基于SPH露天台阶的爆破优化

针对露天深孔台阶爆破容易出现块度不均匀、大块率高等问题,运用经验公式法对台阶爆破参数进行计算并确定爆破方案,建立基于光滑粒子流体动力学(SPH)的台阶数值模型,对深孔台阶爆破孔排距共同作用下的岩体损伤情况及孔间应力大小进行研究。结果表明:孔排距会影响炮孔间的应力叠加作用,模拟过程中SPH粒子能良好地模拟出爆破过程中岩石运动状态和岩石损伤范围,当孔间距为8.5 m、排间距为5.0 m,爆破效果最佳。将模拟结果应用于现场试验,大块率较优化前降低了10.3%,块度平均合格率提高了5.2%,现场试验与模拟结果最优爆破方案效果高度一致,说明利用SPH的数值模拟方法研究台阶爆破是合理可行的。研究结果可为相关台阶爆破孔排距选择提供依据和参考。

露天矿深孔台阶爆破逐孔起爆参数的优化研究与应用

露天矿深孔台阶爆破常存在炸药单耗和大块及根底率偏高增加综合成本、爆堆松散度过小不利于铲装、爆破振动过大影响边坡稳定等问题。以多宝山露天矿深孔台阶控制爆破为工程依托,从理论上建立了逐孔起爆爆破引起的应力场解析式,确定了逐孔起爆的孔排距、最小底抗线和孔间延期时间;采用LS-DYNA软件对此爆破参数建立的模型爆破应力大小和破碎范围进行了分析,并在多宝山露天矿进行了6组不同爆破参数条件下的现场工业试验,确定了不同炸药单耗等爆破参数与块度、松散度的变化规律,验证并确定了优化的多宝山露天矿深孔台阶控制爆破参数。主要研究成果为:(1)在多宝山露天矿爆破的耦合装药条件下,通过逐孔起爆应力场的理论推导和分析,应力场分布和应力大小的影响仅限于前后两孔之间,孔间延期时间17 ms是比较合理的。(2)爆破现场爆堆和块度大小数据的收集可以通过无人机倾斜摄影技术和手机拍照进行,由此收集的数据分析获得的松散度和块度是有效合理的。(3)多宝山露天矿深孔台阶爆破,当炮孔直径为178 mm和孔间延期时间17 ms时,满足爆堆块度小于60 cm、松散度大于1.45铲装条件下的炸药单耗为0.60 kg/m^(3)、孔排距为7 m×5 m。

红透山铜锌矿浅孔爆破参数优化方案研究

红透山铜锌矿原有的爆破参数已经不再适应当前的机械化开采方案,为了实现安全、经济、高效的开采目标,通过理论分析和现场工业试验相结合,从矿石大块率、凿岩效率、炸药单耗、经济效益等方面对爆破参数进行了优化。结果表明:炮孔三角形排列方式优于矩形,炮孔网度确定为1.5 m×1.3 m,该网度下矿石大块率降低,凿岩效率提高3倍,炸药单耗降低27%,同时提高了经济效益。

某钨矿中直径深孔采矿工艺试验采场爆破参数研究

某钨矿为合理确定中直径深孔采矿法爆破参数,基于爆破漏斗理论和爆破相似理论,依次进行单孔、多孔同段和斜面台阶现场爆破漏斗试验,得出最佳爆破漏斗半径为0.66 m、最佳孔间距为1.0~1.2 m、最小抵抗线为0.9~1.19 m,推荐中直径深孔爆破参数为排距2.4 m、孔底距2.5~3.0 m、装药密度4.9 kg/m。采用推荐的爆破参数开展中直径深孔采矿工业试验,得出中直径深孔试验采场较原采矿法炸药单耗降低18%,采矿成本降低21%。表明爆破漏斗试验和深孔采矿工业试验是成功的,采用浅孔爆破漏斗试验法确定中直径深孔爆破参数是合理的,可为其他矿山爆破工艺参数优化研究提供借鉴。

