急倾斜薄矿脉中深孔爆破围岩夹制作用机理及定量表征方法

以甘肃某金矿急倾斜薄矿脉为工程背景,针对急倾斜薄矿脉中深孔爆破围岩夹制作用大,矿石贫损大的问题,采用现场调查、PMMA(有机玻璃)爆破模型试验与数值模拟相结合的方法,深入探究了薄矿脉爆破围岩夹制作用机理,提出并建立了围岩夹制作用的定量表征方法。开展PMMA爆破模型试验,分析了薄矿脉不同采幅条件下的爆生裂纹分布规律,结果表明:薄矿脉采幅减小,降低了炮孔周围爆破粉碎区以及破裂区的半径,抑制了爆破裂纹的发育。开展了不同薄矿脉采幅条件下的爆破数值模拟,结果表明:薄矿脉采幅减小,爆破自由面处反射叠加的爆破能量减小,爆破破岩的体积也相应减小,更多的爆破能量以动能的形式散逸不能有效破岩。基于爆破能量分析结果,提出了薄矿脉爆破夹制系数的定量表征方法,即采用半无限工况和窄幅工况下爆破自由面中心点处的总能量峰值之比来定义夹制系数,并用该指标来表征夹制作用的大小,进而通过采幅宽度和岩体力学参数建立了爆破夹制系数预测模型,为急倾斜薄矿脉中深孔爆破参数的优化设计提供了理论依据和技术支持。

某地下铁矿大型采场上向中深孔减震爆破技术研究

某大型地下铁矿山采用大结构阶段空场嗣后充填采矿法采矿,采用上向扇形中深孔爆破落矿。目前该矿开采水平距地表较近,为降低地下大规模生产爆破对地表产生的影响,开展中深孔减震爆破技术研究。基于爆破振动传播规律的理论分析,针对不同水平确定了单段最大装药量;提出了“V”型起爆以及电子雷管微差起爆的减震措施,在精细化施工的基础上减弱爆破振动波。经过现场实践表明,以上方案达到了减震爆破的效果,对同类型矿山具有参考价值。

切割井中深孔孔内分段爆破一次成井数值模拟

为分析中深孔孔内分段爆破一次成井的爆破效果,采用ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟软件,对孔内分段装药和不分段装药2种不同装药结构下中深孔爆破切割井处应力变化、损伤区域进行模拟计算研究。结果表明:孔内分段装药爆破时切割井中部两侧应力更集中,炸药爆炸产生的应力波更多的作用于炮孔顶部岩石处,使其受到的应力更大;分段装药时炮孔下层炸药首先起爆为上层炸药爆炸创造了良好的自由面,炸药爆炸产生的能量更多作用于岩石两侧及顶部,导致其损伤区域高度更高,模型底部产生的裂纹较密集,并且模型外侧边界处裂纹衍生的数量以及裂纹宽度和长度明显较高,证明孔内分段装药对切割井爆破一次成井具有更优的效果。最后,应用此方案在矿山现场成功施工1条高度为13.2 m、断面为2.1 m×2.2 m的切割天井,表明该方案具有较好的工程意义和推广价值。

基于Aegis的无底柱分段崩落法中深孔爆破过程模拟与应用

无底柱分段崩落法因其回采效率高、结构简单、安全性高等优势被广泛应用于地下金属矿开采,其落矿方式常采用中深孔爆破。针对传统无底柱分段崩落法中深孔爆破设计过程繁琐、模拟效果不够直观等问题,开展了基于爆破设计与分析软件Aegis的中深孔爆破过程模拟与应用研究。首先介绍了该软件的模块构成和功能,并梳理和总结了模拟分析流程;其次研究了利用模型边界限制爆破空间以及利用爆炸能量的交错状态校验孔网参数的两项关键技术;最后基于该软件对某地下矿山无底柱分段崩落法中深孔爆破进行了数值模拟。研究结果表明:单排炮孔内爆炸能量集中且充盈了整个爆腔,连续耦合的装药结构以及0.3 kg/t的炸药单耗设计较为合理;临排炮孔间爆腔壁呈相切的状态,可能存在排间能量不足以完全破碎岩体的情况,2.2 m的炮孔排距稍大;预测的多条进路爆破块度质量分布结果均出现大块占比偏高的情况,与现场的工程实践结果一致,并以其中一次爆破后的爆堆照片为例进行说明,其大块率达到了18.03%。结合Aegis软件的模拟结果,分析炮孔排距偏大可能是导致大块率偏高的主要原因。此外还对实验分段的6个开采进路进行了12次爆破试验并加以模拟验证,得到了基本一致的爆破块度质量占比结果,有效佐证了该软件的现场应用效能。

