Field experiment for blasting crater

A series of single hole blasting crater experiments and a variable distance multi-hole simultaneous blasting experiment was carried in the Yunfu Troilite Mine,according to the Livingston blasting crater theory.We introduce in detail,our methodology of data collection and processing from our experiments.Based on the burying depth of the explosives,the blasting crater volume was fitted by the method of least squares and the characteristic curve of the blasting crater was obtained using the MATLAB soft- ware.From this third degree polynomial,we have derived the optimal burying depth,the critical burying depth and the optimal explosive specific charge of the blasting crater.

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。

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。

束状孔分层落矿采矿方法研究

针对球形药包分层崩落采矿法落矿分层厚度小、采场生产能力较低的问题,基于束状孔爆破理论,研发束状孔分层落矿采矿方法。束状孔爆破具有增强破岩作用的爆破效应。4~5个炮孔组成的束状孔,采用当量球形药包装药,爆破分层高度为单孔球形药包爆破的2~3倍。束状孔分层落矿采矿方法采用束状深孔当量球形药包漏斗爆破,束状炮孔间距7~8 m,采用普通工业炸药爆破。每次分层爆破落矿高度5~8 m,贫化率8%,损失率10%,大块率<5%,采场生产能力1 800~2 400 t/d。与单孔球形药包爆破VCR法比较,大块率降低10%~20%,采场生产能力提高1倍以上。束状孔分层落矿采矿方法是一种适用于厚大矿体、中厚急倾斜矿体的大规模高效开采方法。

钙质砂场地爆炸成坑实验与数值模拟研究

为了建立钙质砂场地爆炸成坑效应的计算方法,首先在开挖出的钙质砂模型场地开展了不同当量、不同埋深的野外爆炸实验,然后基于有限元与光滑粒子流耦合算法建立了适用于钙质砂爆炸成坑计算的数值模型,并分析了炸药形状和土体参数对爆坑形态的影响,最后建立了适用于钙质砂场地中的爆坑计算公式。结果表明:埋置爆下,钙质砂场地爆坑尺寸大于硅质砂土中的爆坑尺寸;光滑粒子流算法能较好地揭示钙质砂场地中爆坑轮廓的形成机理;炸药形状和土体密实度等参数对于钙质砂爆坑形态具有不同程度的影响,拟合得到的钙质砂场地接触爆和埋置爆抛掷型爆坑尺寸计算公式,可较好地预测不同爆炸当量作用下的爆炸成坑尺寸。

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。

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。

高纬高寒地区冻土爆破效果优化研究

针对高寒高纬度地区不同冻土厚度下爆破块度大块率高的难题,在乌努格吐山铜钼矿冬季低温下进行爆破漏斗试验。根据试验结果利用利文斯顿爆破漏斗理论确定了冻土装药参数与爆破漏斗参数之间的关系,计算出冻土层的变形能系数,分析了不同冻土层厚度的爆破漏斗特性曲线。在装药量为4 kg时,冻土临界深度为1.3 m,最佳埋置深度为0.84 m,变形能系数为1.06;在装药量为8 kg时,冻土临界深度为1.7 m,最佳埋置深度为1.2 m,变形能系数为1.05;在装药量为12 kg时,冻土临界深度为2.2 m,最佳埋置深度为1.34 m,变形能系数为0.95。根据爆破立方根定律,推导出适用于现场冻土区的最佳装药参数,经过对不同冻土层厚度多种爆破参数下爆破效果对比分析,采取“分区域,分阶段”原则优化爆破效果,对于弱冻层区域采用减小堵塞长度并增加装药高度的方法提高爆破质量;对于强冻土区主爆孔周围增加辅助孔来降低冻土层大块率。总结出适用于高寒地区随冻土层厚度变化的爆破参数优化方案,爆破效果改善明显,在很大程度上降低了冻土层爆破后的大块率产出,提高供矿率。

