石禄铁矿扇形中深孔爆破块度分布特征研究

为优化扇形中深孔爆破块度分布,进行9次扇形孔爆破现场试验,采用数字图像处理软件Split-Desk 4.0对爆堆进行图像处理,通过线性拟合得到爆破块度分布预测模型,并计算对应爆堆的分形维数。试验结果表明：微差爆破有利于控制大块率,对扇形孔孔口进行间隔装药,有利于降低中深孔爆破粉矿率。数值模拟结果显示,孔底有效峰值应力<中间有效峰值应力<孔口有效峰值应力,容易在孔底产生大块,孔口产生粉矿。通过调整中深孔爆破合理孔间延期时间、扇形孔孔口装药结构,对中深孔爆破块度分布进行有效控制,有利于提高石禄铁矿的生产效率,间接提高石禄井下铁矿经济效益。     

超硬岩露天深孔台阶爆破参数优化研究

为解决在新疆金宝铁矿露天深孔台阶爆破过程中存在的大块率高、留有根底等影响铲装效率与后续生产的问题,通过现场调查统计与分析,摸清大块产出部位,剖析大块产出与出现根底的原因,并提出相应对策。基于矿岩物理力学性质与矿山现有条件,提出针对超硬岩露天深孔台阶爆破的小孔排距爆破方案,对孔网参数及起爆网路进行了优化提升,采用115 mm孔径,孔排距3.5 m×3.0 m、堵塞长度2.5 ~ 3.0 m,孔间毫秒延期时间为11、13、18 ms,排间毫秒延期时间为21、29、37 ms。工程实践表明,小孔排距深孔台阶爆破适用于铁矿石等超硬岩的深孔台阶爆破,相比原爆破方案大块率降低约8.7%,爆后无根底,大大提高了露天矿山采剥效率,很好地满足了生产要求。爆破振动速度降幅约为28.1%,减少了对边坡岩体的扰动和破坏。小孔排距深孔台阶爆破在超硬岩露天矿山矿岩采剥中体现了良好的适用性,能够有效减少大块和消除台阶根底,可为露天矿山超硬岩深孔台阶爆破提供借鉴与参考。     

露天矿山台阶爆破合理微差时间优选及应用

为了降低露天台阶爆破后的岩石块度,减少二次破碎成本,根据杨家岭矿山的实际地质情况建立有限元模型,研究了微差时间对岩石损伤程度的影响,分析了关键测点随延期时间变化的规律,最后开展现场试验并利用块度分析软件WipFrag4.0对爆后岩石进行块度分析。结果表明：随着微差时间的增加,岩石的损伤程度先增加后减小,在孔间、排间微差时间分别为40、70 ms时,岩石的损伤程度达到最大;通过在现场开展爆破试验发现,在孔间延期时间为35、40 ms,排间延期时间为65、70 ms时,块度主要集中在10 cm处,块度大于31.6 cm的占比分别为21.26%、23.19%,明显小于其他方案;分析后发现爆后块度分布规律与数值模拟得到的岩石损伤程度变化规律具有较好一致性,验证了数值模拟的准确性;通过数值模拟岩石损伤程度的量化与现场爆破试验相结合,为后续研究岩石损伤提供新思路。     

玉龙铜矿多排孔大区域微差爆破技术试验

为提高玉龙铜矿露天台阶爆破质量,减少玉龙铜矿爆破次数,提高采场生产效率,开展了6排孔大区域微差爆破工业试验。试验结果表明,采用6排孔大区域微差爆破,矿石块度均匀性有所提高,大块率有所降低,台阶与边坡面平整度均能满足矿山生产要求,单次爆破规模大大提升,且炸药单耗有所下降。推荐玉龙铜矿采用6排孔大区域微差爆破的孔间距、排距分别为6.5 m、4.5m,起爆方式采用常规逐孔起爆,延期时间采用孔间延期时间为17 ms,排间延期时间为42 ms,最后排延期时间为65 ms。     