深部急倾斜薄矿体中深孔爆破夹制力量化分析

在深部急倾斜薄矿体中深孔爆破过程中,由于围岩的夹制力作用,在生产实践过程中往往存在“爆不开”或“爆太开”的情况,从而导致采矿损失贫化大等问题。针对某矿山的开采技术条件,基于PFC 2D数值模拟软件对深部急倾斜中深孔爆破过程进行数值模拟,量化分析深部急倾斜薄矿体中深孔爆破过程中有无围岩夹制力对爆破效果的影响,确定炮孔直径为65 mm,排距(抵抗线)为1.6 m。现场应用表明:爆破后效果良好,大块率较低,矿石贫化率为15%,采矿损失率为5%,炸药单耗为0.6 kg/t,数值模拟结果与现场爆破效果相近,相应的爆破参数可指导现场生产。

破碎矿体中深孔爆破一次成井技术

中关铁矿采场切割井施工原采用人工掘进等传统方法,但该法存在安全系数较低、作业场所环境差、劳动强度大且效率低等诸多弊端。随着采矿工艺技术的发展和提高,爆破一次成井法因安全性高、成井速度快、效率较高且经济实用逐渐被广泛应用。为提高中关铁矿切割井施工效率并降低掘进成本,根据中关铁矿实际情况,制定了中深孔爆破一次成井方案。通过研究中深孔掏槽爆破机理,确保爆破过程中有足够的补偿空间;装药孔和空孔呈交叉“正方形”布置,共23个,其中,13个装药孔,10个空孔,对不同类型的孔设置孔径和延期时间,并通过补偿系数的计算验证布孔方式的合理性;同时根据巷道爆破危害管理规定,确定了最佳爆破药量,最终实现了切割井爆破一次成井。现场实际应用表明,中深孔爆破一次成井技术在中关铁矿具有很好的适用性,提高了切割井成井速度和质量,减少了施工安全隐患,保证了矿山安全生产,同时为类似的切割井爆破工程提供了借鉴。

地下矿中深孔参数化布孔设计方法研究与应用

为解决地下矿中深孔布孔设计过程中人工交互主观性大、布孔调整繁琐复杂、孔底距均匀性难以保证等问题,提出一种地下矿中深孔参数化布孔设计方法。总体思路为:结合爆破边界空间约束和爆破参数要求,运用参数化布孔设计思想构建地下矿中深孔参数化布孔设计数学模型,并采用运筹学方法解算数学模型得到最优布孔设计。研究成果在数字采矿软件平台中开发实现,并应用于某地下矿中深孔布孔设计。试验研究表明:人工交互布孔孔底距标准差分别为0.08 m、0.10 m、0.07 m、0.07 m,参数化自动布孔分别为0.02 m、0.03 m、0.02 m、0.02 m,且布孔时间从4 h缩短至5 min。提出的地下矿中深孔参数化布孔设计方法极大地减少了设计技术人员工作量,最大程度保障了炮孔间孔底距均匀性,避免人工设计的随意性和易错性。

地下中深孔爆破的最佳减振延期时间研究

以地下铁矿扇形中深孔爆破为研究对象,对实际采集的爆破振动波进行全波段的频率分析,在Matlab拟合叠加分析的基础上,提出了以高频次子周期对应的半周期为最佳延期时间的方法,并进行了数值模拟与现场验证。研究表明:将爆破振动波主频对应的半周期进行错相相减,减振效果并不明显,甚至有振动增强的现象;孔间最佳延期时间主要与爆破振动波有效波段内所包含的高频次子周期相关。以高频次子周期确定延期时间准确性更高。多次叠加减振强度的大小仍与高频次子周期相关。只是在低叠加次数条件下,两者之间的敏感性不高,次高频次子周期也可以起到一定的降振效果。但是,随着叠加次数的增加,两者之间的关联性不断增强,故只有高频次子周期才有良好的连续叠加减振效果。

