宜春钽铌矿凿岩爆破参数优化研究及应用

宜春钽铌矿原生产过程中,由于裂隙岩体大量存在以及爆破设计方法滞后,爆后矿石块度不理想,大块率、粉矿率偏高。本文分析了影响裂隙岩体爆破效果的因素,并通过数值模拟和工业试验,优化了爆破参数、装药结构和起爆网路,使大块率由原来的6%~7%降低到1.6%,粉矿率由4%降低到2%,取得了显著的经济效益和社会效益。该项研究成果,可供类似矿山参考。     

相邻炮孔间隔柱位置对爆破效果的影响

炮孔内柱状不耦合装药结构可以显著降低炸药单耗和矿岩大块率,这种爆破装药结构在工程爆破中广泛使用。为了在此装药结构基础上继续降低矿岩大块率,采用AUTODYN有限元软件,研究了相邻炮孔间隔柱对称与交错布置的不同组合方式对爆破效果的影响。模拟研究表明,相邻炮孔间隔柱交错布置时岩体内应力峰值相对小且分布更均匀,被爆岩体的初始压力峰值相对小,避免了岩体的过度粉碎,同时其峰值衰减更慢,延长了被爆岩体所受应力的有效作用时间,提高了炸药能量利用率。通过对采场试爆数据分析,表明相邻炮孔内间隔柱采用交错布置后,大块率减小,块度更加集中,直径为0~15cm的矿岩块度比例提高了约4%,平均块度大小较间隔柱对称布置方式降低了约15%。     

柱状药包结构对粉矿及大块率影响的研究

采用柱状实心药包和柱状中空药包爆破破碎波阻抗不同的两种混凝土模型。实验结果表明：在偶合装药的情况下,采用相同的药包爆破破碎不同介质时,随着透射波峰值压力ｐｔ的增大,粉矿率上升、大块率上升不明显;采用不同结构的药包爆破破碎相同介质时,随着ｐｔ的增大,粉矿率明显下降、大块率上升。粉矿及大块率在两类实验中表现出来的差异,充分反映了药包结构的改变引起冲击能与膨胀能之间分配比值的变化对粉矿和大块率的影响。     

柱状药包结构对粉矿及大块率影响的研究

采用柱状实心药包和柱状中空药包爆破破碎波阻抗不同的两种混凝土模型。实验结果表明：在偶合装药的情况下，采用相同的药包爆破破碎不同介质时，随着透射波峰值压力ｐｔ的增大，粉矿率上升、大块率上升不明显；采用不同结构的药包爆破破碎相同介质时，随着ｐｔ的增大，粉矿率明显下降、大块率上升。粉矿及大块率在两类实验中表现出来的差异，充分反映了药包结构的改变引起冲击能与膨胀能之间分配比值的变化对粉矿和大块率的影响。     

基于空气间隔优化的骨料用灰岩爆破粉矿率控制

针对某矿山爆破粉矿率偏高的问题，采用传统连续装药爆破方法易在孔壁粉碎圈附近产生粉矿，造成矿石级配不达标和资源的永久浪费。因此为改善爆破后矿石级配并提高骨料成品率，借鉴中部空气间隔装药爆破技术，依据现场工况参数，分别在0 m、1 m、1.2 m、1.5 m中部空气间隔装药条件开展爆破试验研究。首先采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行数值模拟试验，建立了采用HJC本构关系的石灰岩模型，模拟该矿实际地质条件。随后获取不同间隔距离条件下岩体损伤分布特点，初步获取相对较优的空气间隔装药长度。由于ANSYS/LS-DYNA并未将爆生气体的作用考虑在内，因此为了得到更准确的实验结论，同时考虑到不宜使爆破大块率过度增加，结合项目实际情况，选用1.2 m、1.5 m中部空气间隔装药长度进行现场爆破试验，对比不同爆破试验条件下的岩块级配。试验结果表明，采用中部空气间隔装药的措施降低爆破粉矿率是有效的。采用空气间隔长度为1.5 m时，可以降低不均匀系数Cu与爆破粉矿率。技改前平均粉矿率约为15.94%,技改后4.75 mm以下的粉矿率可降低至9.37%左右，使得爆堆级配达到良好水平。     