基于深孔微差爆破应力场的爆破参数优化

为克服矿房大直径深孔微差爆破存在的不足,根据波动学理论,依据柱状药包单孔爆破应力传播衰减规律,圈定了微差爆破前后起爆孔距和延期时间范围,进一步推导出两孔微差爆破的叠加应力场函数解析式。在此基础上,依据Mises准则反推得出孔网参数与延期时间计算公式。通过LS-DYNA模拟计算和现场工业试验,对比应力场分布情况和实际爆破效果,验证了理论分析的合理性。

超硬岩露天深孔台阶爆破参数优化研究

为解决在新疆金宝铁矿露天深孔台阶爆破过程中存在的大块率高、留有根底等影响铲装效率与后续生产的问题,通过现场调查统计与分析,摸清大块产出部位,剖析大块产出与出现根底的原因,并提出相应对策。基于矿岩物理力学性质与矿山现有条件,提出针对超硬岩露天深孔台阶爆破的小孔排距爆破方案,对孔网参数及起爆网路进行了优化提升,采用115 mm孔径,孔排距3.5 m×3.0 m、堵塞长度2.5~3.0 m,孔间毫秒延期时间为11、13、18 ms,排间毫秒延期时间为21、29、37 ms。工程实践表明,小孔排距深孔台阶爆破适用于铁矿石等超硬岩的深孔台阶爆破,相比原爆破方案大块率降低约8.7%,爆后无根底,大大提高了露天矿山采剥效率,很好地满足了生产要求。爆破振动速度降幅约为28.1%,减少了对边坡岩体的扰动和破坏。小孔排距深孔台阶爆破在超硬岩露天矿山矿岩采剥中体现了良好的适用性,能够有效减少大块和消除台阶根底,可为露天矿山超硬岩深孔台阶爆破提供借鉴与参考。

四方金矿掘进爆破参数的优化与实践

四方金矿原来掘进巷道的爆破效果和巷道成形质量较差,且炸药消耗量大。为解决上述问题,重点从炮孔参数、炮孔布置和装药形式上进行了优化。优化后经实践证明,爆破效果改善和巷道成形质量显著提高,误差范围控制在5%以内,炸药单耗由2.87 kg/m3减少为2.33 kg/m3,降低了爆破成本,同时凿孔数量减少,凿岩台车的掘进效率也有了小幅提高,为今后推广与应用凿岩台车掘进积累了经验。

深孔爆破降本增效措施应用与分析

为实现深孔爆破工程降本增效,以哈尔乌素露天煤矿为工程背景,分析了露天煤矿生产和爆破工程成本构成,提出AEO管理法、参数优化、智能化建设3个方面措施。生产现场结果表明:降本增效措施不仅提升了安全管理水平和爆破质量,也提高了职工职业技能水平。

桥梁粉碎性拆除爆破技术的应用

以G72泉州至南宁高速公路广西桂林至柳州段改扩建项目施工需要对苏桥互通式立交桥进行拆除工程为背景,结合周边施工环境和爆破设计施工,阐述了粉碎性拆除爆破技术的应用,介绍了拆除爆破对既有保护对象的安全防护措施。顺利、安全、有效地完成了桥梁的拆除任务,该爆破拆除方法对在需要安全、快速地恢复交通的施工环境中具有较高的参考价值。

预裂爆破孔间距设计在冲击地压防治中的应用

伊化矿业30209工作面在回采期间出现强矿压显现现象,为解决强矿压显现的问题,引入顶板深孔预裂爆破手段进行卸压。以理论推导为基础,分析96 kg炸药爆破时裂隙区的范围,结合数值模拟手段对孔间距为8 m、10 m及15 m分别进行模拟,研究不同孔间距下的塑性区发育范围,并将新的参数设计方案在现场进行试验。通过微震监测数据统计结果,对比不同孔间距时的卸压效果,验证了设计的参数方案具有更好的卸压效果。

