凿岩台车在硬岩矿山巷道掘进中的应用

吴集铁矿岩石属于很硬岩,在井巷掘进过程中,钻孔眼爆破均比较困难。为改善凿岩技术,提高生产效率,引进使用全液压凿岩台车作业;。同时对凿岩爆破参数进行设计优化,通过经分析计算,选用五空孔直孔眼掏槽和光面爆破技术;,最后根据岩石性质,合理布置装药参数和装药结构,并对警戒范围进行理论推算,确保施工安全。方案实施后,施工效率以及安全性等方面得以改善,同时通过成本分析明确未来成作业成本管控方向,根据岩石性质,合理布置装药参数和装药结构,并对警戒范围进行理论推算,确保施工安全。最后对施工质量控制以及台车使用效果和成本进行分析,为类似矿山提供借鉴经验。     

直孔掏槽爆破中空孔效应的数值模拟研究

空孔在直眼掏槽爆破中具有重要作用。为研究不同空孔直径对首响掏槽爆破效果的影响,利用数值模拟手段对150,200,250mm 3种不同直径空孔下的单空孔掏槽方案进行掏槽对比分析。在确定数值模拟所需的材料模型及参数的基础上,建立不同空孔直径的单空孔掏槽爆破模型。模拟结果发现空孔具有反射应力波和聚集爆炸能量的作用,且其作用随着空孔直径的增大而更为明显,但其凿岩成本也会随空孔增大而相应升高,综合考虑后推荐的直孔掏槽爆破最佳空孔直径为200mm。     

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。     

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.     

凿岩台车施工硬岩矿山巷道钻爆参数设计

吴集铁矿岩石属于很硬岩,在井巷掘进过程中,钻孔爆破均比较困难。为改善凿岩技术,提高生产效率,引进使用全液压凿岩台车作业;同时对凿岩爆破参数进行设计优化,通过分析,选用五空孔直孔掏槽和光面爆破技术;最后根据岩石性质,合理布置装药参数和装药结构,并对警戒范围进行理论推算,确保施工安全。方案实施后,施工效率以及安全性等方面得以改善,同时通过成本分析明确未来作业成本管控方向,为类似矿山提供借鉴经验。     

岩巷中深孔直眼掏槽爆破关键技术参数研究

针对煤矿岩石巷道钻爆法掏槽方式和施工工艺导致煤矿岩石巷道掘进循环进尺小,不利于高产高效煤矿生产的现状,结合当前国家"逢掘必探"政策要求,创造性利用超前探眼,提出超长钻孔大直径空眼三圈直眼掏槽新技术,不同孔径条件下关键技术参数研究结果表明:空孔直径为193mm时爆破效果最优,循环进尺可达2.2～2.4 m,炮眼利用率平均为95%。实践证明,采用大孔径直眼掏槽中深孔爆破新技术,东保卫矿-500西大巷工程工期由原来3 a缩短为1.8 a,经济技术效果显著。     

直眼掏槽爆破中空孔应力集中效应数值模拟

利用有限元软件LS-DYNA3D程序,从数值模拟的角度出发,建立了直眼掏槽爆破的数值模型。模拟了无空孔和有空孔2种不同情况下直眼掏槽爆破的破岩过程以及应力状态;通过2组模型破岩过程的对比,得出了中空孔孔壁周围应力的分布规律;通过应力状态的分析,验证了中空孔应力集中效应的存在。模型试验得出的结果表明:直眼掏槽爆破在空孔壁激起的应力波,在传播过程中应力峰值随着距离的增大,呈现出一定规律衰减。在设有中空孔的直眼中,掏槽爆破应力分布有着显著的方向性且应力集中效应明显。     

角柱形掏槽孔布置及毫秒延时爆破效果分析与应用

角柱形掏槽在提高巷道爆破进尺方面起到了主要作用,因此对角柱形掏槽爆破参数进行深入分析,能够更好地提高巷道掘进效率。结合补偿空间理论和经验公式确定了最适宜孔间距为179 mm,并运用LS-DYNA数值模拟软件建立多种数值计算模型,对岩巷掘进中角柱形掏槽的孔间距、掏槽孔布置和延时段数等参数进行了分析。结合数值计算和现场爆破效果综合分析,得出最适宜孔间距为170 mm,最优布孔方式为两段毫秒延时起爆模型4,最优起爆方式为两段毫秒延时起爆。应用最优参数的新方案对比旧方案发现:爆破进尺增加了0.7 m,炸药单耗降低了0.11 kg/m³,合速度峰值振动速度平均减少了0.12 cm/s。研究表明:新方案不仅能够提高掘进效率和经济效益,还能减少振动带来的影响,保障巷道掘进安全施工。研究结果可为角柱形掏槽爆破参数优选提供参考,对于类似施工条件的爆破方案设计具有一定的指导意义。     

