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。     

预裂爆破成缝机理的数值模拟研究及其应用

为了验证数值模拟技术在预裂爆破中的实用性,根据云南省布沼坝露天煤矿西帮边坡治理实例,通过ANSYS/LS-DYNA软件对不同爆破参数条件下的预裂缝过程进行模拟,并对预裂缝的爆破效果进行了计算分析,得到几组爆破效果较好的线装药密度、孔间距、炮孔直径参数。将这几组预裂爆破参数分别应用于现场试验中,从坡面半孔率、坡面平整度、孔口位置岩体破碎状况、有无根底、孔壁岩石上有无爆生裂纹、有无超挖现象以及对保留岩体的减震效果几个方面对预裂爆破效果进行评价,得到1组最优参数。实践证明:采用数值模拟与爆破试验相结合的方法对爆破参数进行优化,爆破成缝效果明显。     

露天边坡含水炮孔预裂爆破试验研究

针对棒磨山铁矿露天台阶炮孔涌水量大的实际情况 ,研究采用水耦合预烈爆破方法解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题。根据炮孔含水高度的不同 ,进行了不同装药结构的水耦合预裂爆破现场试验。经爆破效果测试分析 ,利用该技术解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题是可行的     

露天边坡含水炮孔预裂爆破试验研究

针对棒磨山铁矿露天阶炮孔涌水量大的实际情况，研究采用水耦合预裂爆破方法解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题，根据炮孔含水高的不同，进行了不同装药结构的水耦合预裂爆破现场试验，经爆破效果测试分析，利用该技术解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题是可行的。     

某石灰石矿边坡预裂爆破技术研究

针对某石灰石矿当前边坡维护施工过程中预裂孔爆破贯通不良、成缝效果较差、边坡预裂面不平整等问题,采用理论研究、数值模拟计算分析的方法,选用切缝药包和炮孔径向掏槽的定向爆破方案,并与原预裂爆破方案进行对比分析,结果表明:定向预裂爆破的聚能效应能够大大增强药包的破岩能力,可适当加大炮孔间距,减少穿孔量,降低施工成本;切缝药包预裂爆破可大大促进边坡预裂缝的贯通,预裂边坡成型效果显著,且施工工艺简单,提高了经济效益。切缝药包定向预裂爆破技术具有很好的现场指导作用。     

硬厚致灾岩层预裂爆破防冲参数优化及工程实践

针对彬长矿区某矿硬厚粗粒砂岩致灾层预裂爆破效果不佳的问题,采用数据分析、数值模拟及工程试验等方法研究了预裂爆破关键参数,模拟分析了岩石抗拉强度、炸药装药密度、不耦合系数及爆破孔间距对预裂爆破效果的影响,优化了针对粗粒砂岩层的爆破参数。结果表明：开展预裂爆破工程时,应当考虑爆破参数与岩层抗拉强度相适应,避免炸药能量浪费在破碎区、削弱裂隙区裂纹扩展尺度;较小炸药装药密度下,增大装药密度明显促进爆破裂纹扩展,而较大装药密度下促进作用不明显,易导致破碎区范围明显增大,浪费炸药能量;不耦合系数的最佳区间为1.42～1.58,此区间外裂纹扩展尺度较小,爆破效果不理想;增大炮孔间距,孔间裂纹贯通趋势减弱,爆破效果变差,较优的炮孔间距为10 m。优化了粗粒砂岩层的爆破参数,现场试验后工作面来压步距与支架阻力明显降低,大能量微震事件总能量与事件数占比显著降低,卸压效果较好。研究结果可为硬厚岩层预裂爆破参数设计提供参考。     

坚硬顶板切缝药包深孔预裂松动爆破技术研究

以安徽淮南张集矿为背景,采用数值模拟和现场试验相结合的方法进行坚硬顶板松动爆破关键控制技术的研究。数值模拟了切缝药包深孔松动爆破效果,进行了普通药包爆破与切缝药包控制爆破现场对比试验。结果表明:所提出的基于切缝药包定向断裂的巨厚坚硬顶板超深孔松动预裂技术,可以扩大爆破裂纹定向扩展范围,解决超深孔松动预裂炮孔爆破底部眼间距过大的难题,从而实现对爆破破裂面及坚硬顶板的垮落位置的精准控制,以及人为调控周期来压步距,使坚硬顶板能够及时、安全垮落,实现工作面的连续安全开采。     

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。     

露天矿山边坡预裂爆破导向空孔技术研究及应用

针对露天矿山边坡预裂爆破,建立导向空孔爆破计算模型,分析导向空孔孔径、装药炮孔不耦合系数、装药炮孔与导向空孔孔距对预裂爆破效果的影响。针对别斯库都克露天煤矿的边坡预裂爆破,根据现场已有设备型号,确定预裂孔和导向空孔孔径为120 mm,最佳不耦合系数为1.5,开展装药炮孔与导向空孔不同孔距下预裂爆破试验,对保留岩体预裂成缝、半孔率及平整度进行综合评价,得到孔距为2.2 m时,预裂缝成型好,保留岩体的损伤程度最小,边坡半孔平均成型率达到87.6%,边坡壁面光滑,根底情况良好,无浮石、碎石,取得了较好的边坡成型效果,提高了边坡保留岩体的稳定性,可供类似工程参考借鉴。     

