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。

浅孔诱导落矿小分段空场采矿法在某金矿的应用

针对某金矿矿岩节理裂隙发育、矿体稳固性差、采准工程掘进与支护困难、回采安全性差等问题,在局部矿体破碎区域开展了浅孔诱导落矿小分段空场采矿法试验研究,利用矿岩本身的力学特性和受人为工程控制的崩落应力场来崩落破碎矿石。详细介绍了该方法的采场结构参数,采切工程布置、拉底切割和落矿等工艺。现场应用表明:采用该方法开采,采场生产能力达127 t/d,采矿损失率为9.2%,矿石贫化率为14.6%,取得了较好的效果,对于该类矿体的安全高效回采具有一定的借鉴意义。

龙岩市非煤矿山顶板事故分析与管理措施

顶板事故在非煤地下矿山事故中占比最多,顶板管理是非煤地下矿山安全管理的重点和难点。统计分析龙岩市2008—2023年共15a的顶板事故情况,总结非煤矿山顶板事故的特点。研究得出,矿井爆破工艺技术水平低及在大暴露空间下进行作业是顶板事故原因。提出改善措施,将中深孔爆破分段崩落采矿法代替空场法,但受到矿石价格影响,该方法成本高,当前可行性低;通过推广应用凿岩台车、撬毛台车等机械工具,严格控制井下采掘作业空间宽度和高度等措施,加强顶板管理,努力实现顶板零事故。

黑山铁矿井下采场切割与回采过渡期损失贫化控制方法

针对黑山铁矿无底柱分段崩落法开采切割与回采过度期矿石损失贫化大的问题,分析了该时期盲区块产生及矿石损失贫化大的原因,认为下水平切割边壁对上水平布孔阻隔作用,生产中单方面考虑切割槽空间补偿作用而增大自由空间,忽略了切割边壁对上水平的后续影响,是造成扇形自由面失效形成盲区块的主要原因。由于大块主要聚集在放出体顶部,随着放矿的进行,大块提前到达眉线,不得不组织下一次爆破,导致二次矿量损失;同时,大块的存在导致其上部覆盖层小块废石沿着块体间空隙先到达出矿口,造成矿石贫化率较大。从消除盲区块与控制矿石损失贫化角度入手,根据上下水平切巷投影情况,明确了每种情况下的过渡关系,并根据上下两水平切割巷位置关系,提出了合理优化切割巷布孔参数及有效消除盲区块的矿石损失与贫化控制方法。通过现场实践,黑山铁矿井下采矿切割与回采过渡期矿石贫化率与损失率分别降低26.2%与29.3%,同时为类似条件矿山生产提供了借鉴。

基于模糊物元模型的中深孔爆破布孔优化研究

针对目前单一爆破布孔参数优化方法的主观性带来的误差或不合理等问题,提出了一种基于模糊物元模型与数值模拟相结合的中深孔爆破布孔参数优化综合评价方法。根据某矿实际条件确定出不同中深孔爆破布孔优化方案,利用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同方案的岩石爆破效果,分析其爆炸应力波与爆炸裂纹的扩展规律;结合数值模拟结果,采用模糊物元模型对爆破方案进行优选,最终确定平均有效应力峰值、大块比例、粉矿比例、钻孔量、装药量、进路顶板拉应力6个评价指标,优选结果表明:扇形炮孔数目为9孔时,关联度最大,为0.746,该方案爆破效果最佳。

黑山铁矿中深孔落矿大块成因及控制方法

针对黑山铁矿中深孔落矿大块率高造成的矿石损失贫化大及回采率低等问题,采用现场调研与灰色关联分析相结合的方法研究了井下大块主要成因。研究得出4个方面因素:(1)炸药单耗较小且起爆过程中存在串段起爆情况;(2)原崩落大块矿石得不到有效挤压破碎而堵塞出矿口;(3)中深孔成孔质量偏低;(4)覆盖层大块岩石提前混入崩落矿石堆。据此,提出了优化炸药单耗与最小抵抗线、分区段精细化出矿及加强中深孔成孔质量管理方法。通过现场试验,井下大块率降低了4%,回采率提高了1.32%,中深孔合格率提高了5%,实现了黑山铁矿中深孔落矿大块的有效控制,可为类似条件生产矿山提供技术指导与借鉴。