基于LS-DYNA模拟的准直眼掏槽爆破技术研究

为了选出较好的爆破效果方案,有效提高巷道掘进速度,利用有限元分析软件对准直眼掏槽爆破技术进行数值模拟。通过控制药量多少和有无中心孔,对槽腔内和自由面上的有效应力比较得到:有中心孔和增大药量均可提高爆破有效应力;依据此装药结构和爆破工艺条件,炮孔中存在一个距孔底约1.25m高度的影响爆炸有效应力分布的高度阈值;两楔形孔连线上越靠近孔口连线中点,自由面上有效应力越来越小,与双孔爆破应力叠加理论模型分析给出的结论吻合。据炮孔底部有效应力等值线分布得到,准直眼掏槽更加适用于岩石硬度较大、炮孔深度较深的掏槽爆破。     

地下矿山顶底柱矿体回采掏槽方式优化研究

对九孔掏槽和中心单空孔掏槽2种掏槽方式进行了数值模拟分析。由爆破损伤云图可知,当爆高3.5~5.5 m时,2种掏槽方式均表现出良好的掏槽效果; 对比顶板充填体质点振动速度后发现,中心单空孔掏槽方式可以更好地控制爆破振动。综合考虑掏槽效果、振动控制和凿岩效率,回采低高度顶底柱时应选用九孔掏槽布孔形式,回采较高高度顶底柱时应选用中心单空孔掏槽方式。矿山工程实践达到了预期的爆破目标。     

基于静态压裂的瓦斯排放钻孔间距的数值模拟

利用静态压裂钻孔,可以有效促进孔壁周围煤体裂隙发育,解决低透气性煤层瓦斯排放效率低、工程量大的问题。针对钱家营矿-600m7煤层,通过数值模拟研究其静态压裂过程中煤体破裂范围,确定了最优的瓦斯排放钻孔间距。研究结果表明:静态压裂影响范围分为破损区和弹性区,其中破损区范围约为压裂孔直径的2倍,而弹性区的形成主要决定因素为应力强度;静态压裂孔与排放孔的最优孔间距为6~8m。通过静态压裂技术可有效降低掘进工作面排放钻孔数量,减少施工量和作业时间,提高瓦斯排放效率。     

基于SPH露天台阶爆破优化研究

针对露天深孔台阶爆破容易出现块度不均匀、大块率高等问题,运用经验公式法对台阶爆破参数进行计算并确定爆破方案,建立基于光滑粒子流体动力学(SPH)的台阶数值模型,对深孔台阶爆破孔排距共同作用下的岩体损伤情况及孔间应力大小进行研究。研究结果表明:孔排距会影响炮孔间的应力叠加作用,模拟过程中SPH粒子能良好地模拟出爆破过程中岩石运动状态和岩石损伤范围,当孔间距为8.5m、排间距为5.0m,爆破效果最佳。将模拟结果应用于现场试验,大块率较优化前降低了10.3%,块度平均合格率提高了5.2%,现场试验与模拟结果最优爆破方案效果高度一致,说明利用SPH的数值模拟方法研究台阶爆破是合理可行的。研究结果可为相关台阶爆破孔排距选择提供依据和参考。     

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。     

坚硬顶板切顶卸压无煤柱开采技术研究

为解决唐山沟煤矿留煤柱开采存在的巷道掘进率高、煤炭资源浪费严重、留设煤柱造成应力集中存在安全隐患等问题,采用数值模拟和现场试验的方法,对坚硬顶板条件下切顶卸压无煤柱开采技术的切顶高度、切顶角度、爆破钻孔间距等关键参数进行研究。数值模拟结果表明：采用双向聚能爆破技术可以起到顶板卸压作用,而且随着切顶高度的增加,其切顶卸压效果更为明显;切缝存在明显的角度效应,不但能够影响采空区顶板垮落,还能够影响应力增高区分布。现场爆破试验表明,当钻孔间距为600 mm时,爆破孔贯通效果最好,对围岩的破坏最小。采用切顶高度6 m、切顶角度15°、爆破钻孔间距600 mm的技术参数,在唐山沟煤矿8820工作面回风巷进行沿空留巷现场试验取得了良好效果。     