地下矿山中深孔落矿爆破块度控制技术研究

扇形中深孔爆破的落矿方式在大红山铜矿中的应用占总采矿量的61%以上,但大块产出率较高严重制约着矿山供矿强度,平均大块率高达22.7%。为了降低大块率,实现矿山生产的高效发展,提出采用环形中深孔爆破落矿工艺并进行了现场试验,试验结果表明环形中深孔爆破落矿可使平均大块率降低至10.3%,与传统扇形中深孔落矿相比较,平均大块率降低了12.4%,使盘区当班日供矿量增加152.29 t,增长率为51.1%;减少了处理大块所耽误的时间和二次破碎的炸药与雷管的消耗,在提高出矿效率的同时,降低了落矿成本,取得了良好的爆破效果。     

铁炉港采石场二期工程深孔台阶爆破实践

铁炉港采石场二期工程采用深孔台阶爆破,日爆破方量达3万m3,地质条件不利,而对块度要求非常严格。根据可爆性将岩石分为三类,采用不同的穿孔爆破参数。通过试生产期间的数据统计和分析,建立了孔网参数和炸药单耗与粉矿率、大块率及根坎率的关系,为穿孔爆破参数优化提供了依据。通过成本分析得知,控制爆破成本的主要措施是降低粉矿率。     

铁炉港采石场二期工程深孔台阶爆破实践

铁炉港采石场二期工程采用深孔台阶爆破,日爆破方量达3万m3,地质条件不利,而对块度要求非常严格。根据可爆性将岩石分为三类,采用不同的穿孔爆破参数。通过试生产期间的数据统计和分析,建立了孔网参数和炸药单耗与粉矿率、大块率及根坎率的关系,为穿孔爆破参数优化提供了依据。通过成本分析得知,控制爆破成本的主要措施是降低粉矿率。     

改善爆破大块率的试验研究

降低爆破大块率是岩石爆破开挖和矿岩凿岩爆破中的一个重要课题,本文从优化爆破方案和爆破参数入手,达到降低大块率的目的。     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体中的裂隙直接影响到爆炸应力波在岩体中的传播,进而影响到爆破效果。针对宏观闭合裂隙岩体的特点,采用LS—DYNA与离散元软件3DEC相结合的方法,分别模拟了含1条裂隙、2条平行裂隙和2条相交裂隙岩体中爆炸应力波的传播特点。结果表明,台阶爆破中应力波的分布并不均匀,应力波主要朝自由面的方向传播;闭合型宏观裂隙阻碍爆炸应力波的传播,岩体中裂隙越多,最小主应力降低的越快,2条裂隙时,炮孔附近的拉应力降低了约30%。     

露天矿大块的产出与对策

从台阶面、炮孔填塞、后排孔爆破、软硬岩分界、爆破参数不当、爆破器材拒爆和难爆矿岩等几方面详细分析了大块产出的原因，并提出了解决方法和对策。对露天矿爆破及改善爆破效果有一定的参考价值。     

水力增压爆破试验

在露天深孔爆破中,台阶上部矿岩大块较多,为改善台阶上部矿岩的破碎质量,提出了水力增压爆破技术,介绍了其作用机理、装药结构及技术要点,并进行了砂浆模型试验和现场工业试验,在水柱与填塞物之间放置超前压塞药包。试验结果表明:采用水力增压爆破可提高延米爆破量和炸药利用率,大块率降低了49.4%,爆破效果良好,该项技术对降低爆破粉尘亦具有良好效果。     

层状岩体爆破抛掷方向对大块率的影响

层状岩体的爆破效果往往较差,易引起较高大块率。通过理论分析层状岩体软弱结构面,并结合单个爆破漏斗试验可知,结构面间粘结力、应力波振幅和入射角度是影响爆破效果的主要原因,以此为理论基础并总结前人的科研成果,建立抛掷方向和岩层走向的夹角θ与大块率的关系。     

