大孤山铁矿预裂爆破研究与应用

大孤山露天铁矿靠帮爆破采用预裂爆破技术。为了寻求最优的预裂爆破参数,利用LS-DYNA软件对不同爆破参数条件下的预裂爆破过程进行数值模拟,分析模拟结果得出大孤山铁矿靠帮预裂爆破的最优炮孔间距和不耦合系数等预裂爆破参数。根据所模拟的最优预裂爆破参数,进行现场耦合预裂爆破和不耦合预裂爆破对比试验。不耦合预裂成缝效果显著且爆破施工对保留边坡震动小,有利于维护边帮稳定,得到良好的预裂爆破效果。数值模拟所确定的爆破参数可应用于大孤山铁矿靠帮爆破中,对现场爆破施工具有实际指导意义。     

坚硬顶板深浅孔组合聚能爆破技术研究及应用

针对坚硬顶板条件下实施定向预裂聚能爆破技术后存在钻孔浅部裂缝率低、架后悬顶大的难题,通过理论分析、数值模拟及现场监测,提出了深浅孔组合聚能爆破技术。分析了坚硬顶板单一深孔聚能爆破存在的问题,指出优化钻孔布设及爆破参数是提高爆破效果的主要途径。研究了深浅孔组合聚能爆破技术原理,提出了深浅孔组合能量场理论和组合导向孔力学机制。深浅孔爆破时可形成深部和浅部聚能爆破应力场,同时深孔浅部又对浅孔爆破起到了导向孔的效果,最终可形成切顶范围内的预裂面。现场爆破效果监测,孔内裂缝率提高了30%,并得到了顶板压力变化规律。架后顶板及时垮落充填,消除了坚硬顶板的断裂冲击,降低了留巷围岩控制难度。研究成果可为坚硬顶板条件下切顶留巷的定向预裂高效聚能爆破提供参考。     

基于数值模拟的预裂爆破参数优化研究

为了解决预裂爆破中预裂效果难以保证,爆破参数难以选取的问题,采用数值模拟技术对不耦合系数、孔间距等参数进行模拟分析。首先选取了RHT模型作为岩石材料模型,该模型能够较好地描述岩石在爆炸荷载下的拉伸和压缩力学响应行为。进而设计多个方案分别对不耦合系数和孔间距进行模拟,并分析其结果。模拟结果表明:不耦合系数越大,围岩受到的损伤破坏越小,而孔间距则对爆破损伤范围基本没有影响,但是其取值越大则不能形成有效的预裂缝,本次模拟确定最佳的爆破参数为不耦合系数k=3.5,孔间距L=700mm,为实际工程中预裂爆破中参数的确定提供了参考依据。     

沁新煤矿厚层灰岩顶板预裂技术参数研究

聚能爆破技术能很好的解决传统爆破导致的裂缝发散问题,通过双向聚能定向预裂爆破将顶板沿走向切断形成一个断裂面,同时又保护了沿空巷道顶板不受破坏。本文针对沁新煤矿9+10号煤层灰岩顶板进行了聚能预裂顶向爆破参数设计,并采用数值模拟和现场试验相结合的方法,分析了最优的炮孔间距和装药量确定方法,得出了适用于一般沿空留巷顶板预裂的爆破参数设计及试验途径,现场试验效果裂缝率达到80%以上,满足了切顶需要,可为切顶留巷爆破参数设计试验提供理论指导。     

不同耦合介质对预裂缝减振效果影响研究

运用LS-DYNA建立了有限元模型, 分别对预裂缝有水和无水2种露天矿台阶生产爆破进行了数值模拟, 结果表明, 距离爆源越近, 无水预裂缝减振效果越好; 预裂缝有水工况与无水工况峰值振速相差比例最高可达61%。通过露天矿现场爆破振动监测试验, 验证了数值模拟得出规律的正确性, 为现场预裂爆破和主爆区选取合理起爆时间差提供了理论依据。     

