降振爆破技术在露天矿山的应用

为有效降低矿山爆破振动对矿区周边环境的有害效应,对孔底软塞爆破技术、逐孔顺序起爆技术的降振机理进行了分析。提出了"孔底软塞+高精度雷管逐孔顺序起爆"的降振爆破方法。应用结果表明:该降振爆破技术不仅改善了爆破效果,使铲装效率提升约5%,而且有效降低了爆破振动强度,爆破振动控制效果良好,保障了矿山的安全生产和周边环境的稳定。     

起爆位置对煤岩体深孔爆破的影响

基于岩石断裂力学和爆炸力学原理,分析了起爆位置对深孔爆破效果的影响。并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对不同起爆位置下柱状药包在煤岩体中产生的应力场及其传播规律进行三维数值模拟研究。研究结果表明:起爆位置对深孔爆破有显著影响,孔口起爆形成的爆炸高能区指向煤岩体内部,有利于炮孔底部深部岩体的瞬时脆性断裂,孔底起爆在煤岩体内形成的应力有效冲量是孔口起爆1.5倍左右,有利于塑性区内应力集中区煤岩体的破碎和裂纹扩展。     

大直径深孔爆破安全控制技术

针对大直径深孔采矿法回采存在的爆破规模大、爆破振动强度大、边帮控制困难等问题,以数个矿山多年大直径深孔爆破试验为依托,结合爆破振动监测和数值模拟技术,研究井下大直径深孔爆破安全控制技术。结果表明,空气间隔装药可以实现对高陡边帮和充填体的保护,确保边帮在规模爆破作用下的稳定性,同时极大地减少侧崩爆破的后冲作用。炸药在炮孔长度方向上分布越均匀,爆破破坏效应越小。基于高精度毫秒导爆管雷管的逐孔逐层起爆技术可以增加爆破自由面,增强岩石的破碎作用,同时控制最大段药量,有效降低爆破振动。     

威斯特铜矿临近边坡缓冲爆破技术研究

在露天矿爆破开挖过程中,当边坡岩体节理裂隙发育,岩性破碎时,单采用预裂爆破或者光面爆破技术来控制边帮保留岩体是不够的。为充分利用缓冲孔和缓冲层的爆破降振作用,减弱爆炸荷载对边坡岩体的损伤,台阶靠帮时采用缓冲爆破技术维护边坡稳定性。通过优化缓冲爆破参数设计,采用间隔装药分段起爆方式,对威斯特铜矿2号露天采场进行缓冲爆破试验。试验结果与传统台阶爆破进行对比,缓冲爆破振动强度能够降低25%以上,并且台阶坡面相对平整,大块率降低20%左右,基本没有出现根底,爆破效果良好。     

安徽某露天矿山爆破降振技术措施

为有效降低矿山爆破振动对矿区周边民房、办公楼等建筑物的影响,以安徽某露天矿山为例,对爆破降振技术措施进行了研究。研究表明：采用逐孔起爆技术、改变传爆方向和孔底放置空气间隔器等措施,可在一定程度上降低爆破过程中的振动效应;综合采用3种降振措施,可将爆破振动速度降低40%左右,有效减轻了爆破振动有害效应对矿区周边环境的影响,可为同类型的露天矿山爆破振动控制提供参考。     

大型露天矿山边坡控制爆破与降振技术

针对大孔径大规模爆破,爆破振动危害效应大等问题,提出基于某大型露天金属矿复杂环境下的边坡控制爆破,通过采取降低台阶分层高度,缩小炮孔直径,炮孔进行分段间隔装药来控制单孔药量,并通过电子雷管逐孔起爆技术,计算机模拟起爆网路手段和预裂爆破技术等方式,达到降振效果。通过振动监测和边坡位移监测结果显示,采用这些降振技术可以尽可能减小爆破振动;同时总结出了该矿山的爆破振动规律和回归曲线,能够为复杂环境的控制爆破提供参考。     

