露天水孔底部间隔装药爆破试验获得成功

利用炮孔中的水作为介质垫层进行的间隔装药爆破试验 ,在首钢矿业公司获得成功。首钢矿业公司从本矿体的实际情况出发 ,先后在大石河铁矿的 5个采区进行了 1 2次 2 84个炮孔的水孔间隔装药爆破试验 ,取得了良好效果。水介质间隔装药爆破试验的成功 ,具有重要的经济意义。由于炮孔下部间隔部分不装炸药 ,单孔装药量可减少 1 5%左右 ,单孔炸药费节省近百元。首钢矿业公司每年要穿爆 3万至 3 .5万个炮孔 ,全部采用水介质间隔爆破 ,年效益在 3 0 0万元以上露天水孔底部间隔装药爆破试验获得成功@刘承军…     

煤矿下山巷道水与空气不耦合装药爆破技术对比研究

为了提高三级煤矿许用炸药能量利用率,改善爆破破岩效果，保证开采区的工作效率，对不耦合装药结构进行优化，以理论推导的方式分别得出空气不耦合与水不耦合装药系数对爆生气体准静压力的影响，并进行了对比分析；通过实验室爆破模型试验研究水和空气径向不耦合分别作用下爆炸应力波的传播分布特性，分析峰值应力与测点到炮孔比例距离、不耦合系数之间的关系，并与理论分析对比验证。结果表明：当不耦合系数相同时，炮孔处水不耦合装药爆炸应力波峰值高于空气不耦合装药，随着不耦合系数的增加，炮孔处爆炸应力波的峰值应力减小；模型试验测得同一测点的水不耦合装药峰值应力是空气不耦合装药峰值应力的1.15~1.52倍，峰值应力作用时间长于空气不耦合装药，同一测点水和空气不耦合装药结构测得的应力波及其峰值应力均随不耦合系数的增加呈负幂函数衰减，且空气不耦合装药时衰减得更快，与理论分析一致；贵州某煤矿下山巷道，于梯形掘进断面实施传统空气不耦合装药结构掏槽爆破，效果不甚理想，运用水不耦合装药爆破技术，提高了炮孔利用率，减小了岩石破碎块度，使爆堆集中，显著提高了岩石破碎效果与出渣效率。     

底部空气柱爆破技术在海南铁矿的应用

通过使用空气间隙器实现孔底（超深部分）不装药的爆破技术，达到降低孔内爆炸压力，减缓炸药作用时间。实现提高爆破质量，降低炸药单耗，从而证明利用空气间隔器实现底部空气柱爆破在海南铁矿的应用是成功的。     

节理发育岩体巷道掘进爆破数值模拟与应用研究

节理面、软弱夹层和断层等地质不连续面是影响巷道掘进爆破效果的重要因素。根据岩体中应力波的传播理论,以某煤矿轨道下山为工程背景,利用LS-DYNA软件对倾角为68°、宽度为3 cm的节理岩体巷道掘进掏槽爆破进行模拟分析,验证了理论分析中节理面对爆炸应力波传播的影响。结果表明：节理面破坏了岩体的整体性,其背爆侧岩石破碎较弱,而迎爆侧由于节理的反射作用岩体破碎加剧。提出了掏槽孔中心直眼采用孔内间隔延期装药结构和?35 mm的炸药以增加掏槽爆破能量,合理布置炮孔、减少节理面附近炮孔装药量,并辅以增加炮孔深度、提高堵塞长度和质量等措施,延长了爆炸能量作用时间,提高了爆破效率。现场应用取得了良好的效果。     

基于正交试验的小断面巷道掏槽爆破参数确定

为了提高云南省某锡矿小断面巷道掘进炮孔利用率，降低炸药单耗，基于正交试验的原理，对角柱形掏槽爆破参数进行优化。经分析确定，以装药量、装药孔距空孔的距离、空孔孔径和填塞长度作为试验因素，炮孔利用率和槽腔体积作为试验指标，每种因素取3个水平；通过极差和方差分析研究不同因素对试验指标影响的显著性，确定试验因素的最优组合。研究结果表明：对于小断面巷道掘进角柱形掏槽，当空孔孔径为70 mm，装药孔距空孔的距离为10 cm，装药量为3 kg，炮泥填塞长度为20 cm时，掏槽能够取得良好爆破效果，经过多次现场巷道掘进试验验证，炮孔利用率可由80%提高至93%以上。     