水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术研究

为了增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯的利用率和抽采效率,提出了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,分析了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透的爆破致裂机理,建立了在爆轰气体作用下的裂纹应力强度因子方程和裂纹二次扩展半径方程。运用RFPA2D-Flow模拟软件对水力压裂后孔壁周围煤岩体裂隙的产生过程与裂隙扩展规律进行模拟。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析模拟软件对不同长度预裂缝影响深孔预裂爆破后瓦斯抽采增透效果的程度进行模拟。同时在阳泉五矿8410工作面开展了现场工业性试验,以此验证煤矿井下进行水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后的瓦斯抽采增透效果。结果表明:使用水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后煤层的透气性与常规的深孔预裂爆破相比有显著提高,致裂孔的初始瓦斯涌出量是普通爆破孔的3.18倍,瓦斯含量的衰减强度降低了77.3%。深孔预裂爆破的有效影响半径随着爆破孔内预裂缝长度的增加而提高,而且二者呈线性关系。该研究中采用复合爆破后的有效影响半径可达到6.98 m,与数值模拟结果得到的有效影响半径6.763 m相近。同时数值模拟与现场工业性试验的结果均证明:提出的水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,能够有效增加煤岩层的透气性,提高瓦斯的抽采效率,为其他低渗透高瓦斯煤层的瓦斯抽采增透技术提供了参考。     

露天矿高台阶预裂爆破技术的发展及应用

随着岩石爆破理论研究的深入,露天矿高台阶、大孔径的边坡预裂控制爆破逐渐采用分段装药、径向不耦合装药以及超低密度炸药等新的技术,这些新技术改善了预裂爆破产生的冲击波的能量分布状态,促使爆生气体更有效地作用于爆区周围的岩体,这样就大大促进了预裂缝的形成和贯通,同时也可以减小爆破对炮孔周围岩体的破碎作用。基于国内外矿山预裂爆破参数计算的经验公式,运用VB语言、ADO技术和Access数据库开发了预裂爆破参数智能化设计软件,运用设计软件为黑岱沟露天矿大孔径、高台阶预裂爆破设计出了合理的参数。     

预裂爆破中柱状孔间应力场作用分析

建立深孔预裂爆破柱状孔间应力作用力学模型,以塔吉克斯坦吉劳露天矿南部边帮1915平台现场参数为试验模拟基础,利用ANSYS/LS-DYNA建立分段空气间隔装药条件下三维双孔预裂爆破数值模型,分析了预裂爆破中柱状孔间不同部位处应力作用过程。研究表明:孔口部位主要以反射拉伸破坏为主,炮孔中部可近似看作是平行于炮孔轴线方向的应力波多重叠加导致破坏,炮孔底部采用加强装药后,应力大小及持续时间大大加强,有助于克服孔底夹制力,形成孔底贯通预裂缝。     

低渗透性煤层深孔预裂爆破参数优化模拟研究

深孔预裂爆破是增加煤层透气性,提高煤层瓦斯抽采效果的一种有效方式,预裂爆破参数能对预裂爆破效果产生很大影响。以河南某矿16071工作面为工程背景,利用ANSYS/LSDYNA有限元软件进行数值模拟,通过对比不同爆破参数下煤体裂隙的扩展规律和煤体失效单元数量,得到了不耦合系数、孔间距对爆破效果的影响规律。     

某边坡不同孔间距预裂爆破数值模拟试验研究

某边坡控制爆破采用预裂爆破,为研究不同孔间距预裂爆破装药对边坡爆破开挖效果的影响,通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟和现场试验相结合的研究方法,对不同孔间距工况下的预裂爆破进行数值模拟,并与现场试验进行对比分析,得出采用100mm孔径、不耦合系数为3.13、孔间距为1.0m时,爆破效果最佳,爆破孔间距越大,预缝隙越不明显。     

预裂爆破在吉劳金矿高陡边坡的应用

为改善预裂爆破效果,降低爆破振动,提升最终边坡稳定性,针对吉劳金矿南部边帮1935平台以上已达到最终境界的情况,采用控制爆破技术改善吉劳金矿南部最终边坡的稳定性和安全性,通过优化预裂爆破参数和调整装药结构,采用分段空气间隔装药结构,在吉劳金矿1915平台进行预裂爆破现场试验,试验区域半壁孔率均达到80％以上,坡面平整性...     

