露天爆破中炸药单耗对岩石破碎块度的数值模拟研究

露天爆破中岩石破碎块度是钻爆、铲装、运输及后续工艺等综合成本的主要衡量标准,炸药单耗是其主要影响因素,而炸药单耗对破碎块度的研究一般采用爆破模型试验,但其存在成本高、试验结果误差大等缺点.为了优化炸药单耗来降低爆堆的大块率、平均块度,并预测实际工程块度,在爆炸破岩理论基础上,运用基础力学测试设备对模型材料进行了单轴抗压、弹性模量、断裂韧度等测试,标定RHT本构模型参数,通过LS-DYNA数值仿真软件和粒子流算法(SPH)构建了三维露天台阶爆破数值仿真模型,首次对爆破破岩数值模拟结果实现块度精准统计,并对爆破破岩块度随炸药单耗的变化规律开展了系统研究.研究结果表明:炸药单耗在0.23~0.79 kg·m^(-3)范围内,岩块最大尺寸均小于240 mm,其变化区域分为240、220、140 mm三个最大块度相近区和240~220 mm、220~140 mm两个明显下降区;随单耗增加,均匀性指数n呈波浪式减小,分形维数D与n的变化趋势相反,平均块度尺寸呈现先快速下降后缓慢变化的趋势;炸药单耗的块度分布拟合曲线采用G–G–S函数拟合,相关系数均在0.91~0.97间,其变化规律验证了通过SPH法来模拟岩石爆破和岩石破碎块度统计方法的可行性和准确性.研究结果对爆破破碎块度分布规律的完善及块度控制工程具有一定的意义.

基于可爆性分区方法的露天矿炸药单耗预测模型

露天矿山爆破作业要求矿岩爆破块度均匀,对岩体可爆性进行评价与应用是优化爆破设计、改善爆破效果的重要依据。在总结分析岩体可爆性主要影响因素的基础上,对司家营铁矿15个爆区矿岩物理力学参数和节理裂隙参数进行了聚类分析和相关分析。结果表明:可以采用抗拉强度、岩石密度、岩体完整性系数和平均节理间距4个指标对岩体可爆性进行评价;同时用蚁群算法优化BP神经网络对评价指标进行赋权,提出了基于加权聚类分析的露天矿岩体可爆性分区方法;然后结合钻孔信息与地质模型,使用距离幂次反比法插值得到矿岩可爆性分区块体模型;利用多元回归分析方法,建立了基于可爆性分区指标的炸药单耗预测数学模型,可为后续类似工况爆区矿岩爆破设计提供参考,对优化爆破设计工作具有指导意义。

岩体可爆性的模糊决策理论及炸药单耗预测

为推进岩体可爆性分级后的进一步工程实际应用,利用回归分析方法分析可爆性指标的相关性,最终确定以岩体的抗拉强度、密度、脆性指数、完整性系数4个基本不相关的参数作为评级指标;通过正交试验设计确定各评级指标的敏感性,并确定其权重;运用模糊决策理论对岩体进行可爆性评级,采用评级指标结合岩体基本质量指数,推出地下采矿浅孔爆破的炸药单耗预测公式,进一步推导出可爆性等级对应的炸药单耗预测区间。结果表明:模糊决策方法为岩体可爆性评级提供了一种新思路,同时也证明了权重分配与评级指标选取的正确性。现场爆破试验证明了炸药单耗预测区间的合理性,研究结果可为生产爆破和类似工程实践提供一定的指导。

炸药单耗对台阶抛掷爆破效果的影响研究

为研究炸药单耗的改变对台阶爆破抛掷效果的影响,以相似理论为基础,利用量纲分析法推导出了台阶模型试验应遵循的相似准则,在试验场采用一定配比的水泥砂浆制作了5个单排孔台阶模型,统计了爆破后的最远抛掷距离和有效抛掷率.模型试验结果表明:爆堆前部碎块主要来源于台阶模型中层,最远抛掷距离和有效抛掷率随炸药单耗的增加而增大,但增大的趋势逐渐变缓;当q>0.51kg/m^3时,有效抛掷率可以达到40%以上;当0.51kg/m^3<q<0.63kg/m^3时,抛掷率随单耗增大而增加,且增加幅度明显;当q>0.63kg/m^3时,抛掷率随单耗增大而增加的速率变小.

