一種基于靜態(tài)劈裂的層狀巖體采石方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及采石領(lǐng)域，尤其是一種基于靜態(tài)劈裂的層狀巖體采石方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，對生存環(huán)境的要求的提高，人們對山體采石的效率、安全性有著越來越高的要求。通常的山體采石都是通過炸藥爆破，無法有效精確控制開采范圍，開采深度，且更易破壞巖石結(jié)構(gòu)，使得對巖體的穩(wěn)定性造成較大的影響，不利于安全采石O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于靜態(tài)劈裂的層狀巖體采石方法，可以解決不利于安全采石的問題，利用巖石的層理特性對巖石進(jìn)行靜態(tài)劈裂并獲取所需石塊，大大提高開采效率，對其他巖層干擾少，對開采過后巖石的穩(wěn)定性影響相對較小，安全性尚O
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于靜態(tài)劈裂的層狀巖體采石方法，該方法包括以下步驟:
步驟I:確定所需采集的石塊尺寸和可供開采的巖體面積；
步驟2:計算可供開采的巖體上可采集的層數(shù)=可供開采的巖體的寬度W巖/所需采集的石塊寬度W寬；
步驟3:開挖巖體臨空面:根據(jù)步驟I確定的石塊尺寸在巖體上確定鉆孔深度h孔，根據(jù)鉆孔深度和可供開采的巖體面積在巖體坡腳豎直向上開挖巖體臨空面；
步驟3:根據(jù)步驟2挖出的巖體臨空面確定巖體的巖石層理方向，根據(jù)巖石層理方向，確定巖層面的傾斜角度a;
步驟4:根據(jù)單個靜態(tài)爆破聚能裝置的開裂巖石范圍數(shù)值以及所需采集的石塊尺寸，確定每層劈裂采石時靜態(tài)爆破聚能裝置在巖體上的插入點個數(shù)及位置；
步驟5:初次劈裂一第一層劈裂采石:第一層插入點位置垂直于臨空面高度hs=所需石塊高度，每兩個靜態(tài)爆破聚能裝置之間的距離為單個靜態(tài)爆破聚能裝置的開裂巖石范圍數(shù)值，在第一層插入點所確定的位置沿巖石層理方向鉆孔，所鉆孔的軸向與巖層走向平行，在各孔中放入靜態(tài)爆破聚能裝置并注射裂石漿液進(jìn)行劈裂采石，收集最大的石塊；步驟6:第一層劈裂采石結(jié)束后，取出各孔中的靜態(tài)爆破聚能裝置；
步驟7:初次劈裂一多層劈裂采石:第二層劈裂采石插入點位置為第一層開采新出露臨空面豎直向上h米處，h=所需采集的石塊寬度W寬，插入點個數(shù)與標(biāo)記點間距同第一層，重復(fù)步驟5-6，完成步驟2計算出的除第一層外的剩余可供開采的巖體(I)上可采集的層數(shù)的開米，收集最大的石塊(4)；
步驟8:測量最大的石塊的尺寸，根據(jù)步驟I確定的所需采集的石塊尺寸，計算進(jìn)行二次劈裂所需布置的靜態(tài)爆破聚能裝置的數(shù)量及布置方式； 步驟9: 二次劈裂采石:在采得的最大的石塊上鉆孔，在各孔中放入靜態(tài)爆破聚能裝置并注射裂石漿液進(jìn)行劈裂采石，各靜態(tài)爆破聚能裝置的劈裂方向垂直于巖石層理方向，
采得特定尺寸的石塊。