深井扇形组合孔短延时爆破裂纹扩展模拟研究

提出了一种扇形组合孔短延时爆破的构想,即在常规的每排扇形崩落孔中间增加一排致裂孔,崩落孔与致裂孔之间短延时间隔起爆。使用ANSYS/LS-DYNA对不同延时时间及不同围压加载条件下的爆破方案进行数值模拟研究,发现高应力环境下常规扇形孔爆破无法形成有效爆破漏斗,扇形组合孔短延时爆破则损伤破裂更加有效、破岩效果更好。此外对不同围压条件下的裂纹扩展进行分析,爆破裂纹扩展趋向于最大主应力方向。数值模拟及现场工程实践证实,当最大主应力方向与扇形崩落排孔成一定小角度,即平行崩落排孔方向加载较大围压、垂直排孔方向加载较小围压时,扇形组合孔短延时爆破不仅可以改善岩石破碎效果,也可以有效保护后排炮孔和保留岩体。     

预裂爆破在高台阶抛掷爆破中的应用

介绍了深孔预裂爆破在黑岱沟露天煤矿抛掷爆破工程中的成功实践，证明预裂爆破对保留岩体的影响主要表现为爆炸应力波破坏和振动破坏。降低预裂爆破对保留岩体损伤程度的有效途径是优化爆破参数、控制单响药量和选择合适的起爆器材及起爆顺序。     

逐孔起爆技术在广信青洲水泥矿山应用分析

广信青洲水泥矿山现有爆破方式存在爆破振动大,爆堆挖掘效率低,及矿石破碎环节电耗高等问题。引入了高精度导爆管雷管实现逐孔起爆方式,对现有起爆方式进行升级改造。在爆区设计中,引入了三维激光扫描仪对爆区进行了整体优化,以控制前排最小抵抗线及爆区内等时线均匀度。通过类似爆区肩并肩的对比试验,进行了爆破振动监测,统计并分析了挖掘机装车效率及矿石破碎站数据,证实了逐孔起爆技术应用于石灰岩矿山台阶爆破的技术优势。与现有普通导爆管起爆方式相比,可以降低爆破振动约30%~40%; 爆堆块度更加均匀,大块率更低,爆堆铲装效率提高约15%, 减少了车辆的无效等待时间;破碎站电耗平均下降了约5% 。     

无炭柱浅孔爆破中正向与反向起爆应力分布特征对比研究

浅孔爆破是巷道掘进的主要手段,其爆破方式分为正向起爆和反向起爆两种。通过数值模拟方法对正向、反向起爆爆炸应力波的分布特征进行了研究,反向起爆岩石破碎更加充分。正向起爆,炸药近区岩体过于粉碎,远区岩体破碎效果差,易形成岩石大块,增加二次破碎和运输成本。通过应力分布特征分析,反向起爆对爆破效果和成本控制更有利。     

基于 EEMD-HHT 法的露天矿山深孔爆破振动效应研究

工程爆破在我国国民经济建设过程中发挥着重要的作用,但作为爆破有害效应之首的爆破振动是一个不可忽视的问题。为研究露天矿山深孔控制爆破“高程效应”“鞭梢效应”以及爆破振动波能量分布特征,依托星光露天矿山深孔控制爆破工程,通过现场爆破试验研究,提出了一种基于电子雷管精确延时与EEMD HHT信号分析技术的爆破振动效应分析方法。研究表明：爆破振动速度总体呈现衰减趋势,存在高程放大效应,且具有明显的方向性,放大系数表现为垂向（Z方向）>径向（X方向）>切向（Y方向）;同一高程,“鞭梢效应”现象明显,表现为台阶外缘附近岩体质点峰值振动速度大于内缘边坡坡脚处;爆破振动信号能量优势频段分布于10~50 Hz,并且以低频段为主,爆破振动波能量垂向（Z方向）>切向（Y方向）>径向（X方向）。通过对露天矿山深孔控制爆破振动效应的研究,降低了爆破振动对岩体扰动的影响,爆后边坡岩体稳定,轮廓清晰,破岩块度均匀,为类似工程提供了参考依据。     