空气间隔装药爆破模型在矿房回采中的应用

针对矿房回采时连续装药爆破造成的大块率高、振动大的问题，建立了4种不同空气柱长度和不同装药量的空气间隔装药结构爆破数值模型。通过分析各装药结构爆破时炮孔内与崩矿自由面上的爆炸应力场，得到在一定工程范围内，装药量相同的情况下，有效应力随空气柱长度的增大而减小；当空气柱长度相同时，装药量越大，有效应力越大；应力峰值呈现出在装药段处最大、空气段处减小及空气段中部应力最小的规律，与理论分析基本吻合。运用Von Mises屈服准则判断是否发生破坏，并通过分析自由面上质点的振动速度来反映爆破效果，选出最佳装药结构方案。     

断层对深孔聚能爆破煤层增透的影响

针对断层构造对煤层深孔聚能爆破增透效果和安全性的影响,本文在理论分析、数值模拟和现场试验研究基础上,分析了断层对爆破增透煤体裂隙生成和发育的影响,从瓦斯赋存和爆破能量传播探讨了断层对爆破安全性的影响.数值模拟结果验证了断层对爆破裂隙扩展和应力波传播的影响.现场试验表明,断层影响区爆破孔增透效果是未受断层影响区域的2.60倍,断层构造带容易造成冲孔现象,对爆破安全性有重要影响.      

大直径深孔爆破防冲技术的研究

本文通过对大直径深孔爆破填塞材料运动规律的研究。选择合理的填塞材料和装药填塞方式,以防爆破冲孔现象的发生,提高爆破能量的利用率。     

大红山铜矿巷道掘进光面爆破参数优化

针对云南大红山铜矿巷道掘进施工过程中存在装药量不合理、炮孔布置随意而产生的巷道超欠挖严重及爆破后的围岩破碎难题，通过理论公式计算线装药密度、炮孔间距、光爆层厚度来优化周边孔参数，同时改变周边孔装药结构为轴向不耦合空气间隔装药。结果表明：超欠挖状况在使用优化的爆破方案后有所改善，炮孔利用率从81%提高到了87.7%，眼痕率从53.3%提高到了80%，提升炮孔利用率且爆后轮廓面光滑平整，进而提高了施工效率。     

预埋PVC管炮孔影响爆破效果浅析

在拆除爆破施工工程中,利用预埋PVC管作为爆破拆除的炮孔,可以有效的节约钻孔时间及成本,但其爆破效果并不能满足预期效果。针对该问题,根据炸药在PVC管中应力波的传播规律,对PVC管弱化爆破效果进行理论分析,掌握管壁材料波阻抗对孔壁初始压力的影响。利用数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA及现场试验,将钻孔和PVC管爆破过程进行对比研究,得出使用PVC管时需要额外消耗约10%的炸药,因此根据不断的现场试验,确定使用PVC管时需要增加单孔药量为50g左右。     

露天爆破大块控制试验

露天矿产生爆破大块受炮孔间距、炮孔排距、爆破方法、装药方式、充填距离等因素控制。以某露天钼矿为例,应用经验公式设计、爆破漏斗试验及爆破工业试验,确定了炮孔排距、间距、装药方式、起爆方法和充填方式,改善了爆破效果。试验发现,同时应用孔间和孔内微差是改善爆破效果的最有效方式,后排应用孔间或孔内微差时爆破后震较大。     