露天矿台阶爆破智能化设计系统的开发

 摘要： 爆破在露天采矿中占有重要作用,提高爆破质量,可以显著降低矿山采剥成本,提高矿山经济效益。爆破设计智能化、可视化与科学化,已成为当今国际爆破技术的一个主要的发展趋势。因此,根据矿山的实际生产需要,开发爆破智能化设计软件显得尤为紧要。软件综合利用面向对象技术、地理信息系统、虚拟现实技术、多维数据库理论和地质统计学方法,并结合岩石爆破理论和抛掷爆破技术,开发露天矿山爆破工程计算机智能化三维设计系统,进行现场条件下的爆破参数设计、爆破过程模拟和爆破效果预测分析。软件的完成将对我国矿山数字化建设产生深远的影响。     

基于拟静力法的露天矿山预裂爆破孔网参数优化设计

以拟静力法为核心,采用FLAC3D数值模拟技术对某露天矿山的预裂爆破孔网参数及爆破效果进行了优化分析,研究目的旨在分析该矿山的合理的预裂参数、保证边坡的稳定性,为矿山的安全生产做出重要贡献。此次研究以室内力学试验为基础,试验得出岩石的物理力学性质,岩石的物理力学参数转化为岩体的物理力学参数,并参照相关规范对爆破的振动进行了静力转化,为数值计算提供基本数据。研究结果显示,当装药量为18 kg时,边坡的安全系数为1.75,但是边坡的位移和水平最大主应力相对较大,且最大水平应力超过了岩体的极限抗拉强度,爆破后边坡存在大量危石冒落的风险;当单孔装药量优化为14 kg时,边坡的安全系数为1.92,不仅边坡的安全系数显著增加,且相邻边坡上位移集中的位置发生了转移,相邻边坡中没有位移相对集中的现象,同时相邻边坡和爆破边坡的坡面水平拉伸应力显著上移,仅仅在边坡的上部存在拉伸破坏的现象,其边坡中下部均没有产生拉伸应力集中的现象,保证了预裂爆破效果,同时为相似矿山的预裂爆破提供了理论基础和科学依据。     

深孔预裂爆破装药量计算方法及水耦合装药结构优化

岩体内爆破裂隙的发育程度与装药参数密切相关。针对现有装药量计算方法在深孔预裂爆破应用中适用性差的问题,通过建立柱状装药简化计算模型,基于体积法计算原则,提出了一种深孔预裂爆破装药量计算方法,并分析了水压爆破作用机理,对深孔预裂水耦合爆破装药结构进行优化,解决了深孔封堵劳动量大、含水地层封堵困难、炸药拒爆等不易处理的难题。采用上述研究成果,在新驿煤矿硬岩巷道开展了综掘硬岩深孔预裂爆破现场试验,借助钻孔成像仪及声波测试仪进行爆破效果检测。结果表明:爆破后孔内岩石大量裂隙增加,岩石完整性下降,封堵段岩石完整性系数下降至0.3～0.5,装药段下降至0.1,综掘机推进过程中爆破区域推进速度增加,验证了装药量计算方法及装药结构的优越性。     

坚硬厚煤层综采放顶煤工艺巷预裂爆破开采技术

川宏煤矿6-2煤层为坚硬厚煤层,该煤矿6201工作面采用放顶煤开采时,遇到顶煤不易冒落、资源回收率低等问题.为解决这些问题,采用施工工艺巷、深孔预裂弱化爆破的方法将顶煤抗破坏强度预先降低.实践结果表明,采用该方法后坚硬厚煤层顶煤难冒落问题得到了有效改善.     