[0005]步驟4中，靜態(tài)爆破聚能裝置在巖體上的插入點個數(shù)的計算方法為可供開采的巖體面積長度L巖/單個靜態(tài)爆破聚能裝置的開裂巖石范圍數(shù)值，每兩個靜態(tài)爆破聚能裝置之間的距離為單個靜態(tài)爆破聚能裝置的開裂巖石范圍數(shù)值。
[0006]步驟4中的單個靜態(tài)爆破聚能裝置的開裂巖石范圍數(shù)值由巖石靜態(tài)劈裂試驗確定。
[0007]步驟8中，二次劈裂所需布置的靜態(tài)爆破聚能裝置的布置方式為至少一個靜態(tài)爆破聚能裝置在垂直方向形成一組爆破聚能裝置組，每兩組爆破聚能裝置組之間的距離為所需采集的石塊長度LS，每組爆破聚能裝置組中靜態(tài)爆破聚能裝置的數(shù)量為所需采集的石塊長度h石/單個靜態(tài)爆破聚能裝置的開裂巖石范圍數(shù)值，所需爆破聚能裝置組數(shù)=最大的石塊
(4)的長度/所需石塊長度L^-1。
[0008]本發(fā)明提供的一種基于靜態(tài)劈裂的層狀巖體采石方法，有益效果如下:
1、通過初次劈裂采集大的石塊，再對大的石塊進(jìn)行二次劈裂得到所需采集的特定尺寸的石塊，對根據(jù)巖石的層理結(jié)構(gòu)安裝劈裂裝置，相對于沒有沿層理的劈裂，使得巖石更容易塌落，大大提高采石效率。
[0009]2、根據(jù)巖石的層理結(jié)構(gòu)沿層理劈裂，對其他巖層干擾很少，對開采過后巖石的穩(wěn)定性影響相對較小，采石安全性得到提高。
[0010]3、利用巖石劈裂后產(chǎn)生的臨空面上巖石的重力加速靜態(tài)劈裂，提高采石效率。
[0011]4、可以有效控制開采深度、采石范圍，使得開采的準(zhǔn)確性得到提高從而可以有效獲取所需尺寸的石塊。
[0012]5、安全有效，破碎無聲無爆破飛石，劈裂無粉塵，對周圍建筑物無影響，對周圍環(huán)境基本無影響。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1為本發(fā)明實施例一對層狀砂巖進(jìn)行采石步驟5的第一次劈裂裝置布置的主視圖；
圖2為圖1A-A向的剖視圖；
圖3為本發(fā)明實施例一對層狀砂巖進(jìn)行初次劈裂一第一層劈裂采石開挖巖體臨空面的示意圖；
圖4為本發(fā)明本發(fā)明實施例一對層狀砂巖進(jìn)行采石步驟8確定第二次劈裂采石的示意圖；
圖5為本發(fā)明實施例二對云母片巖進(jìn)行采石步驟5的第一次劈裂裝置布置的主視圖；
圖6為圖5B-B向的剖視圖；
圖7為本發(fā)明本發(fā)明實施例二對云母片巖進(jìn)行采石步驟8進(jìn)行二次劈裂所需布置的靜態(tài)爆破聚能裝置的布置方式和數(shù)量示意圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例一
開采巖體為層狀砂巖，所用靜態(tài)爆破聚能裝置3及其使用方法為中國專利申請?zhí)枮?01510171972.1公開的一種靜態(tài)爆破聚能裝置及其爆破方法，開采前由巖石靜態(tài)劈裂試驗確定單個靜態(tài)爆破聚能裝置3的開裂范圍為0.5米，通過對巖體勘測確定巖層為水平，巖層厚度約為0.2米。
[0015]如圖1-4所示，一種基于靜態(tài)劈裂的層狀巖體采石方法，該方法包括以下步驟:
步驟1:確定所需采集的石塊尺寸為!^= I米，W石=1米，H^= I米，可供開采的巖體I面積L巖二