水下钻孔爆破应力分析与孔网参数优化

为探究水下钻孔爆破应力响应规律与最佳孔网参数的布置情况,研究水下钻孔爆破爆轰波传播规律,以提升水下钻孔爆破的设计水平。通过LS-DYNA软件,建立有限元分析模型,并设立多种工况条件下的爆破模型,研究了不同起爆方式、不同水深以及不同孔网参数条件下被爆岩石的应力变化,并进行分析比较,从中选择最佳模型。结果表明:孔底起爆应力传播快、时间长、对上部岩石破碎性好,而应力分布不太均匀;中间起爆应力分布均匀但最大应力不足;两端同时起爆时最大应力足够强但上部岩石的应力却是最小的。在不同水深条件下,水深变化对于岩石的峰值应力的影响较小,需着重考虑水深对炸药的影响。在不同孔网参数条件下,孔距、排距的改变会爆轰波的传播距离,应力变化与孔距呈负相关;增大填塞长度,能使炮孔内高压维持更久,且增大炮孔下方压力。可见,水下钻孔爆破中,水深对于爆破应力影响较小,而应对不同岩石性状应选用不同的起爆方式,同时孔网参数的选取也应当进行模拟验证,才能使爆破效果最好。

综采工作面过断层深孔预裂爆破技术应用研究

为解决辛安矿907工作面开切孔揭露坚硬全岩断层导致采煤机截割困难的问题,采用深孔预裂爆破理论,分析了爆炸荷载对断层的破坏作用,并设计了钻孔直径、钻孔深度、装药量、封孔长度和安全振动控制等爆破参数。运用LS-DYNA软件,开展断层爆破参数数值模拟,计算结果显示,炸药爆炸作用的有效范围约为7 m×22 m×2.7 m,在作用区域内应力叠加的作用下,产生远大于岩石的动态抗拉强度的应力,使岩体破碎。根据模拟结果优化爆破参数,并进行现场试验。试验效果表明,爆破后钻孔壁产生了不同长度和宽度的裂缝,形成了裂缝集中区域,基本达到了深孔预裂爆破破碎岩石的目的。采用深孔预裂爆破技术过断层有效地改善了采煤机作业环境,减少了50%的采煤机截齿消耗。

液态CO_(2)相变爆破孔网参数优化研究

为优化液态CO_(2)相变爆破钻孔布置参数,研究双孔同时起爆应力波的传播特征、控制孔对煤体裂隙扩展规律的影响,基于LS DYNA有限元软件模拟分析单孔爆破、双孔不同孔间距爆破及添加控制孔爆破的裂隙扩展特征,并在山西某矿15号煤层进行液态CO_(2)相变致裂现场试验。结果表明:液态CO_(2)单孔爆破的有效致裂半径为2.16 m;双孔爆破有效致裂半径为2.54 m,较单孔有效致裂半径提高了17.59%。随着炮孔间距的增大,两炮孔中间连线贯通区由完全贯通演化至非连续贯通,当孔间距为5 m时,致裂效果最好。含控制孔爆破较双孔爆破有效致裂半径提高了8.27%,控制孔主导了爆生主裂隙的定向扩展及孔壁环向裂隙的生成,裂隙扩展速度和影响范围均有显著增加。液态CO_(2)相变致裂后,平均瓦斯抽采体积分数提高了2.68倍,平均瓦斯抽采流量提高了6.09倍。