爆破作用线对非均质岩体破碎效果影响分析

在非均质岩体的露天矿进行大区深孔爆破中,通过设计优化的爆破网路,确定爆破作用方向,可使有大量结构面存在的非均质岩体有较好的爆破效果。爆破作用线就是根据非均质岩体节理、裂隙发育的变化趋势,采用逐孔毫秒微差多侧向自由面起爆增加径向拉应力使爆破作用增强。通过对黑山露天煤矿3#采区岩性和结构面分析,提出爆破作用线理论：对存在结构面的复杂岩体,增加爆破自由面,设计对称“V”型斜线间隔爆破作用线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差,可减少岩石大块;对局部存在的非均质岩体,确定爆破作用线方向加强爆破作用,设计间隔爆破作用线斜线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差起爆,可使岩体破碎均匀。这些研究成果对于解决干旱区非均质岩体的露天煤矿爆破技术问题有借鉴作用。     

电子雷管在岩巷爆破中掏槽孔微差时间试验研究及数值模拟

为研究直眼掏槽爆破掏槽孔与辅助孔间延期时间对掏槽爆破效果的影响,通过电子雷管的模型试验对不同延期条件下的槽腔形成过程和特点进行了研究。试验采用高速摄影仪对试块槽腔的形成过程进行观测,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对槽腔裂纹扩展进行了数值模拟分析。结果表明：① 在本模型试验条件下,延期时间为1~3 ms时掏槽孔与辅助孔之间的爆炸能量相互作用最紧密,并为辅助孔起爆提供了新自由面,降低了辅助孔起爆受到的夹制作用,爆破效果最佳。② 同时起爆时,相邻掏槽孔与辅助孔之间的岩体比掏槽孔包含的槽腔岩体破碎更充分。延期1 ms起爆时,掏槽孔与辅助孔之间的岩石受辅助孔爆炸冲击波作用瞬时移动速度达到最大,辅助孔起爆产生的裂隙范围也最大,掏槽效果最佳。③ 掏槽孔起爆超过1 ms后对槽腔岩体的影响逐渐消失,此时起爆辅助孔不利于掏槽孔与辅助孔之间爆炸能量相互叠加,降低了掏槽爆破效果。     

微差爆破对爆破效果的影响

针对宿州符顺石灰石有限公司爆破大块率较高的实际情况,为了确定合理的微差间隔时间,降低爆破块度,南矿区采用普通导爆管毫秒雷管逐孔起爆方法,北矿区采用高精度澳瑞凯导爆管雷管逐孔起爆技术。结果表明:高精度导爆管雷管在降低爆破块度方面具有优越性,爆破效果优良,综合成本低于普通微差爆破。     

岩体爆破综合实验研究系统及其应用

为定量分析研究毫秒延时爆破破岩过程特征物理量分布演化机制,进一步优选爆破参数、完善毫秒延时破岩机理,进行了室内毫秒延时台阶爆破相似模型实验。应用高速摄影机和超动态应变仪建立综合实验研究系统,对毫秒延时爆破进行动态实时监测,得到台阶自由面处裂纹扩展规律和延时时间对边坡表面应力峰值及内部应力场叠加的影响程度。结果表明,确保后序药包起爆时已形成新自由面的最小临界延时为9 ms;设计延时为15 ms或25 ms时,可降低对边坡表面应变峰值影响程度;为促进相邻炮孔爆炸应力波充分叠加、增强岩体破碎效果,孔间延时最大临界值为15 ms。综合考虑坡体应力状态及台阶爆破效果双重因素,实验条件下最优孔间延时为15 ms。     