预裂爆破孔间距设计在冲击地压防治中的应用

伊化矿业30209工作面在回采期间出现强矿压显现现象,为解决强矿压显现的问题,引入顶板深孔预裂爆破手段进行卸压。以理论推导为基础,分析96 kg炸药爆破时裂隙区的范围,结合数值模拟手段对孔间距为8 m、10 m及15 m分别进行模拟,研究不同孔间距下的塑性区发育范围,并将新的参数设计方案在现场进行试验。通过微震监测数据统计结果,对比不同孔间距时的卸压效果,验证了设计的参数方案具有更好的卸压效果。     

预裂爆破成缝机理的数值模拟研究

为了进一步验证数值模拟技术在预裂爆破工程中的实用性,以云南省布沼坝矿西帮边坡为例,通过ANSYS/LS-DYNA软件对不同爆破参数条件下的预裂缝形成过程进行模拟。研究结果表明,预裂缝裂隙是先从孔壁开始形成并向中点发展,而不是应力波干涉理论认为的裂缝首先从中点产生,并向两孔发展。同时将数值模拟计算中得到的预裂缝效果较好的几组爆破参数分别应用于现场试验中,预裂爆破效果明显。可见,数值模拟技术的恰当运用,将为预裂爆破理论研究和参数的合理确定提供一条有效途径,也为爆破方案优化提供可行性依据。     

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。     

边坡石方开挖准预裂爆破技术研究

通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立高速公路边坡准预裂爆破模型,选取塑性随动硬化材料模型,来模拟爆破载荷作用下岩石的本构关系,考虑不耦合系数、线装药密度、药包直径及炮孔间距等参数,进行缓冲孔爆炸应力场数值模拟计算。通过在高速公路施工现场进行爆破试验,并采用IDTS3850型测振仪进行爆破振动测试,检验模型设计及参数计算的准确度,验证缓冲孔设计方案的可行性。     

云冈矿坚硬顶板预裂爆破合理孔距的研究

针对云冈矿12#煤层8617工作面坚硬顶板深孔预裂爆破中炮孔合理间距的确定问题,通过理论分析计算、数值模拟以及工程实践对8617工作面预裂爆破合理孔距进行研究分析。研究结果表明8617工作面顶板预裂爆破合理的炮孔间距取8m。     

不同孔间距抽采孔对深孔预裂爆破增透效果影响研究

为了研究不同孔间距抽采孔对深孔预裂爆破效果的影响,利用ANSYS有限元模拟软件,建立深孔预裂爆破影响范围物理模型,设计5种工况探讨不同孔间距抽采孔对深孔预裂爆破的影响效果;研究了不同孔间距抽采孔对爆破裂隙的扩展形态的影响,分析了抽采孔内壁质点位移及振动速度,最终确定合理的孔间距。模拟结果表明:孔间距为4 m时爆生主裂纹会贯穿经过抽采孔,抽采孔可能会出现塌孔现象。3~7 m的孔间距区间,随着孔间距的增大,抽采孔对煤体爆生裂纹的影响逐渐削弱;孔间距虽然对裂隙整体走势产生影响,但对于煤层整体的增透效果并未产生明显差异;确定深孔预裂爆破的预裂孔与抽采孔的最佳间距为5 m。     

恒源煤业151303工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究

为保证151303工作面回采期间端头悬顶过长及支架易压死的情况,通过具体分析深孔预裂爆破技术的机理,采用数值模拟研究爆破孔间的合理间距,结合工作面的情况对深孔预裂爆破技术进行具体设计,并对工作面采用深孔预裂爆破技术后的效果进行监测分析。结果表明:工作面采用深孔预裂爆破技术后,基本顶的周期来压步距减小为13～22m,回采过程中无支架压死与煤壁片帮情况出现,为工作面安全高效回采提供了保障。     

天山矿区综放工作面矿压控制技术

分析了在不同炮孔角度下,超前深孔顶板预裂爆破单孔爆破方式和组合爆破方式的爆破效果。采用FLAC3D数值分析软件对单孔爆破的炮孔角度及多孔爆破的组合炮孔角度进行了模拟。同时,在现场进行了不同参数下的爆破试验,实测了爆破前后煤体应力和钻屑量的变化。超前深孔顶板预裂爆破可有效降低应力水平,高应力区向煤岩深部转移,炮孔附近形成一定的卸载区域,得到了超前深孔顶板预裂爆破的最佳炮孔角度。     

天山矿区综放工作面矿压控制技术

分析了在不同炮孔角度下,超前深孔顶板预裂爆破单孔爆破方式和组合爆破方式的爆破效果。采用FLAC3D数值分析软件对单孔爆破的炮孔角度及多孔爆破的组合炮孔角度进行了模拟。同时,在现场进行了不同参数下的爆破试验,实测了爆破前后煤体应力和钻屑量的变化。超前深孔顶板预裂爆破可有效降低应力水平,高应力区向煤岩深部转移,炮孔附近形成一定的卸载区域,得到了超前深孔顶板预裂爆破的最佳炮孔角度。     

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。     

深孔预裂爆破弱化坚硬陷落柱技术研究

针对庞庞塔煤矿综放工作面范围内陷落柱岩石坚硬、采煤机截割困难、截齿损耗大,严重制约工作面的推进速度和生产效率等问题,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,分析了综放工作面煤层赋存情况和岩石预裂爆破机理,提出过陷落柱构造采用深孔预裂爆破技术方案和爆破参数,并利用数值模拟和现场工业性试验验证了爆破方案及参数的合理性,取得了良好的爆破松动效果。研究表明:利用深孔预裂爆破弱化工作面的陷落柱,打眼放炮工作均在工作面运输巷内进行,不干扰工作面正常生产作业,极大地提高了工作面的推进速度和生产效率。