减振孔参数降振作用的灰色关联度分析

矿山和隧道爆破会对邻近建筑物产生一定的振动危害，有必要在施工过程中探索可行的减振措施。在工作面设置减振孔是一种新型的主动减振技术，通过对减振孔的研究能够为矿山和隧道爆破设计提供合理的减振方案。结合现场实测和数值计算，对爆破施工过程中减振孔的减振作用规律进行了分析，运用灰色关联度理论，确定了减振孔参数对减振效果的影响程度，各参数影响减振作用的主次关系为：减振孔孔缘距＞减振孔距爆源的距离＞减振孔孔径＞减振孔孔深＞双排减振孔排距。结合数值计算和现场施工效果的综合分析，发现施工过程中减振孔孔缘距120 mm、减振孔距爆源的距离2 000 mm、减振孔孔径120 mm以上、减振孔孔深1 200~1 500 mm、双排减振孔排距50~100 mm，能够取得较好的减振效果。数值模拟、灰色关联度分析和实测数据的分析结果在减振效果方面表现出了很好的一致性，能够为矿山和隧道爆破施工提供一种可供参考的减振技术，对于类似工程的爆破方案设计与振动控制有一定的参考意义。     

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。     

叠加效应影响下钻孔有效抽采半径的数值模拟及布孔间距优化

针对煤层瓦斯预抽钻孔布孔间距存在盲目性和不确定性等问题,以流固耦合原理为基础构建煤层瓦斯抽采流固耦合数学模型,借助FLUENT数值模拟软件对煤层瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行数值模拟研究,在多钻孔数值模拟的基础上对建新煤矿4207工作面煤层瓦斯预抽钻孔布孔参数进行了优化。结果表明:钻孔有效抽采半径随抽采时间的增加呈对数形式增大;多钻孔抽采时孔间相互扰动可产生抽采叠加效应,布孔间距越密集,钻孔之间瓦斯压力下降幅度越显著;在90 d的预抽期内,建新矿单孔抽采的有效半径为2.02 m,多孔抽采的布孔间距为2.86~4.50 m。结合煤层厚度提出了正三角形的布孔方式,经现场应用瓦斯参数达标,布孔方案切实有效。     

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。     

深井高应力大断面岩巷快速钻爆成套技术

 为克服深井高应力坚硬围岩条件下的巷道快速钻爆难题,以现代爆破理论、断裂力学、岩体力学为基础,提出一整套深部巷道坚硬围岩快速爆破技术,主要包括：新型定向断裂巷道轮廓成形控制技术、多向聚能装药高效破碎技术、双空孔复式直眼掏槽技术及适应高应力环境的不等抵抗线布孔技术。工程实践表明：该套技术的应用,大大减少了钻孔数量,提高了巷道成形效果和围岩稳定性,提高了炮眼利用率和岩石破碎质量,增加了循环进尺和掘进效率,并减少了支护和爆破材料消耗,实现了深井高应力全岩巷道的快速钻爆。     

水力冲孔布孔参数对高瓦斯突出煤层卸压效果影响的研究

水力冲孔的影响范围决定着钻孔的布置,合理的布置钻孔能够显著的提升煤层渗透率,增进瓦斯高效抽采,因此探究冲孔的影响范围非常重要。文章以平顶山八矿己15煤层为试验对象,先介绍了高压水力冲孔设备,并通过Flac3D软件进行模拟,比较了不同冲孔出煤量条件下的卸压效果和钻孔之间的相互作用,其模拟数据与现场试验结果相互验证。结果表明：钻孔直径,钻孔间距影响四周煤体的卸荷情况,煤孔的孔间距理论上在5m左右,出煤量的最优范围在0.37~1t/m之间,本文的研究结果可指导钻孔的排布位置,同时为水力冲孔的工程运用提供了技术借鉴。