露天煤矿应用抛掷爆破技术研究

露天矿采用抛掷爆破技术,可将大量剥离物抛入采空区,使拉斗铲剥离量大为减少,剥离成本大幅度降低。详细研究分析了确定抛掷爆破参数的方法、预裂爆破及倾斜钻孔的应用、取得最佳预裂效果的炸药类型和装药结构、以及台阶参数与抛掷爆破效果的内在联系。为更好地应用拉铲倒堆剥离工艺和抛掷爆破技术提供参考。     

抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺台阶采掘带宽度优化

抛掷爆破与拉斗铲配合的倒堆工艺环节中,拉斗铲在抛掷爆破形成的爆堆上作业,采掘带宽度是维系爆破区域与设备作业的关键开采参数。抛掷爆破效果、工艺设备作业要求及多煤层开拓运输系统布置是影响采掘带宽度的重要因素,根据抛掷爆破与拉斗铲作业特征和配合模式,分析了抛掷爆破开采参数与拉斗铲作业参数的影响关系;分析了与有效抛掷率影响密切相关的台阶高宽比及炮孔排效应。以抛掷爆破与拉斗铲倒堆综合成本最小为目标,以工艺设备作业要求和开拓运输系统布置条件为约束,建立了抛掷爆破采掘带宽度优化的非线性数学规划模型。并采用该模型对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破台阶采掘带宽度进行优化,确定其最佳采掘带宽度为67 m。     

露天煤矿抛掷爆破参数分析

露天矿采用抛掷爆破技术，可将大量剥离物抛入采空区，使拉斗铲剥离量大为减少，剥离成本大幅度降低．抛掷爆破参数直接影响抛掷爆破效果．对露天矿抛掷爆破技术的发展、倒堆剥离台阶开采参数与抛掷爆破效果的内在联系、预裂爆破及倾斜钻孔的应用、排间延时及孔间延时的作用进行了分析与论述，详细介绍了采用理论结合经验公式的常规计算方法与D’Appolonia“图解法”模型确定抛掷爆破参数的过程及优化方法．结果表明，合理确定炮孔排间及孔间的起爆延时时间，可以大大降低爆破震动；采用超低密度炸药或不耦合装药可以取得较好的预裂爆破效果．     

黑岱沟露天煤矿抛掷爆破效果综合评价

黑岱沟露天煤矿中部岩石剥离采用拉斗铲倒堆工艺,抛掷爆破效果的优良影响拉斗铲的工作效率。提高抛掷爆破的效果,有益于全矿的整体生产。选取抛掷率、炸药单耗、极限震速、松散系数4个指标作为抛掷效果的评价因子。采用BP神经网络数学原理,其可以避免人为主观因素,可以较为客观的反应评价效果。根据所评价的结论反馈调整爆破设计参数有利于提高生产效率。     

露天矿拉斗铲倒堆剥离工艺系统的优化决策

分析了当代露天采矿工艺的国际技术发展趋势,概述了露天矿拉斗铲倒堆剥离方法在世界的应用情况,指出了拉斗铲倒堆剥离技术近年的新发展。基于倒堆剥离方法在中国露天煤矿的应用前景,从拉斗铲倒堆剥离工艺系统优化决策的角度,提出了当前应着重研究解决的若干优化课题。文中以胜利矿区1号露天矿为例,对拉斗铲规格与开采参数的综合优化选择,以及拉斗铲作业方式及其与抛掷爆破和推土机推土工程的优化配合问题作了实例研究。     

黑岱沟露天煤矿综合开采工艺优化

为了充分发挥黑岱沟露天煤矿抛掷爆破—拉斗铲倒堆工艺优势，实现持续、稳定、高效开采。以工艺系统推进度一致为原则，建立了综合开采工艺生产能力与原煤产能关系模型。在此基础上，通过深入分析抛掷爆破台阶高度、拉斗铲扩展平台高度与原煤产能间的制约关系，建立了拉斗铲倒堆系统生产能力、抛掷爆破台阶高度、拉斗铲扩展平台高度与原煤产能关系模型，并以此保障抛掷爆破有效抛掷率、充分发挥抛掷爆破—拉斗铲倒堆工艺系统生产能力。结果表明：在抛掷爆破台阶高度45 m条件下，拉斗铲扩展平台高度13～16 m时，黑岱沟露天煤矿拉斗铲倒堆作业区可实现原煤产能2462万～2799万t/a,若南部500 m单斗—卡车作业区正常推进，全矿可实现原煤产能3400万t/a。     