白音诺尔露天坑底隔离矿柱爆破参数优化研究

针对白音诺尔铅锌矿爆破大块率高的问题，应用ANSYS/LS-DYNA软件对扇形中深孔爆破时炸药单耗和排间延时进行数值模拟分析。依据Von Mises屈服准则，分析记录单元有效应力、振速峰值和岩石损伤面积，结果表明，炸药单耗1.16 kg/m³和排间延时100 ms时记录单元的有效应力、振速峰值和岩石损伤面积均满足设计要求。将优化后的炸药单耗和排间延时应用于现场爆破，采用交错布孔的方式，实施空间交错装药结构，对爆后爆堆采用Split-Desktop 4.0进行块度分析，结果显示，爆破大块率降至4.34%,爆破大块度问题得到有效控制。     

露天含水炮孔台阶爆破数值模拟与分析

为了改善晋宁磷矿因孔内积水而导致爆破效果不理想的情况,在单孔药量与药包埋深不变的情况下,只改变孔间距和排间距,利用LS-DYNA建立了孔间距为5、6、7 m,排间距为3 m和4 m的6组计算模型,并通过LS-Prepost进行分析。结果表明:改变台阶爆破的孔间距与排间距均改变了爆炸应力波的叠加效果,孔间距、排间距的大小存在临界值,低于临界值时选取单元有效应力值增幅较小,综合考虑单元最大有效应力,建议采用孔间距为600 cm、排间距为400 cm的孔网参数。将数值模拟所得孔网参数应用于现场爆破工程,统计分析发现大块率较改进前下降20.6%,爆堆松散程度良好,块度适中,炸药单耗由原先的0.33 kg/m³下降至0.25 kg/m³。     

沿空留巷双向聚能爆破炮孔间距参数研究北大核心

为解决沿空留巷中选取合理炮孔间距难题,基于双向聚能爆破成缝机理,建立联孔聚能爆破力学模型,引入聚能管影响参数,分析爆破后岩石裂缝扩展长度,推导炮孔间距计算公式;并以邱集煤矿为工程背景,计算得合理炮孔间距为1.0 m;采用LS-DYNA软件对间距为0.8、1.0、1.2 m的双孔聚能爆破裂缝扩展过程进行模拟。结果表明:在距炮孔中心0.2 m处聚能方向岩石所受应力峰值是非聚能方向的2.6倍,炮孔连心线方向裂缝更易扩展;当炮孔间距为1.0 m时,两孔间裂缝完全贯通且炮孔连线中心无竖向裂缝产生。经邱集煤矿现场试验证明,采用间距为1.0 m的炮孔爆破切顶后,孔内形成连续裂缝,炮孔间裂缝贯通形成切缝面,与理论计算和数值模拟结果相符。     

某露天矿爆破参数优化及块度预测

分析某露天矿大块及粉矿产生的原因,为降低该矿大块率及粉矿率,通过图像处理技术与现场筛分试验对比,证明应用图像处理技术评价爆破块度的可行性。依托该技术,进行爆破参数优化,在孔网参数优化方面,根据增大孔网密集系数原理提出矩形孔和正方形孔试验方案,通过图像处理技术对爆后岩块块度分析预测,确定采用正方形布孔斜线起爆,孔距5.1 m,排距5.1m为最佳。     

东沟钼矿露天台阶爆破参数优化研究

为了提高东沟钼矿台阶爆破的破碎效果,降低爆破成本,结合东沟钼矿采场地质条件从理论上分析了影响台阶爆破质量的主要参数,并针对该矿山在爆破生产过程中遇到的根底和大块问题提出将单耗作为定量,通过改变和调整排距、底盘抵抗线、超深等参数并结合数值模拟得出三者对大块影响的主次关系为超深排距底盘抵抗线,对根底影响的主次关系为底盘抵抗线超深排距。最后得到台阶爆破的推荐参数排距×底盘抵抗线×超深分别为安山岩3.9 m×4.1 m×1.4 m、英安岩4.1 m×4.3 m×1.4 m、火山角砾岩4.1 m×4.5 m×1.2 m。通过实践表明优化后的推荐参数使大块率明显降低且根底率由0.74%降低到0.34%。     