液态CO_(2)相变破岩时相邻天然气管道防护研究

在随州城市综合管廊基坑开挖工程中,保护相邻天然气管道不受到破坏十分关键。为此,首先开展乳化炸药和液态CO_(2)相变破岩的爆破漏斗试验。一方面基于FARO Focus~S 150型三维激光扫描仪和Split-Desktop 4.0软件对开挖后的漏斗形状和块度进行分析,另一方面基于NUBOX-8016型测振仪分析振动频率和峰值质点振动速度(PPV)的衰减规律,通过线性拟合方法获得适用于该工况的萨道夫斯基公式。其次使用拟合得到的萨道夫斯基公式理论计算相邻天然气管道的最小安全距离。最后基于LS-DYNA建立三维数值模型对理论结果进行验证。试验结果表明,单根DM95-2.5液态CO_(2)致裂管相变破岩产生的爆破漏斗直径和深度分别为1.14 m和0.59 m,爆堆块度主要分布在4~15 cm之间。液态CO_(2)致裂技术相比乳化炸药具有更强的破岩和改善块度均匀性的能力,此外在减灾方面具有更大的优势。数值模拟结果表明,根据拟合的萨道夫斯基公式确定液态CO_(2)相变爆破参数是可靠的。研究结果对于同类工程具有重要的参考价值。

VCR法成井技术及关键控制点

目前地下矿山溜井均采用手工钻机施工,其施工环境要求操作人员到狭隘的溜井内部作业,通风存在一定的困难,又是高空作业,而且在爆破后工人再次进入溜井内部作业前,浮石无法提前处理,安全风险非常大。为解决此问题,马坑铁矿提出了VCR法爆破成井技术施工,该施工方式的特点是在上部硐室垂直向下施工大直径深孔,利用利文斯顿爆破漏斗原理分次爆破,每次爆破高度约为2~3 m,最后一次贯通破顶爆破4~5 m左右。该天井施工方式已在矿山内大面积使用,现对VCR法成井技术及关键控制点进行总结。

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。

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。

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。

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。

束状孔炮孔最佳间距的研究

束状孔炮孔的间距是决定束状孔爆破破岩有效性的关键因素。根据哈里斯模型,采用爆破漏斗试验的方法确定岩石极限抗拉应变值T,计算相邻两炮孔孔间距:b_(e)=(3.76~6.6)d 0;分析束状孔空隙率对炮孔联通性的影响,当束状孔内炮孔间距b_(e)≤5d 0时,束状孔内炮孔在爆破过程中可实现完全连通;通过爆破漏斗模型试验,建立爆破漏斗模型,爆破漏斗体积最大时的炮孔间距b_(e)=5.5 d 0。综合试验结果,束状孔合理炮孔间距b_(e)=(5~5.5)d 0。

钢筋混凝土中爆炸破坏效应数值模拟分析

根据钢筋混凝土介质在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏特性,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,使用能够反映拉伸破坏的Tayler-Chen-Kuszmanul(TCK)和反映压缩破坏的Holmqust-Johnson-Cook(HJC)材料模型,通过建立分离式钢筋混凝土有限元模型,进行了钢筋混凝土在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏效应的数值计算分析.数值模拟能够很好地模拟钢筋混凝土内部爆炸时中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏及漏斗坑形成过程,且与试验结果和理论计算吻合较好.同时,由于钢筋的增强和止裂作用,钢筋混凝土中爆炸漏斗坑成阶梯型,且其破坏范围远小于混凝土介质.

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。

新桥硫铁矿凿岩爆破参数优化试验研究

为优化新桥硫铁矿的凿岩爆破参数及爆破工艺,开展了系列单孔爆破漏斗试验。根据爆破漏斗试验的结果,选择不同凿岩参数,在新桥硫铁矿W523和W525采场进行了现场工业试验。利用BP神经网络对工业试验结果进行优选,以得到更为合理的爆破参数。综合分析,最终推荐矿山凿岩爆破参数为:炮孔排拒(最小抵抗线)1.1 m,炮孔间距1.3 m,炸药总单耗0.456 7 kg/t。实际应用表明,选择的凿岩爆破参数合理,极大地降低了生产成本。