束状孔双漏斗爆破分段采矿法研究

采用束状孔当量球形药包(ESC)漏斗爆破分层落矿,爆破落矿的分层高度为单漏斗爆破的高度,且同一炮孔中需进行多次分层爆破,可造成分层爆破顶板不平整、塌孔等问题。基于束状孔爆破理论,通过现场试验,确定漏斗爆破参数,研发了束状孔双漏斗爆破分段采矿法。该方法矿块中布置平行束状炮孔,炮孔内分上下两层布置药包。药包同时起爆,爆破方向分别指向分段采场上部的凿岩硐室及下部的临空面,实现分段采场组合爆破漏斗水平落矿。一次爆破分段的高度为两组爆破漏斗深度及间隔距离之和。分段高度14~20 m,一次崩落爆破规模达10万t级,矿石回采率≥85%,贫化率≤10%,大块率<5%,采场生产能力≥2500 t/d。该方法解决了爆破过程中炮孔破坏问题,并增加了采场一次爆破的规模,极大提高了采矿效率。

不同抵抗线下地应力对漏斗爆破破碎的影响

地下深井开采中,高地应力对岩石爆破破碎有重要影响,然而高应力条件下岩石爆破破岩的机理尚不清楚。本文采用模型实验和理论分析方法,研究地应力对漏斗爆破破碎的影响机制。首先采用混凝土试块开展围压加载下漏斗爆破试验,研究不同抵抗线下漏斗爆破破碎特征;然后建立了考虑炮孔壁应力集中的三维理论模型,进一步研究了地应力作用下漏斗爆破破裂机理。实验和理论结果表明:1)抵抗线较长时(超过6 cm),爆破漏斗体积随着加载围压的增加而减小;2)加载围压对爆破破碎程度的影响随着抵抗线减小(小于5 cm)由抑制作用转为促进作用;3)在高应力加载方向上的径向压裂受到抑制,反射拉伸压裂受到促进;反之,在低应力加载方向上的反射拉伸压受到抑制,而径向压裂受到促进。减小漏斗爆破抵抗线长度和增加孔间距是利用地应力促进岩石爆破破碎的最佳途径。

单向压应力对砂岩漏斗爆破过程的影响

针对深部高应力条件下岩石爆破问题,开展不同单向压应力条件下的砂岩漏斗爆破实验,研究了静应力对漏斗爆破过程中裂纹网形成与扩展的影响.提出了爆破漏斗破坏分区的概念,即块状破坏区、过渡区、片状剥落区.分别分析了静应力对爆破漏斗三个破坏区的影响,进而阐明了不同静应力条件下岩石爆破破坏的特征.结果表明:静应力促进平行其自身方向裂纹的形成,抑制垂直其自身方向裂纹的形成,进而改变了裂纹网的形态;静应力促进平行其自身方向爆破漏斗破坏区的形成,对片状剥落区的影响最大,块状破坏区与过渡区次之,对垂直其自身方向的破坏区影响较小;当应力强度比达到0.15时,需要考虑静应力对爆破效果的影响.

王村铝矿用倒漏斗爆破法掘进溜井

王村铝矿掘进两条断面为2×4=8m^2,深21m的淄井,设计各钻11个深孔,并采用一次成井法。但由于是利用旧有的钻孔设备,作业条件又差,且钻孔技术不高,致炮孔孔口定位不准和炮孔偏斜过大,故改用适合于这种实际情况下的倒漏斗爆破法,从而安全地完成了掘进任务并取得较好的掘进技术经济指标。

露天煤矿煤层爆破漏斗关键因素研究

高寒地区露天煤矿爆破作业后产生的大块煤体在一定程度上加剧了露天煤矿运输设备损耗,大块煤体会在运输环节对胶带产生一定的破坏,更甚者会堵塞破碎站,进而严重影响露天矿正常生产。为控制露天矿爆破作业后的煤体大块率,提高露天煤矿经济效益,基于利文斯顿爆破漏斗理论,进行高寒地区煤层爆破漏斗实验设计,在理论分析的基础上进行了现场冻煤层爆破漏斗实验,揭示了高寒地区煤层爆破漏斗参数随不同装药结构、孔深、装药量的变化规律,最终采用灰色关联度方法分析出不同影响因素对效果指标之间的影响程度。结果表明:大块率的影响因素按照其程度从大到小依次为:孔深、装药量、装药结构;爆破漏斗半径的影响因素按照其程度从大到小依次为:装药量、孔深、装药结构;漏斗体积的影响因素按照其影响程度从大到小依次为:孔深、装药量、装药结构。

