基于GDEM-BlockDyna的不同装药结构对爆堆形态影响研究

论文以某石灰石矿山为背景,针对矿山开采过程中存在的问题,以装药结构对爆堆形态分布的影响为主线,采用理论分析、GDEM-BlockDyna数值模拟及现场优化试验相结合的方法,展开了台阶爆破爆堆形态分布研究,分析了爆堆形态随装药结构的变化规律。爆堆松散度和抛掷距离会随着间隔段上部装药比例的增加先上升后下降,而爆堆高度总体呈下降趋势,但在空气间隔比例较大时会先减小后增加,爆堆坡面角会随着间隔段上部装药比例的增加而增加,但比例过高时则会下降。研究成果表明:爆堆形态随装药结构呈现出一定的变化规律,通过数值模拟方法,有效优化了装药结构,改善了现场爆堆形态,提升了矿山经济效益,可以为类似矿山生产提供指导。

基于神经网络的爆堆数值模拟力学参数确定研究

爆堆形态是爆破效果评价的重要指标,也是露天矿精准采矿的重要影响因素.为确定爆堆数值模型材料参数,首先,通过信标试验得到了典型岩块的位移与速度,并与先前建立的离散元数值模型进行对比.其次,在岩体节理敏感性分析的基础上,建立岩体形态参数、质点轨迹与节理参数的神经网络训练集.最后,基于训练好的神经网络,通过爆堆数据来反演岩体材料参数以能正确建立台阶爆破的离散元模型.研究表明:内摩擦角对爆堆整体形态影响最大也最为敏感,其次是体积模量和剪切模量,黏聚力和抗拉强度影响最小.台阶岩石运动速度大小与最小抵抗线有关,最小抵抗线越小其运动速度越快.基于联合神经网络建立了台阶岩体节理力学参数的反演流程,通过与实测值对比可知,大部分测点的计算误差均在10%之内,能够满足工程需要.

复杂条件下铁路超高边坡石方深孔台阶爆破施工技术

结合某铁路超高边坡爆破施工工程,阐述深孔台阶爆破技术的技术特点和施工工艺流程,并从爆破施工参数、钻孔作业、装药、堵塞、爆破网路敷设、爆破防护、设置警戒、起爆及爆破检查等环节对深孔台阶爆破施工技术操作要点进行详细分析。

抗滑桩爆破开挖引起多台阶顺层岩质边坡振动响应分析

为了研究临近抗滑桩施工爆破引起多台阶顺层边坡的振动响应规律,结合巫镇高速公路边坡工程,联合LS-DYNA和FLAC3D软件建立了抗滑桩爆破模型和多台阶顺层岩质边坡动力计算模型,分析了抗滑桩施工爆破荷载特征及其引起多台阶顺层边坡振动速度变化规律。结果表明,抗滑桩施工爆破最大荷载具有水平向小、竖向大的特点,其引起边坡坡面的振动响应特征表现为①坡体下部水平振速大于竖向振速,坡体上部竖向振速大于水平振速;②多台阶顺层岩质边坡坡面具有高程放大效应,且竖向振速放大率大于水平振速;③多台阶顺层岩质边坡内部具有“趋表放大效应”,坡体不同部位的“趋表放大效应”特征显著不同;④坡面下部水平向振速衰减率大于竖向衰减率,坡面上部竖向衰减率(放大率)大于水平向衰减率,各阶边坡坡脚处振动速度衰减率大于坡顶处衰减率。

深孔爆破断顶技术在深井冲击地压防治工作的研究与应用

针对冲击地压影响范围广、破坏能力强、发生频率高、防治难度大的问题,以李楼煤业1303工作面为工程背景,根据相关要求和现场情况制订了合理的断顶爆破工艺和钻孔布置方案。根据微震监测、应力监测和来压步距观测对1303工作面断顶卸压效果进行考察,实验结果表明:10^(4)J及以上能量事件频次下降明显,10^(3)J及以下能量事件频次增加,单位进尺释放能量值下降幅度达40.77%;预警总次数下降了33.33%,预警位置集中在距离断顶孔0~1.5、6.0~6.5 m区域;周期来压步距同比下降5.1%,平均围岩变形量同比减小40.9%,达到了破坏顶板完整性、缩短顶板悬顶长度、减小来压步距,以及释放岩层弹性能的目的,说明针对该工作面采取的卸压防冲技术效果明显,可以有效降低工作面的冲击危险性。

白云鄂博西矿24 m高台阶靠帮预裂爆破技术研究

为了确定24 m高台阶预裂爆破技术的关键参数,以白云鄂博西矿靠帮高台阶为工程背景,采用ANSYS/LS-DYNA3D软件建立了高台阶预裂爆破模型,确定了预裂炮孔间距,研究了不耦合系数对预裂爆破形成贯通缝的影响,并通过现场试验验证了预裂爆破设计参数的可行性。结果表明:当炮孔间距为1.5 m时,岩体内部可以形成完整的贯通缝,进一步形成完整的预裂面;当不耦合系数K=3.0时,预裂爆破效果较好;采用设计参数的预裂爆破能够在高台阶处实现一次爆破成帮。

