上向中深孔掏槽爆破炮孔布置方式优化研究

以铜绿山试验采场为例，采用九孔掏槽爆破法，结合现场实际情况，并利用补偿空间理论、裂隙区理论等对中深孔爆破掏槽方式进行研究，优化其首圈掏槽爆破炮孔布置方式，并利用LS-DYNA软件建立了4种首圈炮孔布置方式模型，进行爆破仿真计算，利用RHT本构模型模拟岩石爆破效果。结果表明，空孔数量越多(即补偿空间越大),掏槽区爆破效果越好；空孔位置的均匀程度(即补偿空间的均匀程度)也会影响爆破效果。现场试验所得爆后槽区断面与高度均满足设计要求，证实首圈掏槽爆破炮孔布置方式合理。     

基于离散元方法的急倾斜极薄矿脉机械化开采爆破参数仿真优化

急倾斜极薄矿脉留矿法开采爆破空间规整平齐是实现小型采矿机器人高效通行和稳定作业的关键因素。为了提高狭小空间爆破光面控制效果,采用离散元方法和黏结颗粒模型耦合仿真方法,开展了不同炮孔参数条件下急倾斜极薄矿脉爆破模拟,以爆破空间轮廓规整性系数为评价指标,对急倾斜极薄矿脉炮孔布置方式和参数进行了优化。研究结果表明：同等排距和孔距条件下,矩形方式布孔的爆破规整性系数最高,矩形+间隔空孔布孔方式爆破规整性系数次之,之字形炮孔布置方式爆破效果最差;结合爆破经济性指标和采场断面规整性系数综合考虑,对于急倾斜极薄矿脉机械化开采,推荐采用矩形+间隔空孔装药的爆破方式,炮孔排距0.4 m,孔距0.8 m。     

回采进路大直径空孔掏槽爆破数值模拟研究

传统掘进爆破方式仅有单一的自由面,四周的夹制作用非常强,爆破效率低下,无法充分发挥炸药能量和中深孔爆破的优势。大直径空孔掏槽爆破通过在进路爆破掏槽孔周围布置空孔作为第二自由面以及改变应力场的分布,从而提高爆破效率。运用LS-DYNA对大直径空孔掏槽爆破进行爆破成腔过程分析,得出:在装药量减少情况下,爆破进尺可以达到3.0～3.2m,比传统的爆破进尺2.5 m提高了16%～25%。在金川二矿区一工区Ⅰ盘的现场工业试验表明,大直径空孔掏槽爆破的爆破进尺达到3.0～3.3m,能够显著提高爆破效率。     

爆炸荷载下空孔效应的研究与应用

在深部岩石的破碎中,深孔爆破具有高效安全的特点,为改善爆破效果,使岩体的完整性降低,采用空孔控制裂纹的扩展,同时利用空孔补偿岩石的位移。根据爆破理论,确定压碎区、裂隙区、弹性区的范围,通过实验研究空孔位于不同作用区时岩石的断裂方向,分析空孔与装药孔间的距离对裂纹扩展的影响,并测量不同孔间距时空孔周围的应变。实验结果表明,空孔位于爆破裂隙区时,可以有效控制裂纹的扩展方向,空孔有定向致裂的作用,此时空孔周围的应变最大。在淮北矿业集团煤矿顶板弱化中,合理布置爆破参数,使难冒顶板变为易冒顶板,爆破后岩体声速降低40%~50%,爆破区域裂纹扩展,工作面推进阻力降低,达到爆破设计要求,提高了生产效率。     

铜绿山矿中深孔掏槽爆破参数优化研究

以铜绿山矿井下分段凿岩嗣后充填采场的掏槽爆破为工程背景,采用ANSYS/LS-DYNA对不同掏槽孔布置方案进行了模拟爆破,通过分析对比不同方案的掏槽爆破效果,得出最优孔径组合为炮孔直径76 mm、空孔直径89 mm,并根据分析结果在铜绿山进行了现场爆破试验,试验结果表明,掏槽区域采用76 mm直径炮孔、89 mm直径空孔的孔径组合能够达到良好的掏槽爆破效果。     

益新煤矿中心大空孔掏槽爆破现场试验研究

本文以益新煤矿四水平北翼皮带巷爆破掘进工程为背景,基于现场爆破试验,研究了中心大空孔新型掏槽爆破施工技术及与之相适的掏槽布置方式和爆破参数。通过对现场4组掏槽对比试验的分析,确定了方形套方形的掏槽布置方式及相应的爆破参数。现场应用表明:采用中心大空孔加方形套方形的掏槽布置方式,爆破后形成的空腔深度更深且破坏半径小,掏槽效果显著,与传统掏槽方法相比,单循环进尺可提高82.4%以上,月进尺最高可达近135m。中心大空孔掏槽爆破施工方法将有效提高矿井开拓速度,同时也可以为国内中、深孔快速掘进的研究提供新的思路和方法。     