爆破漏斗体积测量方法比较与应用研究

针对传统爆破漏斗体积测量方法在测量精度和效率上的不足,对传统基准平面垂直断面法进行了改进,并以高峰矿深部矿体单孔爆破漏斗试验为例,分别采用三维激光扫描法与改进基准平面垂直断面法测量其体积,综合对比结果表明,三维激光扫描法在测量精度、效率以及操作性上均有较大优势。研究内容为爆破漏斗体积的精准测量提供了一种新思路。

基于爆破漏斗试验的单孔爆破损伤范围研究

基于岩石爆破损伤理论对单个炮孔的爆破损伤特点进行了分析,给出了形成爆破损伤区的损伤临界值、损伤判据以及测定损伤值的方法。在现场开展单孔爆破漏斗试验,利用钻孔声波波速试验测得炮孔周边岩石的纵波波速,并根据提出的损伤值测定法和损伤门槛值0.19判定爆破损伤区,对爆破漏斗和爆破损伤区的几何特征进行了定量比较与分析。研究结果表明,爆破损伤区体积大约是爆破漏斗的2.3~3.0倍。其中,爆破损伤区边缘至炮孔轴线的最大距离是爆破漏斗边缘至炮孔轴线最大距离的1.65~1.83倍;爆破损伤区深度是爆破漏斗深度的1.02~1.13倍。形成爆破漏斗对应的临界损伤值为0.63,是损伤门槛值的3.3倍。爆破损伤区远大于爆破漏斗,但其间有较好的几何相似性,工程实际可以根据单孔爆破试验形成的漏斗对单孔爆破损伤区进行预测。

某露天采场不同岩性台阶爆破漏斗试验研究

合理的爆破参数组对露天矿山的经济效益和生产能力意义重大。随着开采深度的增加,矿岩的差异性逐步显现,原本单一的爆破参数组已不再适用。为优化青海某露天采场不同岩性台阶爆破孔网参数,改善台阶爆破效果,基于利文斯顿爆破漏斗理论,针对采场三种不同岩性的矿岩开展系列爆破漏斗试验。得到了炸药的临界埋深、最佳埋深、最佳爆破漏斗半径等数据,并依据相似准则换算得到了合理的爆破参数组,孔距、排距和单孔装药量。现场应用结果表明,在炸药单耗降低的同时,爆破效果也得到了改善。

基于爆破漏斗试验在马坑铁矿VCR成井爆破技术中的应用

高位溜井的施工一直是一个技术难题,为简易、安全、高效地施工高位溜井,马坑铁矿拟采用VCR成井爆破技术,解决高位溜井施工环境差、通风困难等施工难题。以利文斯顿爆破漏斗理论为基础,对马坑铁矿进行单孔爆破漏斗试验,试验采用2#岩石乳化炸药,药量分别为150 g和300 g。试验结果得出药包最佳埋置深度及爆破漏斗半径,根据药包比例埋深及对应的漏斗半径,经单位炸药量爆破漏斗体积公式换算,确定VCR成井技术的炮孔合理间距、装药长度及孔底堵塞长度。

