3种现场混装炸药耦合装药炮孔壁峰值压力计算

炮孔壁峰值压力是产生炮孔周围应力场的源头,是造成孔壁附近岩石破坏的强动载荷。对于耦合装药,炮孔壁峰值压力是由爆轰波碰撞孔壁而生产的,通常这种碰撞是斜碰撞,并不是正碰撞。基于这样的物理事实,通过对现有耦合装药孔壁压力计算方法行了评述,并提出斜碰撞的炮孔壁峰值压力计算方法。结果表明,爆轰冲击理论计算结果接近实测值和数值模拟值;引入斜入射系数可计算爆轰波斜入射时孔壁压力,爆轰波碰撞在炸药与孔壁的分界面上,在不同的入射角度下,作用在孔壁的压力是不同的。孔壁压力与炸药特性、岩体特性、爆轰波曲率半径、爆轰波入射角等有关。

不同堵塞条件下硬岩隧道直眼掏槽破岩效果数值模拟研究

为研究不同堵塞材料及堵塞长度对硬岩隧道直眼掏槽爆破效果的影响,依托工程实例,采用ANSYS/LS一DYNA仿真模拟软件建立三维数值模型,对5种不同堵塞条件展开研究。根据数值模型计算结果,对掏槽区域爆破裂纹拓展情况进行了定性分析,对典型部位的岩石受力情况进行了定量分析。结果表明:1)自由面岩石主要受拉应力作用产生裂纹,炮孔堵塞使得爆炸荷载整体作用时间延长,致使自由面上裂纹更加密集;2)位于炸药和堵塞材料之间空气段附近的围岩,先受爆炸应力波作用岩石被压碎,后受力在拉压应力之间多次转化,致使裂纹被放大,结合爆生气体发挥的“气楔”作用,使得裂纹几乎贯穿模型截面;3)炮孔堵塞后炸药段周围岩石受到的爆生气体作用应力值显著提升,比不堵塞时的炸药段周围岩石峰值应力高出1.31~2.34倍,炮孔堵塞使得爆生气体持续稳定发挥作用时的压应力值提高3.70~4.70倍;4)以黏土和水作为堵塞材料时,堵塞长度为40cm的直眼掏槽破岩效果优于堵塞长度为60cm的效果。研究成果可为优化硬岩隧道直眼掏槽爆破参数提供理论基础。

安庆铜矿深部矿体高阶段大直径深孔采矿应用研究

大直径深孔采矿是基于凿岩设备、爆破技术、机械化铲装等多方面技术发展而形成的高效采矿方法。在分析安庆铜矿开采技术现状基础上,阐述了矿山采用高阶段大直径深孔采矿技术的工艺布置。在原浅部采场VCR采矿法的基础上,按照大直径深孔采矿工艺要求对孔网布置、爆破方式、采场边界控制爆破等进行优化,提出了VCR法拉槽侧向分段崩落的回采方式。通过在矿山深部采场应用,取得了采场单日最大出矿量超过900 t、大块率控制在5%以内、充填体混入率小于8%的效益。安庆铜矿的大直径深孔采矿实践证明,该项技术是增加采矿量,扩大回采规模,提高劳动生产率和经济效益的有效途径,为国内外类似矿山应用该方法提供了借鉴。

中深孔爆破一次成井技术在会泽铅锌矿的研究与应用

天井施工在矿山生产过程中较为常见,其施工方法的适用性、科学性和稳定性直接影响着矿山安全高效生产和经营活动,传统的天井施工方法如普通法、爬罐法等存在施工周期长、成本高、安全性差等一系列问题,同时反井钻施工方法虽高效便捷,但其在较短距离天井的施工应用上设备转场工作量大且成本偏高,研究一种成本低廉、安全可控、效率偏高的天井施工技术尤为重要。本文采用中深孔爆破工艺进行短天井施工,通过理论计算和现场试验,对中深孔爆破凿岩、爆破等关键环节技术参数进行了深入研究和探讨。首先根据短距离天井的地质条件和施工要求,合理布置炮孔,确定爆破参数,而后根据前期理论成果进行现场爆破实验,观察爆破效果、收集数据并优化相关参数,最终形成稳定可控的短距离天井中深孔爆破一次成井技术成果,研究采用中深孔爆破一次成井技术,提高了短距离天井施工安全性、施工效率,同时有效降低工程成本,为类似矿山天井施工提供了宝贵的实践经验和理论指导。

