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。     

楔形掏槽炮孔角度对称性对掏槽效果影响研究

为了研究楔形掏槽炮孔角度对称性对掏槽爆破效果的影响,从理论上阐释了楔形掏槽爆破机理;并采用黑索金炸药对水泥砂浆试块完成了楔形掏槽对称性爆破相似模拟试验,综合评价分析了爆破形成的槽腔深度、体积和炮孔利用率等爆破效果。在潞安屯留煤矿南翼轨道大巷现场试验,循环进尺提高了11.5%。研究结果表明掏槽眼炮孔角度对称布置能够充分利用炸药的爆破能,增大爆破槽腔体积,增加槽腔深度,掏槽效果优于角度不对称情形,有利于提高掘进进尺,对隧道、巷道掘进施工具有参考意义。     

巷道爆破掘进中掏槽孔优化设计与应用

爆破技术在矿山巷道掘进中广泛运用,掏槽爆破是关系到巷道全断面爆破能否取得预想效果的关键,选择合理的掏槽形式对爆破效果有决定性的作用。针对某矿山现有的单孔装药菱形直眼掏槽技术在硬脆性花岗岩中夹制性大、炮孔利用率低等问题,通过增加自由面和补偿空间的方式对原掏槽孔布置进行优化,提出了双孔装药矩形直眼掏槽技术,并应用于某矿区巷道掘进工程中。爆破后,炮孔利用率高达82.6%,取得了良好的爆破效果,提高了炮孔利用率,加快了巷道掘进速度。双孔装药矩形直眼掏槽技术对类似硬岩巷道的爆破掘进施工具有重要的指导意义。     

某地下金属矿直眼掏槽爆破试验及控制措施

掏槽爆破是地下金属矿山掘进过程中一个极为重要的工序,其直接影响到整体掘进效率 和爆破质 量。合理的掏槽方式和爆破参数对地下掘进爆破至关重要。以某地下矿山斜坡道掘进爆破为例 ,阐述了直眼掏槽 爆破的原理和主要影响因素。开展了单空孔直眼掏槽爆破、三空孔直眼掏槽爆破和三空孔直眼 掏槽爆破改进共 3 种方案的现场爆破效果对比试验。试验结果表明：3 个方案的炮孔利用率分别为 60.33%、 77.67% 和 89.00%;适当提 高空孔的数量,增大掏槽爆破的补偿空间,有助于提高爆破掘进效率。现场采用第 3 种方案 后,掏槽爆破成腔质量 提升明显,掘进爆破炮孔利用率为 88.55%~91.53%,平均炮孔利用率达到 90.12%,可以满足 掘进爆破循环进尺要 求。最后提出了掏槽爆破质量控制措施,对于类似条件矿山具有一定借鉴作用。     

基于数值模拟的岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破研究

随着炮孔深度增加,炮孔底处岩石夹制作用增强导致破岩效率和炮孔利用率较低,原有的连续装药方式不能解决上述问题。在这个基础上,研究了岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破技术来提升掏槽爆破效率。使用光滑粒子流体动力学-有限元方法（SPH-FEM)建立了不同分段装药结构的单孔掏槽爆破模型,分析了不同模型爆破过程中岩石粒子抛掷速度、岩石抛掷数量以及爆破腔体特征。结果表明：不同装药结构会影响炮孔附近岩石的损伤范围,传统的连续装药结构在炮孔径向形成的损伤区域比分段装药结构大。此外,连续装药结构由于炸药集中在炮孔底部使得炸药能量分布不均匀,导致掏槽爆破效果差;采用分段装药结构可以增加岩石破碎数量和优化爆破腔体,岩石粒子在飞散过程中会产生2次加速现象;第一段装药比例较大或者较小会明显造成炸药能量利用不合理以及爆破腔体效果差。在模拟中设定的炮孔长度、岩石参数以及炸药性能条件下,当第一段装药比例为0.4时,深孔岩石巷道掘进掏槽爆破能够充分利用炸药能量,达到较好的掏槽爆破效果。将数值模拟得到的最优分段比例应用到现场巷道掘进爆破施工中,并利用数码电子雷管实现掏槽孔内2段炸药的延时起爆。现场试验结果表明分段装药能够在深孔...     

“小构造”复杂岩石条件下掏槽爆破的试验研究

为解决某矿山掘进爆破进尺小、炮孔利用率低的问题,通过理论分析并结合矿山实际矿岩体构造和矿岩固有性质,提出了"1+8"和"2+8"两种掏槽爆破方案。试验表明:8个空孔可为掏槽爆破提供足够的补偿空间;在矿岩体比较完整、无明显夹石情况下,"1+8"掏槽爆破方案取得了良好的爆破效果,掏槽炮孔利用率能达到90%以上;为了克服小构造影响,应适当地增加装药眼和炸药量。     

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.     