中深孔爆破技术在中厚矿体开采中的应用

在中厚矿体开采中,选择上向垂直扇形中深孔分段空场法开采方案,采用上向垂直扇形中深孔爆破技术,通过选择合理的爆破参数,优化爆破网络,甲、乙排扇形孔错开布置,大孔底距爆破设计,避免前排孔爆破后破坏后排孔,降低了大块率,提高了回采率,有效控制了爆破效果和爆破成本,实现了中深孔爆破分段落矿,阶段出矿的采矿工艺。     

深孔松动爆破提高瓦斯抽放率的应用研究

本文探讨了深孔松动爆破孔和瓦斯抽放孔的布置参数及工艺等 ,并设计了实施方案。在潘一矿的应用试验表明 ,用深孔松动爆破技术来提高低透气性煤层的瓦斯抽放效果 ,是一条很好的途径。     

某高窄型坑道中深孔光面爆破

为了提高高窄型坑道掘进循环进尺和掘进进度,结合某坑道工程实例,对高窄型坑道中深孔光面爆破的掏槽形式、炮孔布置等爆破参数进行了试验研究。对于幅员属于高窄型的坑道,采用垂直掏槽与竖向楔形掏槽相组合的复式掏槽,便于石渣抛出,为后续扩大孔的起爆提供良好的临空面,可以最大限度地提高炮孔利用率。按上下2个区域分区布置扩大孔,并由下向上逐层爆破,可以获得理想的爆破效果。对于Ⅲ级以上中硬围岩中深孔光面爆破,经过科学合理的爆破设计,结合现场多次试爆,动态调整爆破参数,并严格规范施工工艺,可以达到近4m的循环进尺。     

关于螺旋掏槽的布孔原则

掏槽是巷道光面爆破中的关键。在深孔或中深孔光面爆破施工中，由于受工作面条件的限制，只能采用直眼掏槽。根据爆破破岩机理分析，螺旋掏槽是目前直眼掏槽爆破中的一种最佳方式。单螺旋掏槽以一个较大直径的空孔（或几个小直径空孔）为中心，将各装药孔布置在同一条对数螺旋线上，从而达到较好的爆破效果。各装药孔采用微差顺序起爆（微差时间     

深孔分段爆破成井技术在谦比西铜矿东南矿体的应用

谦比西铜矿东南矿体深孔采场切割井施工存在效率低下、施工困难、掘进成本高等问题。为提高切割井施工效率和降低掘进成本,本文提出了深孔分段爆破成井技术。通过研究深孔掏槽爆破机理,确保爆破过程中有足够的补偿空间,采用1个中心掏槽孔、6个空孔、8个辅助掏槽孔的布孔方式,选取掏槽孔孔径76 mm,空孔孔径152mm,中心主掏槽孔与空孔孔间距取400 mm,通过补偿系数的计算验证了布孔方式的合理性。并根据实验采场一次爆破成井的5次试验,针对15m深井制定了底部第一分段6.5 m与第二段分段8.5 m的深孔分段爆破方案,设置了合理的延期时间。最后,将研究成果在谦比西东南矿体切割井掘进过程中进行了测试,顺利爆破形成断面3×3 m,高度为15 m切割井。现场实际应用表明深孔分段爆破成井技术在谦比西东南矿体具有很好的适用性,可提高切割天井的成井效率,为类似的切割井爆破工程提供借鉴。     

多孔同段聚能爆破煤层增透数值模拟及应用

构建三维多孔同段(多个炮孔同时起爆)聚能爆破模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件再现聚能射流及爆炸应力波传播与叠加的过程,探讨应力波的传播规律;同时对多孔同段聚能爆破下不同间距炮孔间的煤体单元应力进行了分析。研究结果表明,炸药爆炸后形成聚能射流侵彻煤体,随后形成的爆炸应力波沿着各自的方向传播,之后相遇叠加,相邻炮孔间距越大,应力波叠加所需时间越长且叠加应力越小;比较不同间距相邻炮孔间煤体单元应力,发现裂隙首先在炮孔周围产生,随着爆轰气体的传播,裂缝将主要沿着炮孔连线扩展。只要相邻炮孔间距得当,相邻炮孔间煤体区域相当于受到2次爆破作用,使得煤体裂隙充分发育并相互贯通,提高瓦斯抽采率。同时在平顶山开展了煤层多孔聚能爆破现场实验,结果表明多孔聚能爆破能有效提高煤体致裂程度,同时确定了多孔聚能爆破最佳相邻炮孔间距。     

小断面硬岩巷道大空孔角柱式直眼掏槽爆破试验

针对目前普遍存在小断面硬岩巷道爆破效果差的问题,介绍了大空孔角柱式直眼掏槽爆破方式.理论分析表明,空孔可提供自由面和为破碎岩石提供补偿空间的作用,空孔直径越大爆破效果越好.结合岩石性质和断面大小给出了掏槽装药孔与空孔之间的合理间距、掏槽药量.现场试验表明,大空孔角柱式直眼掏槽方式,炮眼利用率高达94%,炸药消耗量低,证明此掏槽方式适用于小断面硬岩巷道掘进爆破.     