新城金矿阶段空场嗣后充填法开采大直径深孔切槽爆破方法

在阶段空场嗣后充填法开采过程中,如何形成回采爆破的初始补偿空间是成功应用该采矿方法的关键。阶段空场嗣后充填法在进行切割拉槽爆破时,受到围岩的夹制作用,极易造成切割槽爆破欠挖甚至出现爆破失败的问题。以新城金矿为工程背景,采用无切割井大直径深孔爆破方法形成切割槽。对比分析传统的垂直深孔后退式分段爆破拉槽方法与“品”字形后退式分段爆破拉槽方法,结果表明：当采用“品”字形后退式分段爆破拉槽方法时,既利用了采场下部的自由空间,又利用了由于“品”字形布置所创造的超前自由面和中央补偿空间,可以显著提升无切割井深孔爆破的效果。在此基础上,优化了新城金矿阶段充填法开采过程中大直径深孔切槽爆破的孔网参数。综合分析结果,确定了新城金矿大直径深孔切槽爆破一次爆破高度为3.6 m,炮孔直径为100 mm,炮孔的排间距和孔间距均为1.5 m,爆破边孔距离爆破边界为0.5 m,并在切割槽中央设置4个空间补偿孔,改善“品”字形后退式深孔切槽爆破的效果。     

巷道压顶光面爆破裂隙扩展模拟及参数优化

为了优化爆破孔网参数,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立光面爆破的炮孔爆破数值仿真模型,以压顶光面爆破孔网参数变量控制模拟爆破裂纹扩展。研究结果表明：巷道压顶光面爆破孔网中设置诱导控制孔,能够有效诱导爆生裂纹的定向扩展,有利于提高光面爆破的巷道壁光滑平整度;在压顶光面爆破中,诱导控制孔的应力时程曲线拉应力表现突出,有利于诱导裂隙的扩展演化,单元受压时诱导控制孔表现为卸压应力状态;以裂隙的演化扩展曲线为评价指标,在孔网参数中添加诱导控制孔,周边孔间距取900 mm时裂隙形成的巷道壁光滑整齐,可提高光面爆破在此类地质条件下的适应性;当光爆层的爆破孔网参数采用间隔布置诱导控制孔时,工程中爆破孔间距以900 mm左右为宜。     

掏槽孔超深深度对爆破效果的影响

煤矿岩巷钻爆施工中,速度的关键在于掏槽。随着岩巷掘进工程量不断增大,虽然炮孔深度逐渐增大,但是掏槽孔超出普通孔的长度并没有改变,基本保持在200 mm及以下。针对掏槽孔超深与炮孔利用率这一问题,本文在超深系数η的基础上,引入裂隙区重合度φ的概念,利用数学建模方法,分析了不同超深深度爆破时的岩石应力状态,建立了超深深度及岩石碎胀系数之间的关系,并确定了掏槽槽腔主要参数的计算公式及取值范围,发现存在最优掏槽孔超深系数η和裂隙区重合度φ,使得炮眼利用率最高。利用LS-DYNA数值模拟分析了掏槽孔超深爆破时爆炸应力波的传播规律和孔底岩石的受力特征,并比较了200、300、400和500 mm不同超深深度的应力波强度变化特征并应用于岩巷掘进现场,对比了超深爆破方案和普通爆破方案的单循环进尺、炮孔利用率、眼痕率及大块率等爆破效果指标。结果表明,当超深深度为400 mm时,炸药爆破能量充分用于破岩,能量利用率最高,爆破后形成重叠的裂隙区,增大了后续爆破的自由面,提高了爆破破岩的效率,对岩巷钻爆法施工的参数优化有一定的指导意义。      

急倾斜中厚矿体长矿房连续开采干式充填采矿法

露天转地下急倾斜中厚矿体目前主要采用空场法、崩落法和尾砂胶结充填法进行开采，然而一些特殊区域不能采用尾砂进行充填，为了提高回采效率，需结合矿山地质条件研究与之相适应的采矿方法。针对青龙沟采区北矿段露天转地下急倾斜中厚矿体，依据矿岩体工程地质条件及其稳固程度，结合矿山现有采矿装备与充填条件，在阶段空场法分段凿岩、落矿的基础上，提出了长矿房连续开采干式充填采矿方法。依据矿体形态划分阶段，在首采阶段最下分层开掘凿岩巷道，上一分层预控顶为下一分层开采提供凿岩巷道；采用中深孔连续落矿的同时，利用废石等对采空区进行干式充填。该采矿方法简化了矿块开拓设计，大大减少了采准、切割工程量，缩短了采准、切割时间；通过采用连续开采减少矿柱留设，提高矿石回采量；采用干式充填体控制采场地压。在青龙沟采区北矿段现场进行的工业试验表明：对急倾斜中厚矿体采用长矿房连续开采干式充填采矿法实现了高强度和大规模集中开采，提高了矿块的回采率，降低了矿产资源损失量。     