充填体下切割天井一次爆破成井技术研究与应用

爆破成井是中深孔或深孔采矿方法中关键的一个工艺,主要包括分次或一次爆破成井方式。在中深孔采矿工艺中,切割天井是重要的切割采切工程,通常采用普通法、吊罐法或爬罐法进行施工,存在较大的安全隐患,并且掘进效率较低,严重影响中深孔矿山生产安全高效采矿。为解决上述难题,自上个世纪以来,学者就开始从事爆破成井方面的研究工作,取得了丰富的理论成果及实践经验。 近年来,三山岛金矿开展了下向中深孔分段采矿试验工作,面临充填体下中深孔采场切割天井的施工难题,本文以此为例,介绍了该类型切割天井的一次爆破成井技术及应用效果。通过直孔掏槽法与爆破漏斗法的特征对比,研究了直孔掏槽法切割天井的一次爆破成井技术及应用效果选用直孔掏槽法进行爆破成井。通过爆破参数计算,选用装药孔直径Φ65mm、补偿空孔直径Φ110mm的钻孔孔径,综合考虑确定了装药孔与空孔之间的距离为0.3m,能够满足爆破补偿空间及自由面的要求。结合矿岩稳固条件,选用九9孔掏槽方式,进而制定了炮孔布置方案,即掏槽孔设计1个中心装药孔,12个空孔作为补偿孔,辅助孔4个,周边孔12个,共计29个孔。在确定炮孔堵塞长度、炸药选择、装药结构、微差时间、起爆顺序等工艺参数之后,开展了切割天井的现场工业试验。试验表明：切割天井一次爆破成井方案是可行的,爆破块度均匀,无大块和过粉现象,爆破扰动小,爆破成形规格满足设计要求,爆破效果良好,为其它类似条件的切割天井一次爆破技术应用提供了参考依据。     

含空孔直眼掏槽空孔效应及爆破参数研究

掏槽是岩石井巷爆破的关键,含空孔直眼掏槽技术在岩石爆破中应用广泛,针对含空孔直眼掏槽参数确定没有可靠依据的问题,以大空孔直眼掏槽为对象,在分析掏槽空孔效应的基础上进行了掏槽参数确定的理论分析,并结合算例验证掏槽爆破参数设计的有效性。研究结果表明:含空孔直眼掏槽,掏槽区岩石的破坏是炮孔产生的裂隙区以及由空孔的应力集中效应、自由面效应和碎胀空间效应共同作用的结果,3种效应对破岩的作用机理不同,应力集中效应对岩石的破坏是因为空孔附近的切向应力起主要作用,切向应力导致径向裂纹的产生,且径向裂纹的产生与炮孔和空孔距离有关,该距离存在临界值;自由面效应与空孔直径相关,大直径空孔加剧了应力波的反射,反射的应力波产生的拉伸破坏范围在空孔与炮孔连心线处存在最大值,连心线两侧拉伸破坏范围逐渐减小,即形成"凹"状片裂破坏;碎胀空间效应为破岩提供了充足的空间,有利于提高爆破效率,提出了动态碎胀系数的概念。从爆生气体对爆生裂纹扩展影响角度,分析了炮泥运动距离对爆生气体压力和裂纹扩展长度的影响,推导了爆生裂纹长度计算公式,空孔处片裂区范围公式、空孔处径向裂纹产生判据公式。含空孔直眼掏槽参数中炮孔与空孔距离L由爆生...     

某金属矿巷道掘进爆破的掏槽孔布孔优化

对比了某金矿巷道掘进爆破楔形掏槽与直线掏槽的爆破效果,对比表明,直线掏槽优于楔形掏槽。对直线掏槽的炮孔布置进行了优化设计。现场试验表明,优化后的设计可降低炸药消耗量,提高掘进爆破进尺。     

应用断裂力学原理探讨深孔掏槽爆破机理

本文应用断裂力学原理，对深孔掏槽爆破的单自由面下垂直炮孔柱状药包的爆破作用，爆炸压力作用下岩石脆性断裂等进行了理论探讨，并提出了深孔掏槽爆破的计算公式。     

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。     

空孔直径对有围压直眼掏槽爆破破碎效果的影响

掏槽爆破是井巷爆破掘进的关键技术，高围压对掏槽爆破效果有明显的抑制效果，而空孔对于提高掏槽爆破效率具有重要意义，但目前相关研究并不充分。为研究中空孔直径对围压作用下掏槽爆破破碎效果的影响，制作边长为600 mm、砂胶质量比为2∶1的立方体水泥砂浆试块，并通过电液伺服加载系统对试块施加双向等围压，进行直眼掏槽爆破水泥砂浆相似模型试验。对爆后爆破块度进行筛分统计分析，分析研究了不同中空孔直径下模型碎块块度分布、平均粒径，通过分形维数表征碎块分形特征，量化分析了碎块破碎程度。采用ANSYS/LS–DYNA软件基于试验模型参数建立了数值模型，分析了不同空孔直径时不同时刻的应力云图。研究结果表明：炮孔装药量分别为2 g和3 g时，中空孔直径为24 mm和16 mm的模型碎块分形维数最大，此时碎块粒径主要集中19～75 mm的中部区间，且此时碎块总质量最大，分别为3.128、3.615 kg，空孔直径不同时，空孔附近产生的应力集中效应与反射拉伸波效果不同，使得掏槽爆破破碎效果不同，适宜的空孔直径能够有效利用空孔效应，空孔附近应力波峰值和作用范围较大，应力波作用时间较长，因此破碎效果较好；空孔直径过...     