炸药单耗对赤铁矿爆破块度的影响规律数值模拟研究

通过在连续-非连续单元方法(CDEM)中引入朗道点火爆炸模型及岩体塑性-损伤-断裂模型,实现了赤铁矿爆破破碎过程的模拟。提出了5个评价爆破后块度分布特征的指标,分别为平均破碎尺寸(d50)、极限破碎尺寸(d90)、块体不均匀系数(d90/d50)、系统破裂度(Fr)及大块率(Br)。基于CDEM方法及上述5个评价指标,分析了改变炮孔直径、改变间排距等两种改变炸药单耗的方式对赤铁矿爆破块度的影响规律。数值计算结果表明:随着炸药单耗的增大,赤铁矿的破碎尺寸逐渐减小;相同炸药单耗情况下,改变炮孔直径的破碎效果略优于改变间排距的破碎效果。在双对数坐标下,随着炸药单耗的增大,平均破碎尺寸(d50)及极限破碎尺寸(d90)均线性减小;采用衰减型幂函数进行了拟合,给出了平均破碎尺寸(d50)及极限破碎尺寸(d90)与炸药单耗间的函数关系。随着炸药单耗的增加,块体不均匀系数(d90/d50)及系统破裂度(Fr)均逐渐增大,而大块率(Br)则迅速减小。当炸药单耗大于0.25 kg/t时,大块率(Br)已经小于0.5%;当炸药单耗超过0.6 kg/t时,大块率(Br)为0.0%。

上覆岩土条件下孤石爆破预处理炸药单耗实验

盾构机在风化花岗岩地层掘进会遇到高强度孤石,为降低施工风险、避免刀盘及刀具严重损坏,常采用地面钻孔爆破对前方孤石进行预处理,但其炸药单耗一般由经验公式确定,导致爆破效果不理想。结合实际工程对爆破块度小于30cm的特殊要求,采用爆破模型实验对炸药单耗进行研究。实验结果表明：满足特殊块度要求的陆地钻孔爆破炸药单耗是常规钻孔爆破的5.4-6.5倍;上覆地层厚度与炸药单耗呈线性递增关系;实验得出的炸药单耗是瑞典经验公式计算值的3.4-4.9倍。由此提出满足工程需要的炸药单耗修正公式,应用于实际工程并通过验证取得良好效果,为类似工程孤石爆破预处理炸药单耗的计算提供依据和参考。

露天铁矿爆破开采炸药单耗预测

以某铁矿爆破开采的炸药单耗预测为例,介绍了运用Kuznetsov和Rosin-Rammler数学模型在给定大块率情况下,所需炸药单耗的预测方法及其计算过程。根据使用经验,对在露天矿爆破开采中使用Kuznetsov和Rosin-Rammler数学模型进行爆破参数优化等提出了评价和建议。

炸药单耗对爆破块度分布影响的理论探讨

基于爆破块度分布的分形特征，从理论上推导了炸药单耗与爆破块度分布均匀性指数的关系，对爆破块度分布的预测具有重要的指导意义。

混凝土水下爆破炸药单耗试验分析

混凝土水下爆破需要的炸药单耗与露天爆破相比存在很大差异。通过10个混凝土试件陆地和水下爆破效果的对比分析,探讨了在25—30 m水深作用下炸药单耗的增量问题。得出在25 m左右水头时,为达到同样的爆破效果炸药单耗应较陆地爆破增加2—4倍。

长江航道水下炸礁工程炸药单耗优化研究

结合长江某航道水下炸礁工程,根据瑞典经验公式,初步确定该工程的炸药单耗值;之后通过现场正交爆破试验,确定了炸药单耗的合理取值为1.2 kg/m3,并运用ANSYS/LS—DYNA软件对正交试验的结果进行了数值模拟,模拟结果与现场试验较为吻合,验证了取值的可靠性与合理性。

降低中深孔爆破炸药单耗方法的研究

通过对影响炸药单耗因素的分析,提出了一种基于加权聚类分析的炸药单耗分级方法,进而提出了采用增加自由面个数、大孔底距小抵抗线的孔网参数、调整装药结构等有效措施,以达到降低中深孔爆破炸药单耗的目的。同时结合首云铁矿采空区处理的科研课题,更加有力地论证了以上有效措施的应用降低了中深孔爆破炸药单耗。

矿岩可爆性评价与合理炸药单耗的确定

本文建立了一种通过岩体天然裂隙平均间距、矿岩试样单轴抗压强度、容重及声阻抗来评价矿岩可爆性的方法，由此得出与被评价矿岩爆破性级别相关联的合理炸药单耗参数，实现了该参数由经验类比法选择向定量计算确定的转换。