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。

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。

急倾斜薄矿体浅孔留矿采矿法回采工艺研究

急倾斜薄矿体开采历来是国内外采矿界面临的重大技术难题之一。以图古日格金矿急倾斜薄矿体为研究对象,开展了浅孔留矿采矿法试验研究。详细论述了该方法的采准切割、凿岩爆破、通风、平场、出矿和采空区精细化扫描与安全处置等工艺。试验结果表明:浅孔留矿采矿法对于上下盘不稳固的急倾斜薄矿体开采是完全可行的,试验采场开采取得了采矿损失率和矿石贫化率均在15%以内、出矿品位3.32 g/t的良好技术指标。研究结果能够为类似开采技术条件的矿山提供参考。

深孔爆破降本增效措施应用与分析

为实现深孔爆破工程降本增效,以哈尔乌素露天煤矿为工程背景,分析了露天煤矿生产和爆破工程成本构成,提出AEO管理法、参数优化、智能化建设3个方面措施。生产现场结果表明:降本增效措施不仅提升了安全管理水平和爆破质量,也提高了职工职业技能水平。

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。

桑树坪煤矿岩巷掘进爆破参数优化

为有效保护钻装机组、提高出碴效率、合理提高循环进尺,在充分调研现有爆破技术的基础上,提出了以“中空孔直眼掏槽”为基础的爆破试验方案。通过爆炸成形中空孔双七眼掏槽爆破试验、下台阶双掏槽区直眼掏槽爆破试验、下台阶单掏槽区3步起爆爆破试验以及3步起爆法优化等确定了桑树坪煤矿岩巷掘进最优爆破参数,实现了爆破飞石距离小于15 m、大块率低、爆堆集中的目标,对移动受限的钻装一体设备、拱顶锚网支护具有明显的保护作用,每月掘进进尺能提高20~30 m。该试验方案有效解决了岩巷掘进效率低和爆破飞石抛掷远的问题,为煤矿岩巷快速掘进综合技术的应用提供了参考。

“深孔逆爆法”在开挖竖井施工中的研究及应用

竖井开挖施工面临着复杂的技术挑战和对安全的较高要求,而传统的施工方法已难以满足日益增长的对施工效率和安全性的需求。本文提出一种新型的竖井开挖方法“深孔逆爆法”,通过一次性钻孔和自下而上的分段爆破,优化了施工流程,减少了设备投入和工序交叉,还显著提高了施工安全性和工作效率。在某水库导流洞工程中,深孔逆爆法表现出良好的适应性和可靠性,通过精确的钻孔质量控制和高效的爆破流程设计,确保了竖井的开挖质量,在技术经济指标方面也优于传统方法,为竖井开挖工程提供了一种高效、安全和经济的新施工方法。

基于数码电子雷管的准楔形复式掏槽爆破试验研究

针对目前掏槽爆破中爆破效果不够理想、单循环时间较长等问题,于顾北矿北-1煤顶板轨道上山第三中部车场进行爆破试验,对原始爆破方案进行改进,并优化爆破参数。首次在井下岩巷掘进中引入数码电子雷管,用数码电子雷管代替煤矿许用普通电子雷管,增加爆破段别。根据岩石巷道现场情况,利用数码电子雷管能够任意设置爆破段别延期时间的优点,设计了2种准楔形复式掏槽爆破新方案。将3种方案的爆破效果进行了对比,发现炮孔利用率提高至96.1%,单循环进尺增加到1.78 m,在原方案的基础上提升了12.8%。结果表明:数码电子雷管的可靠性较高,并初步确定了炮孔利用率最高时的爆破段别延期时间。岩巷掘进中使用数码电子雷管,能够使爆破过程可控,除了掏槽孔外的其他炮孔有充分的爆破空间,增加单循环进尺,减少单循环时间,提升巷道成型质量,提高工作效率,具有良好的经济社会效益。

水下钻孔爆破应力分析与孔网参数优化

为探究水下钻孔爆破应力响应规律与最佳孔网参数的布置情况,研究水下钻孔爆破爆轰波传播规律,以提升水下钻孔爆破的设计水平。通过LS-DYNA软件,建立有限元分析模型,并设立多种工况条件下的爆破模型,研究了不同起爆方式、不同水深以及不同孔网参数条件下被爆岩石的应力变化,并进行分析比较,从中选择最佳模型。结果表明:孔底起爆应力传播快、时间长、对上部岩石破碎性好,而应力分布不太均匀;中间起爆应力分布均匀但最大应力不足;两端同时起爆时最大应力足够强但上部岩石的应力却是最小的。在不同水深条件下,水深变化对于岩石的峰值应力的影响较小,需着重考虑水深对炸药的影响。在不同孔网参数条件下,孔距、排距的改变会爆轰波的传播距离,应力变化与孔距呈负相关;增大填塞长度,能使炮孔内高压维持更久,且增大炮孔下方压力。可见,水下钻孔爆破中,水深对于爆破应力影响较小,而应对不同岩石性状应选用不同的起爆方式,同时孔网参数的选取也应当进行模拟验证,才能使爆破效果最好。