基于客观赋权物元分析的中深孔采场采空区稳定性研究

针对中深孔采矿采空区稳定性评价中随机性、动态性等问题,提出了一种基于改进熵权法与物元分析法的中深孔采场采空区稳定性评价方法。综合考虑了环境、地质及工程三个方面,选取了最大地应力等14个评价指标,利用改进熵权法对评价指标进行客观赋权,构建了客观赋权物元分析模型,制定了一套中深孔采场空区稳定性分级标准。以毛坪铅锌矿河西区H8矿体为研究对象,对沿矿体走向布置的中深孔采场采空区进行稳定性评价。采用数值模拟手段反演了中深孔采矿、充填过程,分析了中深孔采矿后采空区围岩的应力、塑性区以及位移结果,对比验证了中深孔采场采空区稳定性评价方法的可行性。结果表明,毛坪铅锌矿河西区H8矿体中深孔采场空区级别变量特征值为2.27,即B(较稳定)等级,结合现场设备能力及矿体形态,可进一步开展采场结构参数优化工业试验。该模型克服了评价指标权重分析主观性,结果准确,可指导中深孔采场结构参数选定及优化,保障中深孔采场安全高效回采,同时为类似地下矿山中深孔开采技术应用提供理论支撑。

地下矿扇形中深孔装药设计模型研究与应用

为解决地下矿扇形中深孔装药设计过程中人机交互设计存在的主观性大、炮孔装药能量无法均匀分布和装药效果难以定量评估等问题,提出了一种地下矿扇形中深孔装药设计数学模型。总体思路为:结合爆破边界空间约束和爆破参数要求,运用参数化装药设计思想构建地下矿扇形中深孔装药设计数学模型,采用运筹学方法解算数学模型得到最优化装药设计。研究成果在数字采矿软件平台中开发实现,并将构建的装药优化模型用于某地下矿扇形中深孔装药设计。试验结果表明,相似地质条件和装药条件下,2次爆破试验中,采用参数化装药设计现场出矿大块率明显低于人机交互式装药设计,装药设计时间极大地缩短,从4 h减少至5 min。地下矿扇形中深孔装药设计优化方法极大地减少了设计技术人员工作量,最大程度地保障了炮孔间装药能量分布均匀性,有效提高了爆破质量。

充填体下高分段中深孔采场一次成槽技术研究与应用

目的:下向高分段中深孔充填采矿法,作为一种新型采矿技术,主要适用于岩体质量一般至极差的矿体或深部高应力环境中的坚硬矿体开采。其关键技术在于如何快速构建切割槽,为爆破创造自由面和补偿空间。本研究旨在研发一种安全、高效的成槽技术,以提高深部厚大破碎矿体的开采效率。方法:本文提出了“分次成井+单次侧向爆破”的切割槽形成方法。为验证该技术方案的可行性,以三山岛金矿为工程依托矿山,结合数值模拟、理论计算方法,开展了现场工业试验。结果:研究表明,在深部矿岩不稳固且采用充填体构筑人工假顶的情况下,该方法能安全、高效地构建切割槽。结论:该方法不仅显著提升了凿岩爆破的安全性和效率,同时减少了爆破扰动,具有良好的爆破效果和广泛的适应性,为类似矿山切割槽的形成提供了重要借鉴。