基于CWM和CM的长滩露天矿深孔台阶爆破岩体可爆性评价

在深孔台阶爆破中,对不同地质条件下的岩体按其可爆性进行分级,是进行爆破参数优选优化,确定合理爆破参数的前提,对提高矿区生产爆破效率,改善爆破效果、降低爆破成本具有重要意义。结合长滩露天煤矿爆破开挖实际,通过现场单孔爆破漏斗试验、岩体声波测试、室内岩石力学试验,获取了岩体体可爆性分级相关指标。基于组合赋权(CWM)和云模型(CM)的可爆性分级方法,对长滩露天煤矿剥离岩体的可爆性进行了分级评价。结果表明长滩露天矿正在剥离爆破的4个平台岩体可爆性为:1130平盘主要分布灰绿色粗砂岩,可爆性为Ⅲ级(中等);1115平盘主要岩性为黄绿色中砂岩,可爆性为Ⅱ级(较难爆);1100平盘是紫红色砂质泥岩,可爆性为Ⅰ级(难爆);1145平盘主要以紫红色泥岩为主,可爆性为Ⅲ级(中等)。

现场混装乳化炸药在地下铁矿的爆破漏斗试验及应用

针对杏山铁矿在掘进作业中“自动化减人、机械化代人”的技术需求,研制了乳化炸药现场混装设备用于掘进爆破。由于混装炸药与传统卷药在装药结构与敏化方式上的显著区别,为获取有效的爆破参数,根据利文斯顿爆破漏斗理论,制作混装炸药药包,对爆后形成的爆破漏斗半径进行测量并利用3D建模获得漏斗体积。通过爆破漏斗试验,得到了该类炸药在杏山铁矿矿岩区的爆破漏斗最佳埋深比为0.584,应变能系数为1.20 m/kg^(1/3),当孔内装药量为4 kg时,炮孔间距不宜超过1.13 m等技术参数,并应用于指导掘进爆破作业的参数设计。研究表明,爆破漏斗试验为杏山铁矿的掘进作业提供了有效的技术支撑。

基于爆破漏斗试验的深孔爆破参数选择

在采用深孔爆破回采时,爆破参数一般由炮孔直径推导的经验值确定,存在爆破质量偏低的问题。笔者进行了爆破漏斗试验,由单孔爆破漏斗试验得到装药质量为300 g的药包的最佳埋深为0.65 m,最佳漏斗半径为0.63 m;由变孔距多孔同段爆破试验得出最佳孔间距为0.9~1.0 m,最佳孔间距与最佳漏斗半径的比为1.43~1.59;由斜面台阶爆破试验初步得到最佳的最小抵抗线为0.41 m。基于爆破相似定律,计算得到直径65 mm深孔的最佳孔间距为1.7 m;考虑到斜面台阶爆破试验结果不理想,采用扇形布孔的孔底密集系数经验值(1.0~1.3)计算后,推荐深孔爆破排距为1.3 m。

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。

金山金矿掘进爆破参数优化及应用

针对金山金矿掘进爆破中存在的巷道超挖、进尺不达标和岩石过度破碎等问题,在-155 m中段进行了爆破漏斗试验,确定爆破参数范围,通过LS-DYNA数值模拟软件建立炮孔堵塞模型,根据不同延期时间的应力云图及全断面岩石损伤云图优化金山金矿的掘进爆破参数,最后进行现场试验验证全断面优化后爆破参数的普适性。结果表明:全断面优化后的掘进爆破参数能够满足矿山的生产要求,巷道断面平整,爆堆比较集中、岩石块度均匀,延期时间在100 ms以下能保证应力波的叠加,掘进爆破的平均炸药单耗从3.28 kg/m^(3)下降至2.92 kg/m^(3),降幅达12.3%;单位体积消耗雷管量从2.28发/m^(3)降为1.97发/m^(3),降幅15.4%。爆破效果较好,可在矿山推广应用。

玉龙铜矿爆破参数优化研究

为改善玉龙铜矿中深孔台阶爆破块度不均匀问题,优化中深孔台阶爆破参数。在玉龙铜矿现场开展斑岩型铜矿单孔爆破漏斗试验、多孔同段爆破漏斗试验以及斜面台阶爆破漏斗试验,得到斑岩型铜矿的药包最佳埋深、最佳爆破漏斗体积、最佳孔距以及最佳抵抗线等参数。结合利文斯顿爆破漏斗相似理论,计算并优化得到玉龙铜矿斑岩型铜矿的爆破参数,并在玉龙铜矿现场开展了工业试验。试验结果表明,玉龙铜矿斑岩型铜矿孔排距为6.0m×4.5m,炸药单耗为0.50 kg/m^(3),其爆破块控制较好。