无底柱分段崩落法扇形炮孔爆破机理研究与应用

实验研究了试件强度与抵抗线对无底柱分段崩落法扇形炮孔爆破效果的影响,分析了有效爆破区域出现在孔底部位而不是孔口部位的原因,揭示了扇形炮孔爆破的方向性与顺势破坏效应,据此讨论了炮孔密集系数的合理取值范围以及孔底起爆的适用条件等;应用试验结果改进北氵名河铁矿扇形中深炮孔的装药结构与起爆顺序,试验区大块率从3·0%降低到1·8%·并杜绝了爆破“隔墙”现象的发生·

融冠1号矿中深孔爆破参数优化研究

在内蒙古兴业集团融冠矿业1号矿中深孔爆破之中,存在炸药单耗大、大块产出率高,影响出矿效率的问题。通过对施工管理和设计等方面地分析研究,针对现场情况从加强矿山地质编录工作和爆破施工管理,优化单位炸药消耗量、炮孔密集系数、最小抵抗线、孔底距和爆孔堵塞长度等方面提出解决问题的方法,使矿山单耗减15%左右,大块率减少0.8%,在矿山的实际生产中取得良好的效果。

扇形孔爆破落矿大块产生机理及控制研究

针对程潮铁矿无底柱分段崩落法井下扇形孔爆破落矿大块率偏高影响安全生产的现状,利用现场调研数据进行大块产生机理分析,得出大块分布规律,指出孔底距偏大是导致大块率偏高的主要原因,并针对性地提出2种扇形孔改进方案。通过相似模拟试验研究分析得出改进后的方案大块率大幅度降低,并指出大块率随着排距的降低而减小。通过数值模拟研究得出爆破应力波在相邻炮孔间的叠加效果,提出存在某种合理的范围,当相邻炮孔爆破应力波在这范围内相互叠加或碰撞时,应力可以得到几何倍数的增加;而小于这个范围时爆破应力却出现降低的情况;当超出这个范围时,应力波的叠加或碰撞程度表现得很低。在现场实施改进后的扇形孔布孔方案后,大块率得到显著的降低。

无底柱分段崩落法中深孔爆破参数试验

在调查程潮铁矿东区的工程地质条件和现有采矿结构参数的基础上,根据利文斯顿爆破能量平衡准则,应用现场系列爆破漏斗试验方法确定了程潮铁矿东区大结构参数条件下无底柱分段崩落法合理的中深孔爆破参数;并根据相关公式应用VB语言开发了计算爆破漏斗体积的可视化程序;试验结果表明1.4—1.7 m的炮孔排距、2.6—3.0 m的孔间距为程潮铁矿合理的中深孔爆破参数。

马鞍山2~#矿体无底柱分段崩落法结构参数优化研究

根据无底柱分段崩落法大间距采场结构参数理论,进行了三维单体放矿实验。根据数理统计方法,绘制了矿石放出体形态;利用Matlab拟合了放出体各轴向偏心率回归方程,得出了放出体主要形态参数。以马鞍山2~#铁矿为例,在分段高度为12.5 m的情况下,确定最佳进路间距为14.5 m、最佳崩矿步距为4.5 m。

无底柱分段崩落采矿法在那林金矿的试验研究

针对那林金矿矿体倾角缓、地质品位低、矿岩非常破碎的开采技术条件及矿山近年生产勘探出许多中厚矿体的具体情况,进行了中深孔无底柱分段崩落采矿法试验研究。介绍了无底柱分段崩落采矿法试验方案、回采顺序及回采工艺,探讨了与采矿方法相关的技术和管理问题。现场工业试验表明,无底柱分段崩落采矿法可以解决留矿采矿法采场作业不安全、放矿困难的问题,取得了良好的应用效果。

孔底起爆系统在深部铜矿的应用

深部铜矿采场落矿一直沿用传统的孔口起爆方式 ,存在大块率高、二次破碎炸药消耗量大和悬顶事故频繁等问题。采用孔底起爆方式后 ,大块率和炸药消耗量明显下降 ,有利于矿山生产效率的提高。本文概述了孔底起爆的现场试验 。