基于优化Canny-Ostu算法的爆破块度识别

为探讨露天矿台阶爆破块度的空间分布特征,利用无人机拍摄爆破后爆堆图像,结合图像识别算法提取块度分布特征。最后,通过数值分析对爆堆的空间分布特征及影响因素进行分析。结果表明,Canny-Ostu算法能够准确识别爆破块度,并可用于快速评估爆破质量。爆破块度特征参数符合对数正态分布,表层块体的统计平均面积是底部的3倍,而最大直径和长度是底部块体的1.5倍。炮孔填塞率与大块面积成正比,而延期时间、炸药单耗和炮孔排距与大块面积成反比。研究结果可为矿山台阶爆破参数优化提供参考。     

地下矿山直眼掏槽爆破参数优化研究

针对凡口铅锌矿目前直眼掏槽钻孔数量多、凿岩效率低等问题,开展了直眼掏槽爆破参数优化研究。通过理论计算,确定了钻孔孔径以及装药孔与空孔间距的范围。运用LS-DYNA数值模拟软件对理论计算取值范围内不同孔径、装药孔与空孔间距等参数进行模拟研究,对各模拟方案下应力分布状态及关键单元的应力值进行分析。结果表明,空孔具有导向及应力集中作用,在装药孔及空孔孔径相同条件下,当孔径为0.051 m和0.058 m时,孔间距均应取0.30 m; 当孔径为0.064 m时,孔间距应取0.35 m。工程应用结果表明,这3种爆破参数方案均能达到预期爆破效果,综合爆破后矿石块度及凿岩效率,最终确定掏槽爆破参数为:孔径0.051 m,装药孔与空孔间距0.30 m。     

基于岩石爆破损伤的合理炮孔参数研究

为改善腾冲县污水处理厂配套管网工程巷道掘进爆破效果,通过理论计算及LS-DYNA数值模拟方法对现有爆破方案中关键参数进行优化,分别建立不同掏槽及光面爆破数值模型并对其开展计算,提取爆破过程造成的损伤因子D,并基于损伤因子D对爆破效果进行分析。试验结果表明：双空孔可为掏槽孔间产生连贯空腔提供良好条件;对比掏槽孔间距为20cm、30cm、40cm时掏槽爆破效果,发现间距为30cm时能形成最大空腔且贯通;对比光爆孔间距分别为30cm、40cm、50cm时的爆破效果,随着孔间距增加,两孔间的损伤区由贯通转变为不贯通,光爆间距为40cm时爆破效果可达到最佳。将以上结论运用于实际工程,发现爆破效果明显改善,表明利用岩石损伤演化规律对隧道掘进中炮孔参数优化是行之有效的。     

既有溶洞岩体爆破装药结构优化及数值模拟

为降低溶洞等不良地质条件对于台阶爆破作业的负面影响,基于既有溶洞露天爆破作业工况,运用 AUTODYN 数值仿真软件,建立二维有限元模型,针对孔身、孔底、孔间溶洞模型进行装药结构优化及仿真分析,重点对比 分析了不同模型岩体损伤、孔壁压力和飞石速度差异。 结果表明:对于孔身溶洞,相较于普通 PVC 管装药结构,采用 尼龙编织袋装药爆破可有效提高爆炸冲击波对孔壁的压力,降低大块率,改善岩体松动效果;孔底溶洞采用底部填塞 +上部装药外加台阶底部钻水平孔装药方式,可有效破除残留根底;对于贯通型孔间溶洞,采用底部装药+中间填塞+ 上部装药+顶部填塞的分段装药结构,并在前排钻辅助孔进行孔底装药,可有效改善岩体损伤破碎效果。     