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。

铜绿山矿中深孔爆破参数优化试验研究

铜绿山矿深部开采顶板稳定性变差,采场拉底需跟进锚网支护,为减小作业顶板暴露面积,部分采场底部结构改平底式为堑沟式,上向平行孔改为上向扇形孔。为达到最佳的中深孔爆破效果,在深部采场探矿巷开展了中深孔爆破参数试验研究,以获得适用于现场实际的孔距、排距等爆破参数。基于利文斯顿爆破漏斗理论,先后进行了系列单孔、变孔距同段、斜面台阶爆破漏斗试验。通过试验数据的整理,得到试验条件下的药包最佳埋深0.72 m,孔间距1.6 m,最小抵抗线0.75 m。根据爆破相似律,确定实际中深孔爆破参数为:孔底距2.4 m,排距1.1~1.3 m,将其应用于-545 m中段5516上向扇形中深孔分段嗣后充填采矿法采场开展现场工业试验,取得了良好的爆破效果。

基于LS-DYNA的进路充填采矿法爆破对周围充填体的影响分析

焦家金矿采用下向进路充填采矿法开采时,矿体爆破对旁侧进路的充填体造成很大的影响。通过LS-DYNA软件建立二维平面模型,其外部尺寸为5.5 m×3.0 m,其中矿体尺寸为3.5 m×3.0 m,充填体尺寸为2.0 m×3.0 m,在矿体中建立一排炮孔,共4个,炮孔直径42 mm,孔距0.8 m,孔边距0.5 m。模拟下向进路充填采矿法开采,矿体单侧、两侧或三侧有充填体时,爆破对充填体的影响。为了充分研究不同孔边距对充填体的影响程度,还模拟了不同孔边距时充填体的破坏范围,获得充填体内有效应力变化规律及充填体内破坏范围,研究结果表明:应力波在矿体中传播比较快,而在充填体中传播的速度较慢;随着孔边距的逐渐增大,爆破导致填充物的失效区域也迅速减少。在实际生产中,应充分考虑充填体的破裂深度及破碎效果,焦家金矿采用下向进路充填采矿法的爆破孔边距应控制在0.3~0.7 m。

双空孔型直眼超深掏槽爆破在缓倾斜薄矿体中的应用

山西省吕梁地区沉积型铝土矿一般为缓倾斜薄矿体,存在矿石硬、围岩软特点,在采用楔形浅孔掏槽钻爆法采矿时,受钻孔的角度和装药结构影响,往往造成掘进循环进尺短、炸药单耗高,大块产出率高等问题。结合山西吕梁地区某铝土矿地下矿山,在作业面断面3 m×2.5 m上采用双空孔型直眼超深掏槽爆破落矿,直眼掏槽眼孔深2 m,辅助眼和周边眼孔深1.8 m,现场炸药单耗0.61 kg/t,较原楔形掏槽炸药单耗缩小0.12 kg/t,爆破进尺1.76 m,炮孔利用率97.7%,无粉矿和超过500 mm的大块,通过此次现场试验得出在缓倾斜薄矿体利用双空孔直眼掏槽替换常规楔形掏槽采矿时爆破技术指标得到明显提升。

杨林坳矿区中深孔爆破参数优化研究

为解决远景钨业杨林坳矿区在中深孔凿岩爆破落矿过程中施工难度大、炸药单耗高、爆破效果差等问题,通过类比国内外相近的中深孔落矿技术参数,结合矿区实际选定爆破参数合理范围,在不同分段进行现场爆破工业试验,根据爆破效果选择最优爆破参数。研究表明:切割槽的最优爆破设计为排距1.3 m,孔底距0.83 m,每排3、4孔交错布置;正排炮孔的最优爆破设计为排距1.4 m,孔底距2.3~2.6 m;正排炮孔第1排排距为1.8 m,第2排距为1.2 m,孔底距为1.6~1.8 m;爆破参数优化后,爆破炸药单耗控制在0.35 kg/t以内,减少了炮孔长度,降低了大块率。

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。

高地应力下扇形孔爆破损伤特性分析及优化设计

深部岩体具有高地应力的特征,给传统爆破开采方式带来了技术难度大、效率低、成本高等问题。为克服这些困难,采用LS-DYNA软件对扇形中深孔爆破过程进行数值模拟,研究地应力大小对岩体爆破损伤特性的影响。结合矿山实际开采条件,设计爆破试验方案。结果表明:在地应力作用下,岩石质点振动速度峰值和单元有效应力降低,爆破过程中的最大能量降低。使用响应面法,得到最小抵抗线和孔底距对力学响应的影响,并对其进行优化分析。孔底距为2.48 m,最小抵抗线为1.6 m时,获得了最佳的爆破成本和效果。本研究可为深部开采遇到的扇形孔爆破难题提供解决方案。