基于BP神经网络的沉积岩型矿山爆破开采成本的预测与控制模型

为改善新疆某铅锌矿采用无底柱分段崩落法开采的爆破效果及降低爆破开采成本,本文从该矿区特殊的地质条件和现有的开采技术水平出发,利用人工神经网络建立爆破过程中采矿成本的预测与控制模型,对单位炸药消耗量、扇形深孔排距、孔底距、崩矿步距等爆破参数进行优化试验。试验与模型预测结果表明:炸药单耗为0.85kg/m3、排距为1.75m、孔底距为2.1m、崩矿步距为5.25m时能够取得最佳效益;利用BP神经网络对采矿成本的预测与控制模型的方法,可准确地对爆破参数进行优化,为爆破开采参数优化设计提供新思路。

爆破振动对邻近回采进路与充填体稳定性影响的模拟

无底柱分段崩落法采矿过程中,为了研究确保扇形中深孔爆破振动对已有充填体与充填进路的稳定性,采用了ANSYS/LS-DYNA对爆破过程进行了模拟,分析了上部矿体开采所使用的中深孔爆破产生的振动对下部矿体中的充填体、充填进路的影响。数值计算结果分析研究得出:①ANSYS/LS-DYNA软件能够很好地模拟爆破过程,爆破后形成的块度均匀;②下部矿体中的1504 m水平充填巷道处的垂向爆破振动速度呈指数震荡衰减,水平向振动速度几乎无衰减,其最大振动速度为1.8 cm/s,小于其安全允许振动速度2.5 cm/s;③上部矿体中的1595 m水平采用无底柱分段崩落法进行采矿对下部矿体中的充填体与充填进路不会产生安全性影响。

大冶铁矿崩落法转充填法过渡区开采技术研究

大冶铁矿将崩落转充填开采的过渡区作为充填法试验矿块,根据矿山原有开拓系统的布置,将充填试验矿块从21#～34#进路划分矿房矿柱,采用浅孔留矿嗣后胶结充填法回收矿石,可有效提高矿石回收率,降低贫化率,实现崩落法向充填法的提前过渡,对于培养工程技术人员、调试充填系统有重要意义.同时,通过对大冶铁矿全尾砂物理性质进行分析,计算得到其充填倍线为5.9,可实现自流输送.

脆性材料有效爆破范围的试验研究

针对无底柱分段崩落法爆破中出现的问题,采用脆性材料对井下矿扇形炮孔爆破进行相似材料的模拟试验,试验揭示了扇形爆破的方向性与顺势破坏效应,可以指导矿山爆破优化设计,提高爆破能利用率,降低矿石贫化率。

云南金平长安金矿中深孔凿岩爆破参数优化研究

长安金矿1520 m以下由露天转入地下开采,1524 m分段挂帮矿采用无底柱分段崩落法开采,中深孔落矿存在眉线破坏严重、装药困难、大块率高等问题,严重影响了采矿生产安全和效率。针对上述问题,提出了相应的改进措施:优化采场结构参数和落矿参数,加强中深孔质量管理,改进爆破工艺。现场工业试验结果表明,1509分段1302-1305采场排距由1.5 m增大到1.7 m,矿石回采率为85%,贫化率为25%,大块率为5%,一次炸药单耗为0.33 kg/t。上述改进措施解决了中深孔凿岩爆破中存在的突出问题,改善了爆破效果,可为矿山中深孔落矿工艺的应用提供参考。

中深孔爆破在大冶铁矿的应用

通过对大冶铁矿狮子山采区的中深孔爆破落矿试验,阐述了地下采矿的中深孔爆破参数的选取,并结合实际情况进行了优化。在实施爆破过程中发现了一些影响爆破效果的问题,并对此提出了改进意见,从而提高了爆破质量。

龙首矿西二采区崩落法采场悬顶事故成因分析及处理方案比选

悬顶是无底柱分段崩落法回采过程中常见的生产事故之一,悬顶事故的出现不仅影响矿石的回收,还会给生产带来安全隐患。针对龙首矿西二采区无底柱分段崩落法采场发生的大规模悬顶事故进行了原因分析,得出矿山采用装1排炸药崩2排矿石的做法是造成悬顶事故发生和扩大的根本原因。同时提出了几种悬顶处理方案,并根据西二采区的实际情况对各方案的适用性逐一进行分析,最终采用侧向倾斜孔方案顺利将该悬顶崩落。实践证明,侧向倾斜孔方案是一种安全高效低成本的悬顶处理方法,可以作为矿山后期处理悬顶事故的首选方案。