煤巷底板岩石爆破提高瓦斯抽放率的应用与数值模拟

在松软煤层相邻的岩石进行深孔控制爆破时,相邻煤层也产生裂隙和振动并可提高瓦斯流量。为研究此方法与煤体爆破的差异,利用三维数值模拟结合煤矿现场爆破实验,探讨了不同爆破介质的动应力分布及抽放效果。分析了底板岩石布孔和单煤体爆破布孔的特点;建立了不同条件下的爆破模型;研究了单煤体和煤岩介质中爆破孔与控制孔连心线距离与有效应力的关系。复合介质从岩石变为煤体后,有效应力极值减小57%,相同位置单一煤体只减小27%;瓦斯抽放效果很大程度上与爆破后控制孔轴线方向有效应力分布有关,爆破孔与控制孔间距为2.0 m时,轴线方向平均有效应力与全煤层爆破3.0 m间距时基本相当。通过对重庆渝阳矿进行底板岩石深孔爆破实践,证实了以上研究结论的正确性。     

深井扇形组合孔短延时爆破裂纹扩展模拟研究

提出了一种扇形组合孔短延时爆破的构想,即在常规的每排扇形崩落孔中间增加一排致裂孔,崩落孔与致裂孔之间短延时间隔起爆。使用ANSYS/LS-DYNA对不同延时时间及不同围压加载条件下的爆破方案进行数值模拟研究,发现高应力环境下常规扇形孔爆破无法形成有效爆破漏斗,扇形组合孔短延时爆破则损伤破裂更加有效、破岩效果更好。此外对不同围压条件下的裂纹扩展进行分析,爆破裂纹扩展趋向于最大主应力方向。数值模拟及现场工程实践证实,当最大主应力方向与扇形崩落排孔成一定小角度,即平行崩落排孔方向加载较大围压、垂直排孔方向加载较小围压时,扇形组合孔短延时爆破不仅可以改善岩石破碎效果,也可以有效保护后排炮孔和保留岩体。     

庙沟铁矿露天转地下开采爆破参数优化

为给庙沟铁矿露天转地下开采设计提供最优的爆破参数,结合矿山设计的具体情况,在选定爆破抵抗线长度为1.8 m的基础上,以孔底距为主要参数,对地下开采无底柱分段崩落法的爆破参数设计了4个方案。对设计的4个中深孔爆破方案分别进行了数值模拟计算和爆破效果的综合评价分析。数值模拟结果表明,4个方案的爆破有效应力均能达到矿岩破碎的效果,孔底距长度对爆破有效应力值没有显著影响。以炸药成本、采幅、适宜块度率为评价爆破效果的主要因素,通过模糊综合评价,得出矿山的最优爆破参数是孔底距为2.52 m,为矿山的施工提供了数据依据。     

综掘硬岩段深孔超前爆破研究与应用

针对硬岩巷道综掘施工难度大的问题,提出采用深孔超前爆破技术,以增大岩体内裂隙和损伤范围,降低综掘机切割难度。以淮北矿业集团桃园煤矿为例,进行了原岩应力作用下爆破裂隙和损伤范围的理论分析和数值模拟研究,据此设计了大直径深孔超前爆破参数,并进行现场试验研究,研究结果表明:炮孔直径75 mm、药柱直径63 mm的爆破炮孔周围0.424 m范围内的Von Mises应力在177 MPa以上,形成破裂区;损伤范围0.424~2.3 m;爆破后综掘机施工速度提高了40%~50%、而截齿消耗降低了52.4%;对爆破振动实测并分析得出爆破振动能量集中在50~160 Hz频带范围内,没有对巷道围岩及支护结构造成破坏。     

杏山铁矿中深孔爆破参数优化与高效改进措施

杏山铁矿为地采矿山,较高的爆破大块率一直影响生产效率。结合杏山铁矿生产实际和地质条件,对布孔方式、填塞长度、起爆方式等在爆破落矿过程中大块产生原因进行了分析。研究结果表明：对地质条件和矿岩结构准确的分析对爆破参数的选择非常重要。三角形布孔方式、不小于400 mm的炮孔填塞和小抵抗线大孔距的参数优化能有效降低大块率。依据现场实测将排距定为1.9 m,边孔角为57°,崩矿步距为3.8 m,采场平均大块率从18%～20%降至7%～10%,在现场实践中取得了良好的效果,解决了杏山铁矿在工程实践中大块率居高不下的难题。