突出矿井石门导硐震动炮揭煤的工程实践

为防止王家岭新井在石门揭煤时发生煤与瓦斯突出,在掘进头进行了突出危险性预测和消突,根据煤层赋存条件选用导硐震动炮法进行揭煤,设计了导硐的层位、尺寸及其爆破施工参数,并用震动炮安全完成揭煤作业。     

提高块煤率的爆破参数的数值优化

为了提高煤炭块率,炮孔间距的合理选取是提高块煤率的关键。通过有限元软件LS-DYNA2D,对封闭煤体中爆炸过程进行了数值模拟,研究表明,煤体中质点压应力、速度随着径向半径增大与时间的推移迅速减小。离爆心近处,质点的压应力与速度很大,但持续时间较短;离爆心远处,质点的压应力与速度较小,但持续时间较长。同时通过对提高块率爆破机理研究,得出了采用小药卷,控制眼距和爆破微差时间是提高爆破块率的主要途径。从而为提高煤块率的参数优化提供了一种切实可行的研究方法。     

GPS技术下的露天矿山爆破设计及布孔

针对某露天铁矿布孔方式及弊端,该矿山引进GPS技术并将其应用到矿山爆破设计和布孔中,在现场进行实验研究。结果表明,使用了GPS技术进行布孔,可以极大地提高孔位的布设精度,且操作简便,工作效率较之前也有较大的提高,满足了矿山精细化爆破要求,使得最终的爆破效果得到改善。据现场统计,最终爆破大块率降低40%,减少了处理大块等待时间,满足露天矿山采装的要求,获得了良好的经济效益。     

预裂爆破中最佳空孔间距的选择

预留空孔是预裂爆破的常用方法,空孔间距的选择关系到爆破效果的好坏.从理论上研究了空孔的应力集中效应,得出了在空孔壁上时只有炮孔连线方向才有应力出现.分析了空孔间距与爆破参数选取的关系,基于爆炸力学和弹性力学知识从理论上推导出了最适宜的空孔间距.通过具体的算例得出了采用预留空孔爆破时2装药孔之间的间距为868.6mm,没有预留空孔时2炮孔之间的距离为543.4mm,因此预留空孔能够明显提高炸药的能量利用率.     

综采工作面过大落差断层深孔预裂爆破技术

为解决综采工作面遇大落差硬岩断层阻碍推采问题,分析传统过断层方法以及现有研究技术弊端,对过大落差断层深孔预裂爆破技术展开系统研究。针对大落差断层产状不明晰,过断层路径设计不精确的问题,提出了断层产状探测技术,优选断层探巷布置方案,根据其揭露信息建立了断层走向计算模型;针对深孔爆破技术在工作面、运输巷、回风巷不适用的问题,研究预掘爆破巷关键技术,提出了爆破巷布置原则及布置参数计算方法,确定了爆破巷内实施深孔预裂爆破的方案,设计了耳式硐室施工方法,解决了大药量集中爆破难题;基于岩石爆破理论,结合过大落差断层工程特点,针对性设计孔径、孔深、装药量、封堵长度、炮孔布置及爆破振动安全控制,形成了完整的爆破参数选取及计算方法。新巨龙煤矿2302N工作面下平巷揭露综合落差125 m硬岩断层,通过下平巷揭露点依次布置的6个探测孔,探明了断层向工作面延展初始走向,设计了垂直断层走向、沿煤层底板掘进探巷方案以及沿断层下盘煤层底板掘进爆破巷方案;通过实测信息规划了过断层路径,根据路径内断层产状变化划分了8个爆破区域,设计了各区域内爆破布置参数,并借助数值模拟对爆破效果进行了预测分析。应用效果表明,爆破裂隙贯通效果良好,采煤机过断层截齿消耗减少了40%~50%,相比传统过断层方法节省了时间一倍以上。新巨龙煤矿多个工作面均成功完成了过大落差工程应用,在保障工作面高效连续推采、减少过断层成本、保证爆破安全等方面取得了良好的效果。     

煤矿快速钻进设备与大孔径直眼掏槽快速爆破关键技术研究

目前,煤矿岩石巷道掘进施工的主要方法钻眼爆破法,使用钻眼爆破法进行掘进时,爆破效果好坏、循环进尺大小和炮孔利用率的高低关键是掏槽,掏槽眼的布置方式分为直眼掏槽和斜眼掏槽。大量实践表明,受现有地质条件、巷道断面、凿岩机具、装药等因素的影响,每循环进尺要达到2.5~3.0 m,不论采用直眼掏槽还是斜眼掏槽,都容易出现掏槽效果不好,炮孔利用率低的现象。研制开发了一种液压掘进钻车,既可钻小直径普通钻孔,又能钻直径为100~110 mm的大孔,解决直眼掏槽爆破大直径炮孔自由面的问题,达到快速掘进和快速爆破的目的。