基于精确延期的深孔控制爆破技术

结合基础开挖工程,探讨了电子雷管起爆技术及其在复杂环境下深孔爆破工程的应用,结合振动监测结果,分析了基础开挖逐孔精确延期爆破及其振动效应与控制技术。研究结果表明：高精度电子雷管可大幅度地降低爆破振动强度,结合预裂控制爆破,降振效果更加显著;通过优化延期时间,爆破地震波可调整为均匀分布的高频低峰值波形,爆破破岩效果与有害效应得到精确控制。     

控制爆破技术在锦丰露天矿的应用

针对锦丰露天矿矿岩物理力学性质、岩体节理裂隙及构造特征,采用控制爆破技术有效地将矿石损失率控制在1%以下、将矿石贫化率控制在7%以下,采用修边爆破减轻了爆破振动对边坡的影响,维护了风化破碎岩体边坡的稳定。实践成果对工程地质条件类似的露天矿山有重要的借鉴意义。     

爆破振动对白云鄂博西矿边坡稳定性的影响

通过对靠界爆破振动进行测试,研究不同地质条件、不同爆破形式下,爆破振动在岩体中的衰减规律,了解爆破振动对岩体的伤害程度,得出按目前白云鄂博西矿生产爆破的方式,最大段起爆药量在不同边坡分区对应的最小安全距离及爆破振动波延时间,并提出在靠界爆破时采用预裂爆破技术,可将爆破振动对边坡岩体的破坏降到最小。     

谦比希铜矿东南矿区巷道掘进爆破改进思路 及控制措施

由于谦比希铜矿东南矿区北采区巷道掘进爆破参数不合理、炸药单耗高、断面成形差、岩体块度过于破碎,导致矿山爆破成本居高不下,溜井易堵塞,严重威胁了生产掘进作业安全。为有效解决矿山掘进爆破作业中存在的技术难题,开展了矿岩质量稳定性分级和现场爆破漏斗试验,分别从调整掏槽方案、控制起爆延期时间、优化周边孔控制爆破方法等方面提出了提高爆破效果的爆破控制改进思路,并对现场施工的安全措施进行了讨论。研究表明：①矿化板岩属于第Ⅲ～Ⅳ级岩体,上盘石英岩和下盘石英岩均属于Ⅱ级岩体,基底花岗岩和下盘砾岩均属于Ⅱ级岩体,岩体条件差异较大,需根据现场岩性对爆破参数进行动态调整;②现场爆破漏斗试验确定的合理炸药单耗约1.86 kg/m³,当前炸药单耗明显偏高,具有较大的优化空间;③斜孔掏槽在炮孔数量、单耗、爆破效果等方面较直孔掏槽具有明显的优越性,适宜开展斜孔掏槽对比试验;③矿山掘进爆破微差延期时间偏大,可采用短微差延期雷管进行优化试验;④周边孔装药结构不合理,适宜采用所提爆破改进思路进行调整,改善巷道轮廓控制效果。今后将通过多方案现场爆破对比试验,验证改进思路的可行性和可靠性,为矿山生产爆破巷道控制提供参考。     

干旱区露天矿爆破作用线理论与实践研究

针对干旱区露天煤矿非构造裂隙岩体爆破过程中出现的大块率高、爆堆不规整等问题,提出了爆破作用线起爆技术,通过增加岩体内侧向爆破自由面、加强爆破作用方向及强化爆破作用破碎强度三方面,探讨了爆破作用线对非构造裂隙岩体爆破作用的影响。研究认为:对于深凹露天矿炮区中存在的非构造裂隙岩体,确定爆破作用线方向,设计采用非电导爆管加"四通"的斜线逐孔毫秒微差单侧或双侧向自由面不耦合集中或分段装药深孔爆破,可加强爆破作用线上炮孔对节理、裂隙发育岩体的破碎效果。对不同高度山体(50m,35～50m,35m)和倾角的山坡露天矿,采用分区、分段间隔爆破作用线逐孔毫秒微差上、下层分次或同时起爆、垂直深孔不耦合分段装药或倾斜孔散状耦合装药的爆破方式,可使爆破大块率降低。