基于抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺的露天矿生产能力研究

分析了拉斗铲设备自身条件、抛掷爆破效果及开采参数对露天矿生产能力的影响关系,推导得出了露天矿生产能力的计算公式,采用敏感性分析方法研究了各因素对露天矿生产能力的影响程度。研究结果表明:倒堆台阶高度、拉斗铲稳态有效度和有效抛掷率是影响抛掷爆破-拉斗铲工艺露天煤矿生产能力的关键因素,其中倒堆台阶高度和拉斗铲稳态有效度是根本因素;实现33Mt/a的生产目标,应保证拉斗铲设备稳态有效度93.8%以上,同时将倒堆台阶高度降低至38m以下。     

白音华二号露天煤矿拉斗铲倒堆工艺应用研究

对白音华二号露天煤矿采用拉斗铲倒堆工艺的可行性、拉斗铲工作面开采参数、工艺系统采剥作业程序及运煤系统进行了分析研究。二号露天煤矿属近水平缓倾斜煤层,具备采用拉斗铲倒堆工艺的基本条件;主倒堆台阶的岩石采用拉斗铲配合抛掷爆破剥离,煤层间夹矸的剥离由推土机配合拉斗铲来完成;采剥程序采用双翼开采法,从中部将采区分成两部分,拉斗铲和采煤电铲以一定间隔从采区中部分别向两侧端帮推进;采用溜井—坑底下巷道带式输送机—斜井带式输送机运煤系统,可以减小对上部剥离物运距和内排土场容量的影响。     

煤层倾角对拉斗铲倒堆工艺的影响研究

为了使拉斗铲能更好地适应煤层倾角的变化,提高拉斗铲工作效率,基于露天采矿基本原理、我国煤层赋存条件以及拉斗铲工况特点,建立了厚覆盖层简单倒堆形式下煤层倾角变化拉斗铲倒堆作业的数学模型,分析了煤层倾角变化对露天煤矿拉斗铲作业效率和抛掷爆破抛掷率的影响,得出了拉斗铲最大倒堆高度、排弃最大距离和有效抛掷率的普遍计算公式以及拉斗铲倒堆作业的限制条件.通过对哈尔乌素露天煤矿使用拉斗铲的实例研究,结果表明:煤层倾角和拉斗铲的最大排弃高度成线性增加,同时,当煤层倾角越大,拉斗铲最大倒堆距离越大,抛掷爆破的有效率越小.     

露天煤矿抛掷爆破单斗-卡车工艺应用

为了保证露天煤矿煤层出露速度、提高剥离作业效率，在分析剥离松动爆破单斗-卡车工艺、抛掷爆破单斗-卡车工艺、抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺的工艺流程和技术特征基础上，对比了3种剥离工艺的优缺点及适用条件，并以黑岱沟露天煤矿实际工程为案例，研究证明了抛掷爆破单斗-卡车工艺具有提高剥离作业效率、保证煤层出露速度、缩短卡车运距、降低投资等优势，该工艺在条件适宜的露天矿具备推广价值。     

坑道出口现场爆破模型试验

针对某坑道出口爆破工程,研究决定采用“预裂爆破成型,平面药包分层剥离、定向抛掷”的爆破方案来解决坑道出口的可控爆破破碎和抛掷问题,采用“预留缷碴坑,抵抗层双向抛松,一次成型”的爆破方案来解决坑道出口两侧临空岩壁单向抛掷问题。为验证方案的可行性与时效性,根据工程环境地质条件及坑道几何参数,由爆破相似律确定试验爆破模型主要设计参数与试验爆破参数,进行现场爆破模型试验。试验结果得知爆后坑道出口全部贯通,洞口成型较好,岩石抛掷距离达到了设计要求。表明该爆破方案试验设计合理可行,爆破设计参数选择正确,得出了该爆破方案能实现坑道出口爆破的快速疏通,试验为坑道出口爆破提供了设计参数和理论依据。     

卧虎山铁矿爆破效果的评价指标与改善措施

结合卧虎山铁矿开采的实际和爆破特点，提出用大块率、单位炸药消耗量、炮孔延米爆破量、电铲效率作为该矿爆破效果的评价指标。为改善爆破效果，采取了一系列措施，如确定合理的爆破参数，采用间隔装药结构，控制起爆顺序和微差时间等，从而使大块率得到了有效控制，提高了电铲效率，降低了爆破费用。     