5 米米；
步驟2:計算可供開采的巖體I上可采集的層數(shù)=可供開采的巖體的寬度W巖/所需采集的石塊寬度W寬=5米/I米=5層；
步驟3:開挖巖體臨空面:根據(jù)步驟I確定的石塊尺寸在巖體I上確定鉆孔深度Im=L^=I米，根據(jù)鉆孔深度和可供開采的巖體I面積利用挖掘機在巖體坡腳豎直向上開挖矩形巖體臨空面2，巖體臨空面2的長度Us=5米，寬度W臨=1米，開挖深度為I米；
步驟3:根據(jù)步驟2挖出的巖體臨空面2確定巖體I的巖石層理方向5，根據(jù)巖石層理方向，通過對臨空面的觀察，確定巖層面向下傾斜，其傾斜角度a=30度；
步驟4:根據(jù)單個靜態(tài)爆破聚能裝置3的開裂巖石范圍數(shù)值以及所需采集的石塊尺寸，確定每層劈裂采石時靜態(tài)爆破聚能裝置3在巖體I上的插入點個數(shù)及位置；
步驟4中，靜態(tài)爆破聚能裝置3在巖體I上的插入點個數(shù)的計算方法為可供開采的巖體面積長度L巖/單個靜態(tài)爆破聚能裝置3的開裂巖石范圍數(shù)值=5米/0.5米=10個，每兩個靜態(tài)爆破聚能裝置3之間的距離為單個靜態(tài)爆破聚能裝置3的開裂巖石范圍數(shù)值=0.5米；
步驟5:初次劈裂一第一層劈裂采石:第一層插入點位置垂直于臨空面2高度h插=所需石塊高度hpl米，每兩個靜態(tài)爆破聚能裝置3之間的距離為單個靜態(tài)爆破聚能裝置3的開裂巖石范圍數(shù)值=0.5米，確定第一層插入點布置位置為垂直于臨空面約Im處的水平層理處，將該層理用顏料標(biāo)記出，再在該層理上用不同顏色的顏料標(biāo)記出第一層的十個插入點，在第一層插入點所確定的位置沿巖石層理方向5鉆孔，所鉆孔的軸向與巖層走向平行，以保證第二層劈裂時，臨空面與層理面平行，孔徑為0.1米，孔深為I米；
在各孔中放入靜態(tài)爆破聚能裝置3;
裂石方法為:在鉆孔中，首先放置靜態(tài)爆破聚能裝置3的主體護(hù)筒，使劈裂角的尖端線位于同一直線上，再將四根穩(wěn)定軸插入穩(wěn)定軸導(dǎo)環(huán)中，完成靜態(tài)爆破聚能裝置3的安裝；用大型注射器在主體護(hù)筒注射裂石漿液進(jìn)行劈裂采石，
等待1-2小時，觀察碎石情況，收集最大的石塊4;
步驟6:第一層劈裂采石結(jié)束后，取出各孔中的靜態(tài)爆破聚能裝置3;
步驟7:初次劈裂一多層劈裂采石:第二層劈裂采石插入點位置為第一層開采新出露臨空面豎直向上h米處，h=所需采集的石塊寬度W寬=1米，插入點個數(shù)與標(biāo)記點間距同第一層，重復(fù)步驟5-6，完成步驟2計算出的除第一層外的剩余四層的開采，收集最大的石塊4，完成整個可供開采的巖體I的采石；
步驟8:由于第一層開采所得最大的石塊4形狀為三棱柱，不滿足所需石塊尺寸，對剩余四層開采所得最大的石塊進(jìn)行二次劈裂；
測量剩余四層開采所得最大的石塊4的尺寸為L大石=5米，W大石=I米，H大石=I米，根據(jù)步驟I確定的所需采集的石塊尺寸，計算進(jìn)行二次劈裂所需布置的靜態(tài)爆破聚能裝置3的數(shù)量及布置方式；
步驟8中，二次劈裂所需布置的靜態(tài)爆破聚能裝置3的布置方式為至少一個靜態(tài)爆破聚能裝置3在垂直方向形成一組爆破聚能裝置組，每兩組爆破聚能裝置組之間的距離為所需采集的石塊長度L石=1米，每組爆破