多孔同段爆破漏斗形成机理的数值模拟研究

采用ANSYS/LS-DYNA非线性三维动力有限元软件,对岩石在多孔同段爆破作用下的应力分布与传播机制,进行了数值模拟。得到了不同时刻的应力分布云图和典型单元的应力-时间历程曲线,根据结果分析研究了应力波传播规律与爆破漏斗的形成过程,探讨了影响爆破漏斗形成的相关因素,并通过现场试验加以验证,试验结果与数值模拟结果相吻合。

基于爆破漏斗试验的大直径深孔爆破参数研究

根据利文斯顿爆破能量平衡准则,在安庆铜矿生产现场,进行了系列单孔爆破漏斗试验以及变孔距多孔同段爆破漏斗试验。对现场应用的两种炸药爆破漏斗特性曲线、爆破漏斗体积与炸药埋深及其与漏斗半径关系、爆破漏斗的最佳埋深与临界埋深、爆破漏斗的炸药单耗等内容进行了分析研究。据此,确定了与矿岩条件相匹配的炸药类型,计算选择了安庆铜矿采矿生产所需的大直径深孔爆破参数,推荐安庆铜矿1#矿体深部矿房采场大直径深孔爆破采用MRB乳化岩石炸药,钻爆设计参数为:单层药包重量:中间排孔29~34 kg;边排孔24 kg。单层药包最佳埋深:中间排孔1.78~1.89 m;边排孔2 m。分层装药高度:中间排孔1.23~1.44 m;边排孔1 m。分层爆高:2.5 m。最佳漏斗半径:1.69 m。炮孔间距:3.2 m。单孔控矿面积:10.24 m2。平均炸药单耗:0.33kg^0.365 kg/t。

爆破漏斗试验在一次爆破成井中的应用研究

根据利文斯顿爆破能量平衡准则,在一次爆破成井的应用现场进行了系列单孔爆破漏斗试验以及变孔距的多孔同段爆破漏斗试验,并在装药孔附近按不同的间距布置空孔,以观察实际爆破时的装药孔与平行空孔之间的间距关系;对2种炸药爆破漏斗试验结果的爆破漏斗特性曲线、爆破漏斗体积与炸药埋深及其与漏斗半径关系、爆破漏斗的最佳埋深与临界埋深、爆破漏斗的炸药单耗等内容进行了分析研究。据此确定了与矿岩条件相匹配的炸药类型,得到了试验地段一次爆破成井试验的相关参数选取依据。

爆破漏斗形成过程的SPH-FEM数值模拟

爆破漏斗形成过程分析对研究岩石动力破坏特性具有重要意义。基于光滑粒子流体动力学(SPH)理论,使用LS-DYNA软件,建立了爆破漏斗数值模型,模拟了爆破漏斗的形成过程。结果显示:爆破漏斗的形成经历了地表隆起、裂隙扩展和岩块抛掷3个过程;靠近自由面的岩体中有明显的斜向45°径向裂隙产生,表明此时爆破漏斗的形成主要受拉伸破坏控制;起爆瞬间,炸药周边岩体的运动速度较为均匀,随着爆炸的进行,沿竖直方向抛掷的岩块占据主导地位,在45°径向裂隙中的岩块速度最大,且炸药埋深在65 cm时爆破漏斗体积最大。

青藏铁路多年高含冰量冻土爆破漏斗的试验研究

在青藏高原多年冻土区的铁路建设中,大量多年高含冰量冻土需要爆破开挖。国内外科研人员针对多年高含冰量冻土的爆破研究较少。对青藏高原沱沱河地区某一高含冰量冻土爆破漏斗的试验和爆破试验方法进行了研究。通过研究冻土特性、装药量和爆破深度之间的关系,得出了单位药包的最佳埋深、最大体积,进而推导出了最佳爆破参数。