短距定向爆破抛掷技术在岩巷快速作业线掘进中的应用

大断面硬岩巷道多为炮掘施工,尤其采用液压掘进钻车、挖掘式装载机配合的岩巷快速作业线施工时,抛掷矸石对其损伤尤为严重。为避免设备损坏,在基于抛掷理论分析上,确定了一种适合大断面硬岩巷道的爆破方案,同时结合"阻抛孔"减弱爆破抛掷作用,有效地控制了抛掷距离,提高了巷道单进水平。     

黑岱沟露天煤矿二采区断陷带抛掷爆破台阶优化研究

针对黑岱沟露天煤矿自一采区转入二采区开采后，煤层赋存情况发生变化的情况，对抛掷爆破实体高台阶进行了优化设计。基于煤层厚度增加，对抛掷爆破高台阶高度进行了优化，得出了不同煤厚情况下的合理台阶高度。由于二采区煤层倾角增大，并存在断陷带影响区域的情况，造成煤层倾角在横向、纵向和局部变化较大，影响钻孔设备作业，基于此对抛掷爆破实体高台阶坡度进行了优化设计。最终得出了既满足现场设备作业能力，也满足现场设备作业要求的抛掷爆破实体高台阶。     

炮采工作面攉煤机主参数的理论计算

针对我国目前炮采工作面装煤的现状，设计出了一种新型便携式炮采工作面攉煤机，对实现炮采工作面装煤机械化有促进作用。并论述了该机的工作原理，推导了装煤能力和装煤率以及刮板的运行阻力的理论计算公式。     

露天矿复杂矿体大方量压渣爆破试验

为研究复杂矿体大方量压渣爆破在纵深方向上的爆破质量变化和矿废混合情况,在非洲某大型露天铀矿进行了现场试验,爆破台阶高度7.5 m,炮孔18排,爆破方量35万t。结果显示,靠近渣体的爆堆（松散区）在隆起高度、块度分布以及电铲效率等方面优于远离渣体的爆堆（密实区）,揭示出大方量压渣爆破效果沿纵深方向变差。爆破后,试验区块矿量总体增加14.6%,品位下降4%,废石量减少28.8%,松散区矿废互混更加明显且矿岩量增加,密实区矿岩量减少。为改善密实区爆破效果,提出采取“一个爆破区块,两套爆破参数”的策略。     

基于ALE算法的单孔台阶爆破数值模拟研究

岩石在炸药爆炸荷载作用下,其瞬态破坏过程难以用现有的技术进行有效的监测。为研究在台阶爆破中岩石的破碎及抛掷过程,采用LS-DYNA建立单孔台阶爆破三维数值计算模型,通过ALE算法并结合流固耦合定义岩石和炸药的接触,模拟炸药在炮孔内爆炸的全过程。分析了炮孔内炸药的爆轰过程及其压力极值分布、岩石裂纹的形成和拓展的宏观现象、岩石的块度分布及其抛掷过程。模拟计算结果显示,炮孔粉碎区半径为装药半径的3.9倍,坡面破碎岩石的最大抛掷速度为73.8m/s。采用ALE法模拟单孔台阶爆破,其爆破效果与现有工程实际相吻合,可以为工程爆破参数的设计和优化提供参考。     

露天矿层状岩体爆破抛掷方向及参数优化

为了优化爆破参数,探究了露天矿层状岩体倾向与爆破抛掷方向之间的关系。以黄麦岭露天矿山为例,进行现场单孔爆破漏斗试验,然后统计爆破后的大块和飞石,绘制爆破漏斗剖面图。最后进行孔网参数的正交试验研究,应用Split-desktop软件记录爆破后的块度分布,确定了最优方案。研究表明,当爆堆抛掷方向与岩层倾向垂直时爆破效果最好。矿石/易爆岩石以及难爆岩石的最优孔网参数分别为5.5 m×3.7 m,5 m×3.5 m。研究成果为露天矿中深孔台阶爆破提供了科学依据。     

硐室大爆破岩石的抛掷及堆积过程研究

采用高速摄影双测技术对尖山铁矿山头硐室大爆破过程进行现场实测，描述了岩石鼓包、抛掷等现象。