低透气性高瓦斯煤层深孔控制预裂爆破增透技术

为了解决低透气性高瓦斯煤层难抽采问题,运用RFPA2D数值模拟软件,建立了2种深孔控制预裂爆破力学模型,通过对模拟结果进行对比分析,得出一套适用于鹤煤八矿底板抽采的爆破参数,并进行了现场试验,爆破后煤层透气性系数平均值达到了2.23 m2/（MPa2.d）,比爆破前测定的煤层原始透气性平均值提高了近3.05倍,说明该技术可以明显提高钻孔周围煤体裂隙发育程度,煤体透气性增加,达到了提高煤层瓦斯抽采量和抽采率的目的。     

预裂爆破成缝宽度与线装药密度关系试验研究

随着我国露天矿山高台阶陡帮开采工艺的应用,预裂爆破控制技术成为保护边坡、控制爆破振动次生灾害的重要手段。为了对矿山临帮区域的预裂爆破关键工艺参数（线装药密度）及不同线装药密度下的 预裂成缝宽度进行精确计算,以乌山铜钼矿为例,结合岩体破坏判据及炸药爆炸压力作用规律,对预裂爆破线装药密度计算公式进行了理论推导,得出预裂孔开裂及预裂缝贯通时的线装药密度理论公式。结合矿山典 型岩性——黑云母花岗岩物理力学测试参数,计算得出矿山典型岩石开裂及预裂缝贯通时的线装药密度分别为0.196 kg/m、0.528 kg/m。通过数值模拟及回归分析,讨论了线装药密度与预裂爆破成缝宽度之间的关系 ,选取线装药密度0.50、0.54、0.57、0.60 kg/m 4种方案,对预裂孔自起爆至形成贯通裂缝全过程的网格单元失效情况进行了统计,结果表明：线装药密度为0.5~0.6 kg/m时,预裂缝宽度与线装药密度可用如下函数 关系描述：y=-172x2+213x-60 （R2=0.98）,且预裂缝宽度随着线装药密度增加而增大。在试验矿山开展了现场预裂爆破试验,并对预裂缝后方30 m处的爆破振动情况进行了监测。结果表明：贯通的预裂缝后方30 m 处综合减振率达31.3%以上;未贯通的预裂缝存在沾帮联结现象,且减振效果明显降低,相对于预裂缝贯通时,减振率降低了4.3%~5.6%;当预裂缝贯通后,线装药密度进一步增加0.06 kg/m,降振率仅提高了1.3%,进 一步分析认为：当预裂缝完全贯通后,继续增大线装药密度对降振效果的提升意义不明显。     

矿山预裂爆破效果预测的BP神经网络法

为简化矿山预裂爆破效果预测环节、提高预测精准度，针对传统预裂爆破效果评价注重预裂坡面成型的不足，考虑到露天矿山边坡时常受到爆破破岩振动等动态荷载影响的特点，结合BP神经网络，提出了既考虑坡面成型标准又顾及爆破振动对边坡影响的矿山预裂效果预测方法。将单孔装药量、平均孔深、孔距、振动速度峰值（水平、垂直）、振动主频（水平、垂直）、爆心距等参数作为神经网络输入参数，将预裂坡面的平均振动速度、半孔率、不平整度、裂隙系数等参数作为神经网络输出参数。基于24次临近边坡的爆破技术数据建立了矿山预裂爆破效果的BP神经网络预测模型。3次现场爆破预测试验表明：通过神经网络内部的自组织结构，将岩石性质、工程地质条件等与控制预裂爆破效果有关的因素进行简化，可将平均振动速度的预测相对误差控制在7%左右，将半孔率、不平整度、裂隙系数的预测相对误差控制在3%左右，对于提高爆破预裂效果的预测精度有一定的参考价值。