基于灰色关联理论深孔切割槽爆破块度影响因素分析及参数优化

以内蒙古三贵口铅锌矿为背景,利用理论分析、图像处理和工程试验等技术手段对地下深孔切割槽爆破块度影响因素及参数优化开展研究。首先针对现场粉矿率高、平均块度小等问题,开展了爆破块度影响因素试验并采集现场数据,利用Split-Desktop 4.0软件处理试验爆堆图像;然后运用灰色关联理论确定影响爆破块度的主次因素;最后利用趋势分析法并结合现场实际情况,确定爆破参数优化方案,并进行工程试验验证。结果表明,该矿山切割槽粉矿率主要受排间延期时间和孔距影响,平均块度主要受孔距和排数影响;优化后的爆破参数为:孔距1.2 m,排距1.5 m,抵抗线0.8 m,爆破排数3排,4孔孔间延期时间分别为13、0、9、18 ms,排间延期时间42 ms,该参数条件下爆破粉矿率降低了27.19%,平均块度提高了62.89%。

大红山铜矿矿房回采爆破参数优化研究

为确定玉溪矿业有限公司大红山铜矿矿房回采更合理、更优化的爆破参数,基于利文斯顿漏斗爆破原理,进行多次爆破漏斗试验,得出孔径为φ76 mm的最佳爆破孔间距及最小抵抗线;再按照相似理论原则,确定出孔径为φ165 mm的下向大直径深孔爆破的最佳孔间距和排距等爆破参数;并经实践证明取得了较好的矿房爆破效果。

坚硬岩层顶板切顶留巷关键参数确定与应用研究

以云盖山一矿22204工作面切顶留巷为工程背景,对直接顶内含有厚层较坚硬砂岩的预裂爆破切顶关键参数的确定进行了研究;建立了双孔爆破力学模型,采用CDEM数值模拟对比分析了不同切顶高度、切顶角度方案下留巷围岩的变形特征。结果表明:切顶可以有效减小留巷顶板悬臂长度,实现卸压保护巷道的目的;切顶高度的变化主要影响采空区的充填程度及短悬臂梁的厚度,切顶角度的变化主要影响顶板悬臂梁的长度以及矸石对悬臂梁的侧向支撑作用,切顶高度和切顶角度都存在1个合理的取值范围,并非越大越好;最终确定的切顶高度为9m,切顶角度为15°,爆破钻孔间距为800 mm,实现了成功留巷。

深孔爆破的炮孔封堵机理及参数优化研究

深孔爆破炮孔封堵质量的好坏直接影响到炸药能量的有效利用和爆破的破岩效果。通过理论分析、实验室模型试验、数值模拟和现场试验相结合的方法,对超深孔爆破时的炮泥封堵机理、封堵方式、封堵材料的选择以及封堵长度等参数展开研究,获得了炮孔在完全封堵作用下爆生气体对围岩的破坏作用及裂隙生成范围,优选了封堵方法和封堵参数,提高了炮孔封堵质量。在对炮孔封堵机理研究中,通过理论分析,推导出合理的最短封堵长度。在实验室模型试验中,通过对炮泥的直剪试验,获得了炮泥的黏聚力、内摩擦角等物理力学参数。应用LS-DYNA软件对有无封堵情况下的爆破模型进行模拟分析,得到无炮泥封堵时靠近自由面一侧岩体比有炮泥封堵时受到更大的应力作用,进一步分析有无封堵情况下炮孔内部及围岩的应力场分布规律,验证了炮泥封堵可以有效地减少爆生气体的逸出,将爆破能量更好地集中于岩石深部,使岩石径向裂隙更好的发育,说明有炮泥封堵情况下,爆炸应力波与爆生气体的共同作用可以更好地提高炸药破岩效率。通过PFC软件分析了不同封堵长度的炮泥移动规律,得到合理的炮泥长度是确保爆生气体作用及不产生外部破坏的主要因素,并验证了最短炮泥封堵长度的理论计算方法,同时现场试验效果进一步证实了有效的封堵长度的合理性。

