深孔轴向多段间隔装药孔壁冲击压力分布

为确定地下垂直长深孔爆破时合理的空气间隔长度,基于爆轰波理论,分析了多段间隔装药爆破条件下孔壁冲击压力随间隔长度变化的内在分布规律函数;依据Mises准则,得出了不同岩性时合理的间隔长度参考值,并通过数值模拟和现场爆破试验进行了验证。结果表明,空气间隔段孔壁冲击压力沿炮孔轴线从两端向中间骤降,但在中点周围略微增大,压力曲线呈两端大、中间小、中点周围略微凸起的“W”形对称分布。

基于深孔延期爆破应力场的边孔距的研究

为解决地下矿房大直径深孔延期爆破导致矿房两侧充填体的破坏问题,需对延期爆破产生的应力场进行研究,以确定合理的边孔距与孔间延期时间。根据应力波传播和衰减规律,确定了产生复杂应力场的前后起爆孔距、延期时间和边孔距。基于矿山实际情况,根据波动学理论分析了两孔延期爆破产生的应力波在被爆岩体和充填体内的叠加,取得了两孔延期爆破的应力场函数解析式,结合Mises准则,确定了在相同孔间距、延期时间的情况下,不同边孔距离的情况下被爆岩体的崩落范围以及充填体的破坏范围。通过LS-DYNA数值模拟软件建立了6个数值模型,模拟不同方案下炸药起爆后,在被爆岩体和充填体内选取应力临界点进行分析,模拟结果表明:边孔距大于裂隙区范围时,不同边孔距对被爆岩体的崩落范围几乎无影响;适当的增大边孔距可以能够有效降低应力波对充填体造成的破坏。最后,对4组爆破参数进行了现场工业试验,得到了优化后的爆破参数为:同侧两孔间距2.0 m,前后起爆孔延期9 ms,边孔距1.8 m。

巷道光面爆破周边孔间距确定

为探究巷道光面爆破周边孔间距合理取值,在前人研究的基础上,依据爆炸应力波和爆生气体联合作用理论对巷道光面爆破成缝机理进行了初步分析,推导出在爆炸应力波作用下的初始裂纹长度和爆生气体作用下的扩展裂纹长度计算公式,并根据裂纹贯通条件得出了周边孔间距的理论计算公式。基于LS-DYNA数值模拟,以轴向不耦合系数3.6为例,建立4组不同炮孔间距(35 cm、40 cm、50 cm和60 cm)的分段空气间隔装药双孔爆破模型。通过应力云图和应力时程曲线分析可知:轴向不耦合系数为3.6时,周边孔间距在35~40 cm能够实现裂纹完全贯通,获得良好的光面爆破效果,该结果与理论计算公式所得的42 cm基本一致。

耦合装药条件下不同孔径孔壁冲击压力的阶段特征

为合理减小振动并确定单孔破坏的范围,需掌握不同孔径孔壁的冲击压力规律。通过分析孔壁在爆轰作用下的运动过程,构建了孔壁在受到爆炸冲击波时不可压缩流体动力膨胀、破岩粉碎和动态膨胀等3个阶段的简化计算模型,分别确定了各阶段的孔壁压力与时间的分段函数。基于理想气体膨胀方程,确定了孔壁峰值压力的理论放大系数,在数学上统一了孔壁压力变化的阶段特征,得到了炮孔耦合装药孔壁冲击压力孔壁压力特征变化曲线。依托LS-DYNA数值模拟软件和现场工业模型试验,采用数值分析和超动态应变测试模型试验的方法对计算模型结果进行对比分析,得到了耦合装药条件下5种不同孔径(51~200 mm)的孔壁数值分析历程点的冲击压力变化曲线,试验验证了孔壁峰值压力的理论放大系数,系数误差控制在了0.7%~6.4%之间。对比分析了76、90 mm两种特定工况下的理论计算、数值分析历程点和模型试验测点数据,结果表明:理论分段函数能够有效拟合数值分析和模型试验数据,峰值压力的误差分别为6.8%、4.9%,分段时间的误差分别为7.6%、4.8%。

“硬软夹层”条件下深浅结合方形布孔爆破技术试验研究

某矿山控制爆破工程要求爆破后粒径小于0.4 m,但该区域为“硬软夹层”地质构造,采用传统爆破方法在孔口堵塞段极易产生大块,爆破质量难以满足要求。为改善爆破质量节约施工成本,借鉴深浅结合方形布孔技术,分别在现场工况的基础上以中间浅孔深度为0 m、4 m、5 m、6 m、7 m开展爆破试验研究。首先采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件开展数值模拟试验,建立了上半部采用RHT本构关系的石灰岩模型,下半部采用HJC本构关系的泥灰岩模型,形成“硬软夹层”构造。随后在多组数值试验中初步获取相对较优的中间浅孔深度,分析不同试验条件下岩体损伤分布特征与爆炸有效应力分布规律。由于ANSYS/LS-DYNA并未将爆生气体的作用考虑在内,因此为了得到更准确的实验结论,同时考虑到不宜过度增加爆破炸药消耗,结合项目实际情况,选用4 m、5 m中间浅孔深度进行现场爆破试验。研究结果表明:采用深浅结合方形布孔的措施降低爆破大块率是有效的。采用中间浅孔深度为5 m时,可以降低曲率系数Cc与爆破大块率。技改前平均大块率约为64.4%,技改后0.4 m以上的大块率可降低至38.1%左右,使得爆堆级配达到良好水平。其降低大块率效果优于原爆破方案及4 m中间浅孔方案。

金属露天矿山采矿作业危险及有害因素辨识解析

以营造安全采矿环境为目标,针对金属露天矿山采矿作业中危险与有害因素的辨识展开分析。介绍危险与有害因素,了解开始金属露天矿山采矿需要的准备工作。总结采矿作业现场存在的危险因素与有害因素,提出制定危险与有害因素的应急措施、加强危险与有害因素管理规划合理性、为开采作业投入充足资金、加强爆破风险辨识、提高采装作业规范性、安全培训中增加风险辨识内容、健全安全管理体系、提出针对性安全管理与防范措施八点建议,提高现场开采人员危险与有害因素辨识能力,保证开采工作的安全性。

VCR法在采掘施工中的应用研究

VCR法具有施工速度快、安全性高等优点,因此在采掘施工中得到广泛应用。文章主要探究VCR法在采掘施工中的应用问题,旨在提高VCR法应用效果。