金鼎钨钼矿露天台阶深孔爆破参数优化

为解决金鼎钨钼矿生产中存在的大块率过高、根底残留等问题,通过力学实验研究、数值模拟和现场试验,对该露天台阶深孔爆破参数进行优化。通过常规三轴试验研究,得到了该矿岩力学参数和矿岩性质,确定其矿岩炸药单耗0.68 kg/m~3;运用ANSYS/LS-DYNA软件对爆破参数进行优化,以炮孔密集系数m为变量,通过比较坡底、坡顶有效应力与岩石的动抗拉强度,判断相应炮孔密集系数下矿岩的爆破效果。结果表明:当炮孔密集系数m=1.5时,坡底和坡顶岩石均被破坏,大块明显减少,振动危害也小,达到预期爆破效果。将优化后的爆破参数(孔径d=20 cm,炸药单耗q=0.68 kg/m~3,炮孔密集系数m=1.5,孔排距为600 cm×400 cm)应用于生产现场,爆破效果大为改善,大块率低于5%。可以为类似极硬岩矿山提供参考经验。     

大规模岩土爆破工程施工技术

针对大规模、高强度岩土爆破工程难度大的特点,以舟山绿色石化基地8 000万方岩土爆破工程为背景,通过采用等边三角形布孔斜线起爆网路、径向耦合-不耦合装药轴向孔底空气间隔定向卸压爆破装药技术、预留孔底保护层缓冲爆破等施工关键技术,提高了岩石破碎效果,大块率降低了10%～30%,爆破振速降低了15%～25%,同时也有效地保护了边坡和建基面岩体,对类似大规模岩土爆破工程的施工有一定的指导意义。     

宽孔距小抵抗线爆破技术在尖山磷矿的应用研究

为改善尖山磷矿爆破质量、提高生产效率、节约生产成本,结合矿山生产进行多次试验,与原矿山爆破开挖方式对比分析,确定了更适合该矿山生产的宽孔距小抵抗线爆破方式。对大块率的统计和对振动的监测表明:炮孔密集系数m为2时,五次试验的大块率比实验前矿山原方案的大块率分别降低了10.4%、16.7%、15.6%、11.5%和13.5%,且大块的最大外形尺寸比试验前大块的最大外形尺寸总体上要小;新爆破方式下单响药量增加,但实测振动速度与原方案产生的振动速度基本持平,振动主频也与原方式下相近。试验开挖的过程中没有出现大块根底和超挖现象,优化了矿山爆破开挖方案。     

节理岩体爆破数值模拟

岩体的节理裂隙常常会影响爆破效果,而且会由此增加大块率,提高爆破成本.为了探明节理岩体爆破特点,首先采用有限元方法模拟了节理岩体爆破应力场的分布特点,接着分析了在台阶底部不同点的等效应力的变化规律,最后模拟了爆炸能量在节理岩体的传播规律.研究结果表明,节理裂隙能有效地反射爆炸应力波,节理裂隙越多,波的反射就越强,而且反射波的强度随着弱面与岩体间的波阻抗的差值的增加而加大;台阶底部各点的有效应力随着节理裂隙的存在而发生复杂的变化,而不象在均质岩体中一样有规律;炸药爆炸产生的动能在节理岩体中衰减快,透过闭节理时能量的衰减比透过充填节理要慢,爆炸能量透过倾斜节理时衰减较慢,而透过垂直节理时衰减较快.     

大规模岩土爆破工程施工技术

针对大规模、高强度岩土爆破工程难度大的特点,以舟山绿色石化基地8000万方岩土爆破工程为背景,通过采用等边三角形布孔斜线起爆网路、径向耦合-不耦合装药轴向孔底空气间隔定向卸压爆破装药技术、预留孔底保护层缓冲爆破等施工关键技术,提高了岩石破碎效果,大块率降低了10%~30%,爆破振速降低了15%~25%,同时也有效地保护了边坡和建基面岩体,对类似大规模岩土爆破工程的施工有一定的指导意义。     

灰岩矿爆破开采岩粉成因及其控制研究

为了控制石灰石生产加工过程中岩粉的产生及分析其成因,利用邦德功指数和研磨性分析了石灰岩的主要特性,结合灰岩粉的主要来源,提出了针对性的岩粉控制措施,并通过灰岩矿爆破试验进行了验证。研究结果表明:石灰石相较于其他岩石更易产生岩粉,其主要来自于爆破形成的粉碎区,机械破碎中的矿石整形,钻孔岩屑及软弱夹层;通过优化爆破破碎过程,采用空气间隔不耦合装药、现场混装装药和合理优化爆破参数等方式,可以控制粉碎区大小,使爆破级配更为均匀,从而减少爆破岩粉。