智能采掘装备在阶段空场嗣后充填法中的应用

随着国民经济建设的快速发展,地下矿产资源需求量不断增大,金、银、铜、铁等战略性矿产资源是国民经济的基础。为满足国家工业生产需求,需要提升地下矿山的开采效率,由于阶段空场嗣后充填采矿法便于实现机械化开采,在我国地下矿山得到了日益广泛的应用,但目前阶段其仍然存在关键环节和重点部位用人多、智能化程度较低、安全风险高等问题,如何实现安全、智能、绿色、高效开采是亟需解决的问题。本文详细介绍了采准、切割、回采三个环节智能采掘装备的特点及应用,提出了阶段空场嗣后充填采矿法的智能采掘方案,并已将该技术成功应用于矿山实际生产,实现了凿岩穿孔智能化、天井掘进无人化,对推动我国智能矿山建设提供了重要的技术装备支撑。

中深孔采矿技术在铜矿峪矿中的运用研究

相比于露天铜矿的开采,地下铜矿的开采困难,需要大量的采矿技术和设备,因此,为了保证铜矿的生产和建设的安全,需要使用专业的先进的采矿方法。当前,中深孔采矿技术在矿山地下资源开发中具有更显著的应用前景,本文就中深孔采矿技术在铜矿峪矿的应用做了较详细的论述,对推动我国铜矿业的发展起到积极作用。

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。

爆破掘进在煤矿岩巷中的参数优化及试验研究

鉴于某煤矿60采区0420工作面掘进工程中存在人工效率慢的缺点,同时为了解决掘进难度高和不合理的爆破方式,基于BP神经网络设计,优化爆破参数,建立模型结构,进行现场试验,结果表明:工作面爆破开挖后,巷道成形基本保持完整,少数局部有超挖现象,数值都控制在100 mm以内,提高了掘进效率,保证了爆破效果。

中深孔一次爆破成井悬顶爆破处理技术研究

随着井下作业设备大型化、机械化的推进,普通法施工天井工艺将逐步被中深孔一次爆破成井工艺所淘汰,由于地质条件的多变性、中深孔凿岩偏斜率难以控制等问题,中深孔一次爆破成井偶尔会出现顶部未爆出而悬顶现象。为安全处理该问题,马坑铁矿运用药室爆破原理分析,确定合理的装药量,并经实际应用后,成功解决中深孔一次爆破成井悬顶问题,该处理方式解决井下天井悬顶处理难度大的问题,保证了矿山生产安全及稳定。

西沟矿采场不同地质区域中深孔爆破参数优化研究

本文根据西沟矿不同地质条件对爆破效果影响分析,结合采场开采台阶的矿岩种类、产状、断层、节理、裂隙、冻土层等复杂地质条件对爆破效果的影响和以往的爆破经验,进行矿岩可爆性分区,同时对采场各区域所采用的孔网参数、炸药单耗、装药结构等进行爆破参数优化。

深部大断面岩巷快速掘进技术研究

结合孙村煤矿深部大断面岩巷掘进,解决了液压钻车、侧卸式装岩机配套在岩巷掘进的关键技术问题,提出了适用于深部岩巷掘进全断面多重锚喷支护和中深孔爆破技术,实现了大断面岩巷全断面一次打眼、一次装药、一次起爆、一次支护的一次掘进技术,提高了深部岩巷工程质量,掘进速度提高30%以上。

急倾斜薄矿脉夹制作用下中深孔爆破模拟与参数优化

以内蒙古某金矿急倾斜薄矿脉中深孔开采为工程背景,采用经验类比、数值计算和现场试验等手段开展研究.分析了不同爆破参数下薄矿脉中深孔爆破围岩裂纹演化规律,得到了爆破孔网参数与爆破超欠挖百分比、爆破裂纹密度及围岩质点振动速度等指标之间的关系.结果表明:当孔间距为1.2~1.4 m时,爆破超欠挖面积趋于零;当抵抗线为0.8~1.0 m时,爆破块度较均匀;最优中深孔爆破参数为抵抗线1.0 m,孔间距1.2 m.现场中深孔爆破试验验证了本文的研究结果.

分层分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆破中的应用研究

主要介绍了复式三角形分层分段直眼掏槽、复式正方形分层分段直眼掏槽以及孔内微差分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆破中的对比试验情况。结果表明:复式正方形分层分段掏槽在试验井筒中有最佳的爆破效果,并应用现有岩石动力学的成果分析了这一试验结果的原因。此外,试验还表明最佳的炮孔深度接近于井筒的半径。