310 mm孔径微差爆破降振研究

为有效降低310 mm孔径爆破对边坡的振动损伤，开展微差爆破降振研究。运用数值软件构建逐孔起爆模型，开展不同延期工况的爆破模拟，对应力波传播、应力峰值和应力时间作用强度等特征进行分析。研究结果表明，对于台阶底部，同时增大或减小孔排间延期，应力时间作用增强；对于台阶中部和上部，减小孔间延期，应力时间作用减弱，而增大孔间延期且减小排间延期，应力时间作用增强；对于台阶后方，增大排间延期或减小孔间延期，应力时间作用减弱。基于数值模拟分析，现场试验时将最后一排的排间延期增大20 ms。通过最小二乘法对试验前后爆破测振数据回归分析，对比可知，延期优化后距爆区后方10 m处的振动峰值下降39%，后方20 m处的振动峰值下降22%，反映出了显著的减振效果。     

不同耦合介质光面爆破裂纹发展数值分析

为研究不同耦合介质条件下光面爆破裂纹发展特性,基于ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,利用脆性材料的Von Mises破坏准则,建立了不同炮孔间距、不同抵抗线条件下的光面爆破数值模型,分别分析了空气和水作为径向耦合介质下光面爆破裂纹发展规律。研究发现：由于2种物质的性质不同,导致耦合作用机理的不同,传递给岩体的爆炸能量有所差别,进而影响炮孔间裂纹的发展,数值模拟结果证实了这一点。空气耦合下的光面爆破较易形成合格的贯通裂隙,且炮孔周边爆生裂纹相对较少,裂纹分叉现象较少;水耦合条件下贯通裂隙形成质量较低或者不形成贯通裂隙,炮孔周边裂纹较发育,裂纹分叉现象较多,不利于炮孔间径向裂纹的贯通。2种耦合介质下,炮孔连心线上的Von Mises应力衰减曲线均符合幂函数衰减,水耦合条件下,炮孔壁的Von Mises应力明显高于空气耦合,但衰减速度相比空气耦合条件下较小。随着不耦合系数的增大,传递给岩体的压力减小,岩体爆破裂纹减少,不耦合系数为2.1时爆破效果最佳。     

基于JKSimBlast软件的露天矿爆破毫秒延期时间优化

随着数码电子雷管的广泛使用,实现逐孔毫秒精确延时爆破成为可能。为选取最优的孔间和排间毫秒延期时间,基于JKSimBlast爆破模拟软件,在给定的孔网参数和装药结构下,结合矿山常用经验公式,使用二分法设计孔间和排间毫秒延期时间的两因素三水平模拟方案,以最大起爆孔数、质点峰值振动速度和空气冲击压力等参数为指标,选择最优毫秒延期时间。然后,将模拟得到的优选方案与经验方案进行现场爆破试验对比,以爆破块度和爆破振动为指标对爆破效果进行评价。与原方案相比,优化后方案的爆堆大块率从14.30%降至7.94%,测量点爆破振动速度均值从11.682 cm/s降至6.418 cm/s,表明JKSimBlast爆破模拟软件能够较好地进行露天台阶爆破延期时间的优化设计。     

多层煤-岩介质中扇形深孔爆破应力场特性

在大量现场实验基础上选择有代表意义的实际工程为背景,利用三维数值模拟方法,建立了较合理的煤-岩介质穿层爆破计算模型,获得不同位置抽放孔有效应力随时间的变化规律,分别探讨了各特定位置有效应力随距离增加而衰减的差异.计算结果表明:在计算模型条件下,复合介质孔口煤层和孔底煤层中爆破击穿范围分别为1.4和1.8 m;孔底由于受应力波的叠加和反射双重作用影响,在相同距离时孔底有效应力平均值较孔口大73%;煤-岩复合介质中煤层爆破效果优于单煤层爆破效果,在同等情况下,复合介质煤层中孔口处有效应力极值较单煤层增加17%～42%,孔底增加6%～24%.