的孔底扩大成壶状，装药时将Z字两端头的掏槽孔装满药，不堵口，起爆时装药孔分先后起爆。
2.一种用于扩孔底的钻(钎)头，有刀体、超前刀刃，其特征是还有若干偏心刀刃。
3.如权利要求2所述的扩孔底的钻(钎)头，其特征是超前刀刃和偏心刀刃的形状为球齿状。
4.如权利要求2所述的扩孔底钻(钎)头，其特征是超前刀刃和偏心刀刃的形状为一字形。
5.如权利要求2所述的扩孔底钻(钎)头，其特征是偏心刀片16固定在刀杆15上，刀杆15可沿镶有前刃刀片18的锥轴17的锥面上滑动。
全文摘要
一种扩底空腔掏槽爆破的方法，掏槽孔呈Z字形排列，将Z形中间部分的1～2个孔的孔底扩大成壶状，并将在Z形两端头的掏槽孔作为装药孔施行扩底空腔掏槽爆破。还提供了一种有超前刀刃和偏心刀刃的钻(钎)头，可扩孔底也可扩全孔。使用本发明的方法及钻(钎)头作业，全断面爆破率可达93～100％，各类矿山可在不更换现有机具器材的条件下使用本发明的方法和钻具，大幅度加快掘进进度、降低器材消耗和生产成本。
文档编号E21C37/12GK1061460SQ9111084
公开日1992年5月27日 申请日期1991年10月31日 优先权日1991年10月31日
发明者林奕宗, 梁伟新, 冯现珍, 闭历平, 黄家麟, 朱光明, 李代文, 黄勋志 申请人:广西大学