空孔对直眼掏槽参数及爆破效果的影响研究

为解决含空孔直眼掏槽中炮孔间距、炮孔与空孔距离的确定问题,首先,从爆生气体膨胀做功致裂岩体和空孔效应入手,推导了爆生裂纹的长度计算公式,确定了掏槽炮孔间距a和炮孔与空孔距离L的计算公式,得到了大空孔直眼掏槽空孔处片裂区长度公式,确立了应力集中作用下空孔迎爆侧径向裂纹产生的判据;然后,以灰岩(硬岩)和泥岩(软岩)对比分析了不同设计思想下的爆破参数和掏槽效果;最后,结合工程实践验证了理论分析的可靠性。结果表明:不同设计思想下,含空孔直眼掏槽的爆破破岩机理不同,以a为主时,相邻炮孔间裂纹的贯通是形成槽腔的关键,而以L为主且考虑空孔效应时,炮孔与空孔优先贯通形成槽腔。硬、软岩中应力波(动作用)与爆生气体(静作用)对爆生裂纹长度的贡献率约为4∶1和9∶1,空孔效应导致的软岩的片裂区大于硬岩的,爆破参数设计时应重点考虑;而空孔处产生径向裂纹的临界距离均小于炮孔爆生裂纹长度与空孔半径之和,因此不会产生径向裂纹,爆破参数设计时可不予考虑。以上结果说明,不同设计思想对槽腔掏槽爆破参数和槽腔爆破效果影响较大,基于爆生气体致裂的爆生裂纹长度计算模型可为爆破参数设计提供参考。

坚硬顶板深孔切顶卸压留窄煤柱护巷关键参数研究

针对坚硬顶板条件下窄煤柱及巷道围岩变形过大且矿压显现强烈的问题,以付家焉煤矿10102工作面回风巷为工程背景,对坚硬顶板深孔预裂切顶留窄煤柱护巷参数进行研究。通过对顶板切顶护巷的力学推理分析,切顶后顶板由初次来压前的三边固支、一边简支变成两边固支、两边简支,使得顶板更易垮落且垮落步距相应降低,缓和了工作面的矿压显现。对切顶留窄煤柱护巷的关键参数进行详细分析得出:煤柱宽度、切顶角度、切顶深度、切顶炮孔间距是实现精准切顶的关键因素,24 m的垂直切顶深度完全的切断基本顶,有效降低了基本顶的应力联系,缩短基本顶悬臂长度的同时最大限度降低了煤柱的载荷。数值模拟结果表明,8 m煤柱不切顶时支承压力最大,达41.8 MPa,煤柱的塑形破坏最大,甚至会导致煤柱留设失败;8 m煤柱切顶后,煤柱的支承压力最小,峰值为21.2 MPa,且煤柱内部压力集中区明显降低。切顶效果监测表明,随着预裂切顶的进行,对窄煤柱巷道的围岩控制起到了有效的作用。

大孔径在桥梁爆破拆除工程中的应用技术研究

国内桥梁等大体积钢筋混凝土爆破拆除中,桥墩柱一般都采用∅40 mm小孔径人工钻孔爆破作业方法,这种方法人工钻孔时间长、工作量大、钻孔精度难于保证、施工成本高等缺点。在总结前人经验的基础上,提出了大孔径在桥梁爆破拆除方法,总结了炮孔直径、布孔方式、炸药单耗、起爆网路、安全防护等技术措施。最后结合了重庆李家沱复线桥南引道工程融汇2桥爆破拆除工程实际验证。根据大桥结构的受力情况,结合环境条件,采用对地面以上桥墩柱一定高度、墩柱联系梁实施爆破,使用延时起爆控制技术,使大桥由中间往两端顺序原地逐跨坍塌,一次完成大桥爆破拆除的施工方案。桥梁墩柱采取用水磨掏心钻钻孔,炮孔直径70 mm,十字交叉钻孔方式,孔内采用非电毫秒延时雷管,孔外用电子数码雷管连接起爆,竹跳板、胶皮加柔性密网多层防护。起爆后炸声沉闷,桥梁按设计要求原地坍塌解体彻底,个别飞石、爆破振动、塌落触地振动、爆炸冲击波都控制在安全允许范围以内。