岩巷掘进掏槽爆破理论与技术研究进展

岩巷爆破掘进的炮孔利用率取决于掏槽爆破效果,研究掏槽方式与掏槽爆破参数对提高掏槽效率具有重要意义。对目前国内外岩巷掘进掏槽爆破的研究现状进行了综述,归纳了岩巷掏槽爆破的理论与试验研究状况及掏槽技术的工程应用情况。主要内容包括:1归纳了斜孔掏槽技术研究现状;2从空孔效应、抛掷过程、爆破参数与掏槽机理4个方面总结了垂直孔掏槽技术研究现状;3介绍了一种新的掏槽技术—准直孔掏槽技术及其研究进展。此外,还就今后岩巷掘进掏槽爆破研究的展望阐述了一点认识,为岩巷掏槽爆破研究提供参考。     

超深孔光面爆破在立井施工中的试验与研究

为了提高立井掘进爆破效果,采用理论分析和现场试验,对立井爆破中掏槽爆破、光面爆破等关键技术问题进行了分析和研究,并成功把超深孔光面爆破应用于立井掘进中。试验结果表明:超深孔光面爆破中较合理的掏槽方式是二阶单斜眼掏槽,较优的装药结构是孔底水间隔装药。     

竖井二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术及应用

针对竖井爆破施工的限制因素和炸药受控的问题，结合现有掏槽技术的特点，提出二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术。首先，介绍了二氧化碳爆破技术的原理和二氧化碳爆破器的结构；阐述了“二阶二段”筒形掏槽的核心思想，“二阶二段”是指从“时空”两个维度对掏槽形式的一种描述，将掏槽区岩石分成深浅不同的2个台阶，掏槽孔的爆破顺序分成2个段别；同时掏槽孔布置成内外2圈直径不同的双圆筒形状，在掏槽圈的中心布置1个空孔，一阶掏槽孔在内圈，二阶掏槽孔在外圈，一阶掏槽孔和二阶掏槽孔统一向中心孔倾斜一定的角度，所形成圆筒的顶面积大，底面积小，一阶掏槽孔先爆破，二阶掏槽孔后爆破。“二阶二段”筒形掏槽充分结合了“二阶二段”和筒形掏槽的各自优点，中心孔为爆破孔提供弱自由面和补偿空间，一阶掏槽孔和二阶掏槽孔围成双筒形，深浅结合、分段爆破，降低了二阶爆破时岩石的夹制力，有利于掏槽成腔，提升爆破效果。其次，分析了“二阶二段”筒形掏槽的成腔机制，推导了掏槽爆破的剪切阻力公式和爆破成腔的动力公式，确定了槽腔岩石在二氧化碳爆生气体的静作用下抛离槽腔所需要满足的基本条件。最后，通过对比炸药直眼掏槽爆破和二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆...     

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。     

掏槽爆破中空孔效应的理论与试验研究

对含空孔掏槽爆破中的空孔作用进行了研究,从理论上得出了空孔的应力集中效应,并且应力集中效应随空孔直径的增加而增加,大的空孔有利于反射拉伸波的破岩。最后对不同空孔孔径的掏槽方式进行了现场对比试验,结果表明：适当加大空孔孔径是提高巷道爆破掘进循环进尺行之有效的方法。     

地下硐室浅孔爆破方案设计及数值模拟

针对地下矿山硐室底板浅孔爆破整平工况,采用中心多段掏槽、周边孔延期爆破方式一次性实现浅孔爆破施工作业,通过结合现场实际情况与理论计算得出爆破设计参数,其中对掏槽区域进行专门设计,优化掏槽方式以保障掏槽区域岩石顺利抛掷并为后排炮孔提供自由面。为验证设计的合理性,设计人员使用LS-DYNA数值模拟软件建立浅孔爆破三维有限元模型,对爆破设计进行数值仿真分析。结果表明：岩石模型受爆破冲击作用后材料失效明显,有效应力高于岩石失效条件,炮孔周围压缩失效,炮孔间成缝贯通,破碎均匀;现场爆破施工完成后,爆堆松散集中,岩石破碎均匀,炮孔利用率达到72%～82%,爆破效果较为理想,为此类工程的爆破设计提供参考。