露天矿山采空区塌陷爆破技术探析

露天矿山在采掘作业过程中形成了大量的采空区,由于采空区的性质比较特殊,对矿山正常的开采作业造成一定影响,处理不好容易引起采空区塌陷等安全事故。因此,在露天矿山生产中,加大采空区塌陷爆破技术的研究力度显得尤为必要。基于此,以A露天矿区作为研究对象,从台阶爆破机理、采空区爆破参数优化和爆破方案的确定3个方面,对露天矿山采空区塌陷爆破技术展开论述,以期对露天矿山生产安全性的提升有所帮助。

夏甸金矿硬岩深孔高效低耗凿岩爆破技术应用

为解决金属矿山巷道掘进爆破中存在的爆破炮孔利用率低、爆破成本高等问题,以及现场爆破调研得出的岩巷掘进水平低、投入高等问题,提出适用于硬岩巷道深孔爆破的分阶分段爆破技术,通过孔内分段爆破,缩短深部岩体的最小抵抗线,使炸药爆炸能量重新分布,降低炸药单耗;设置孔间延时,有助于增加爆破时的瞬态自由面,增大爆破破岩体积,提升炮孔利用率。现场实验结果表明,通过应用分阶分段爆破技术,爆破炮孔利用率可提高到91%以上,炸药单耗降低12.02%,爆破循环进尺提高47.52%。研究成果可以为类似硬岩巷道高效低耗爆破施工提供指导。

露天台阶爆破降低大块率及边坡稳定性研究

为了降低露天采场大块率,采取缩小钻孔间距、更换炮孔充填材料、改用底部起爆方式、增加炮孔堵塞长度、调整炮孔装药结构、优化起爆网路的方案,为研究调整后的爆破设计方案对边坡稳定性的影响,利用ANSYS-LS/DYNA数值模拟边坡在动载条件下的爆破振动速度,最后将研究方案用于工业试验。研究发现:当采场开采至最终境界时,采用调整前的爆破设计方案时,边坡的爆破振动峰值为21.12cm/s,采用调整后的爆破设计方案,爆破振动峰值为14.82cm/s,而允许的最大爆破振动速度为15cm/s;在开采112.73万吨矿石方量的工业试验过程中,调整后的爆破设计方案将采场矿石大块率降低了23%,且减少40.95万元炸药材料费和6.87万元炮孔间隔材料费。

加密孔控制爆破块度技术在河曲露天矿的应用

为了解决河曲露天矿白砂岩硬顶台阶爆破后大块率较高的问题,提出布设加密孔爆破控制技术措施,通过在普通炮孔之间增设不装药短孔的方式增加自由面,利用爆破应力波经过自由面反射形成拉伸应力波,从而提高破碎效果;分析了加密孔应力波的作用方式,通过进行现场试验对试验结果进行对比统计。结果表明:采取加密孔方案后,爆破平均块度从1244.4 mm×773.4 mm×707.9 mm降低至417.6 mm×281.5 mm×219.4 mm,加密孔方案在白砂岩台阶取得了明显的效果。

桑树坪煤矿岩巷掘进爆破参数优化

为有效保护钻装机组、提高出碴效率、合理提高循环进尺,在充分调研现有爆破技术的基础上,提出了以“中空孔直眼掏槽”为基础的爆破试验方案。通过爆炸成形中空孔双七眼掏槽爆破试验、下台阶双掏槽区直眼掏槽爆破试验、下台阶单掏槽区3步起爆爆破试验以及3步起爆法优化等确定了桑树坪煤矿岩巷掘进最优爆破参数,实现了爆破飞石距离小于15 m、大块率低、爆堆集中的目标,对移动受限的钻装一体设备、拱顶锚网支护具有明显的保护作用,每月掘进进尺能提高20~30 m。该试验方案有效解决了岩巷掘进效率低和爆破飞石抛掷远的问题,为煤矿岩巷快速掘进综合技术的应用提供了参考。

抛掷爆破对内排土场边坡稳定性影响的试验研究

针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破作用下内排土场高台阶边坡稳定性问题,利用相似模拟试验和数字散斑观测方法,研究动载作用下边坡的变形规律。试验结果表明:抛掷爆破可将煤层上覆大量岩石破碎抛掷到采空区,形成沉降漏斗,沉降约17cm,块度较为均匀;抛掷爆破产生的应力波具有很强的方向性,引起内排坡体与煤层底板原岩在交界处发生微小错动,边坡体整体向临空面发生水平位移,且发生沉降,坡体内部沉降位移最大。爆破引起内排土场边坡发生微小的位移,不会引起内排土场发生破坏性的滑移,坡体结构是稳定的。因此,应用相似模拟试验的方法研究动静载荷作用下坡体变形是可行的。