爆破块度效应对炸药单耗的影响

通过对岩石爆破破碎过程的分析，推出了炸药单耗与各种爆破块度之间的定量关系式，并由此得出了平均块度增大一倍，炸药单耗减少一倍的结论．应用块度效应原理揭示了小抵抗线下炸药单耗随着抵抗线的减少而增大的实质。

洋鸡山金矿露天开采中深孔爆破炸药单耗的确定

本文给出了详鸡山金矿露天开采中深孔爆破炸药单耗的初步研究结果.为了确定该矿露天开采的矿岩爆破炸药单耗,进行了矿岩的可爆性和爆破漏斗试验研究并应用模糊理论对爆破过程中影响爆破作用的诸多不清晰性因素进行了模糊评判,从而初步得出了该矿矿岩露天中深孔爆破炸药单位消耗量.

深孔抛掷爆破节约炸药单耗的措施及方法

本文通过对影响深孔抛掷爆破质量因素的分析,总结出了在保证主要爆破效果不受影响的前提下,节约炸药单耗的措施及方法和爆破实践中应用的成果,提出了爆破设计实践中遇到的难题。

影响黑岱沟露天煤矿岩石台阶炸药单耗的因素

本文通过对黑岱沟露天煤矿影响岩石台阶松动爆破炸药单耗的因素分析,重点找出可以人为控制的因素,制定出节约炸药单耗的具体措施,从而控制爆破费用。

地下开采炸药单耗对机械破碎能的影响

结合矿山地下开采深孔爆破和矿石加工的实际情况,以炸药单耗和颚式破碎机耗电量为能耗指标,研究铁矿矿山地下深孔爆破炸药单耗的变化规律,分析炸药单耗对磁铁矿原矿机械破碎能耗的影响。研究表明,随着大块率和平均块度的增大,炸药单耗呈对数函数减小的变化规律,磁铁矿地下深孔爆破炸药单耗的合理区间为[0.624,1.032];炸药单耗增大会降低机械破碎能耗,二者近似呈二次多项式的变化关系;增加炸药单耗会改善磁铁矿可破性,达到降低机械破碎能的目的。

水下钻孔爆破炸药单耗取值优化研究

水下钻孔爆破设计与施工合理的炸药单耗取值,不仅有利于提高爆破效果,还能节约成本带来良好的经济效益。结合三峡-葛洲坝两坝间莲沱河段航道炸礁整治工程,以瑞典设计方法式为基础,研究水深变化对2号岩石乳化炸药爆速的影响规律,推导出基于提高爆破效果的水下钻孔爆破炸药单耗修正公式,利用修正后的公式计算出该工程的合理单耗值为1.6 kg/m^3。为了进一步说明修正公式的正确有效性,运用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟计算分析,计算出莲沱河段航道炸礁爆破工程的单耗值控制在1.55~1.6 kg/m^3时能够达到较好的爆破效果。修正后的公式计算出的合理单耗值略大于模拟计算结果,且两种方式计算出的合理单耗取值误差约3.2%,误差较小,验证了水下钻孔爆破炸药单耗修正公式的合理性和可靠性。

几种水下钻孔爆破炸药单耗计算公式的分析与比较

水下爆破需要的炸药单耗与露天爆破相比存在很大差异。分析了水下钻孔爆破单耗的影响因素,对国内外的几种计算公式进行了分析比较,提出了基于清渣设备能力的水下爆破炸药单耗计算的修正方法。

大型露天深孔台阶爆破炸药单耗选取的影响因素

为了取得很好的爆破效果,达到最佳经济效益,根据爆破炸药单耗是影响爆破效果的关键因素,且最低炸药单耗并不等于最佳经济效益的情况,分析了爆破单耗选取的影响因素。基于大型露天矿山深孔台阶爆破炸药单耗的选取,分析了岩石性质、岩石结构面、块度要求、炮孔排数、台阶高度、炮孔直径、装药结构、钻孔质量等因素变化对炸药单耗选取的影响,得出不同工程或者工程某个阶段爆破炸药单耗选取的侧重点,提出了在基准炸药单耗的基础上考虑影响因素后加入修正系数的一种选取方法,并把单次爆破时所需的单耗和工程整体单耗做了区分和联系,结合工程实例验证了炸药单耗选取时考虑各种因素后加入修正系数,可以有效地校准综合炸药单耗;校准后的炸药单耗,利于对爆破飞散物和爆堆的松散度和炮脚控制,不仅可以更好的实现爆破安全,而且能获得最好的经济效益,此大型露天矿山深孔台阶爆破炸药单耗的选取方法对类似工程有借鉴作用。