基于深孔预裂的球状药包爆破一次成井技术

为保证一次爆破形成垂深30 m的大断面天井,本文提出了基于深孔预裂的球状药包爆破一次成井技术。首先通过对预裂爆破作用机理分析,选取了炮孔不耦合系数为3.1、线装药密度为1.61 kg/m、预裂孔间距为1.3 m等预裂爆破主要参数;同时根据爆破漏斗试验和球状药包爆破特点选取了圆形布孔、球状药包爆破孔间距为2 m、分层高度为3 m、同层同段起爆、分层微差200 ms等球状药包爆破主要参数。最后根据所选参数在三道庄露天矿进行现场实验,实验达到了预期的爆破效果,证明该技术在深孔一次爆破成井可行,对类似工程具有一定参考价值。

楔形分段掏槽爆破减振效应研究

为研究隧道楔形分段掏槽爆破方法的减振效率,基于岩体微差破岩理论,推导楔形分段掏槽爆破参数的确定方法,并运用LS-DYNA3D程序对楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破时爆破近区应力波传播过程及质点振动速度进行仿真计算分析,结合数值模拟结果和工程实际情况,开展楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破现场对比试验,结果表明:楔形分段掏槽爆破中炮孔底部有效应力峰值和压缩破坏深度分别约为楔形常规掏槽爆破的1.64倍和1.66倍,槽腔更易达到设计深度;模型中岩体顶面和背面平均减振效率分别达到11.53%和22.45%,但侧面平均减振率仅0.21%;楔形分段掏槽爆破方法可将掏槽爆破振动强度降低30%以上,且施工效率略有提高.

超深孔一次成井微差爆破技术研究

起爆时差是超深孔一次成井爆破设计中的一个重要参数,合理设计起爆时差和起爆顺序,能够达到先起爆炮孔为后起爆炮孔创造良好自由面和补偿空间,实现筒状硐室分层、分段爆破的目的,并能降低围岩震动破坏。为合理选取起爆时差,基于超深孔微差爆破破岩机制,从理论上推导了一次成井预裂爆破延期时间,掏槽孔与相邻辅助孔、同分段辅助孔、相邻分段辅助孔的起爆时差等计算公式;同时提出了自下而上预裂爆破、先上下后中间光面爆破等6种一次成井起爆顺序。在华恒矿-650矸石仓,结合施工条件合理确定起爆时差等爆破参数,形成爆破设计方案。爆破过程中实现了分层、分段爆破,获得了良好的硐室成型,验证了形成的超深孔微差爆破技术是成功的,其结果对类似工程的实施具有一定的参考价值。

高边坡控制爆破技术的应用

在复杂环境下的深路堑石方爆破开挖中采用了高边坡控制爆破技术,根据工程特点,通过优化装药结构,采用孔内延时与孔外接力延时手段,减少了单响药量,降低爆破震动影响,取碍了良好的爆破效果。

钢铁企业中低温烟气余热用于制冷的研究

总结和分析了我国钢铁企业中、低温烟气余热回收利用情况。采用火用分析方法确定了不同温度烟气余热的合理利用方式,对利用烟气直接驱动的制冷机组提出了改进方法,以提高其热力系数和能源利用火用效率。介绍了热风炉烟气余热梯级利用方案,将烟气先用于制冷,再用于预热助燃空气和煤气。

爆破施工下小净距隧道围岩稳定性分析

针对辽宁地区某公路隧道的地质情况和施工条件,重点讨论了小净距隧道爆破过程对施工中围岩应力、位移和间距的影响。提出采用有限元法研究小净距隧道爆破施工过程中每步开挖围岩的应力应变状况,以此优化设计方案。爆破荷载以均布压力荷载的形式垂直于洞壁方向作用在隧道洞壁上。结合本隧道台阶法开挖过程提取8个关键点应力应变值。模拟结果显示,开挖前期拱腰受力明显,此后边墙底部应力增长迅速,两洞的内侧边墙应力都普遍大于外侧边墙应力,而应变矢量和最大处主要集中在洞顶。中岩柱左侧的应力应变始终大于右侧说明开挖过程对先行洞侧的中岩柱扰动影响最大,同时左洞中台阶开挖完毕后中岩柱两侧位移差逐渐增大说明中岩柱有膨胀破环的趋势。

分区分台阶深孔爆破技术在城市土石方开挖中的应用

城市中心爆破具有周边环境复杂,地下管线密集,安全风险系数高的特点,需采取特殊的爆破施工技术控制爆破有害效应。以汉阳人信汇A地块土石方控制爆破工程为背景,采用高效、安全的分区分台阶深孔爆破技术,在爆区距离被保护体20 m范围内的严格控制区域采用4 m的台阶,孔距2.8 m,排距2.5 m;在爆区距离被保护体20 m外的一般控制区域,采用8 m高的台阶,孔距3 m,排距2.8 m;施工过程中通过使用澳瑞卡高精度雷管、开挖减振沟和密目安全网覆盖等安全辅助措施,保证了周边构筑物及地下管网的安全,且大大提高了施工效率。

露天煤矿抛掷爆破振动效应的研究

通过对黑岱沟露天煤矿爆破的振动测试,对高台阶抛掷爆破的振动特点进行了分析。通过对爆破地震频谱的分析,发现爆破振动主频率较低,爆破地震持续时间接近3 s,并指出黑岱沟露天煤矿在此条件下爆破是安全的。