谦比希铜矿充填体界面控制爆破技术研究

谦比希铜矿二步骤进路回采时,爆破冲击作用容易引发充填体垮塌。针对这一问题,基于爆破冲击充填体强度理论计算公式,分析得到爆破对充填体稳定性产生影响的3方面因素,分别是充填体和矿体自身特性、爆破因素和爆破控制。并基于影响因素制定了3个方面的爆破影响控制技术,即控制一次爆破药量、采用延期爆破和进行预裂爆破降振。结合谦比希西矿体进行了充填体强度设计和爆破控制试验。矿山现场生产结果表明:所采取的爆破控制技术可以很好地保护二步骤回采中的充填体,有效保证矿产资源的高效安全回收。     

爆破振动对进路式开采充填体的影响研究

采用进路式充填法开采的地下矿山,爆破作业往往在已经充填好的进路附近实施,不可避免会对充填体产生影响。充填体在进路爆破作用下可能形成垮塌,造成充填体支撑强度下降,进而导致矿石贫化,所以在进路式充填法开采的地下矿山进行爆破作业时必须控制爆破振动。针对进路式充填法开采的某地下矿山,研究了充填体爆破振动监测方法,开展了现场爆破振动监测分析工作,得出矿山满足充填体安全的爆破振动值。     

张庄铁矿高阶段二步采矿房边帮控制爆破探索

在阶段空场嗣后充填法二步回采时,爆破作用对充填体产生损伤,导致大量充填体垮塌,影响充填体稳定性和采场回采安全性。为了有效控制爆破作业对充填体的破坏,基于张庄铁矿工程特性,通过理论分析,得出高阶段二步采矿房护壁矿柱厚度及高阶段边帮爆破参数,经工业试验并结合采空区三维扫描对边界爆破效果进行分析。结果表明,此高阶段二步回采缓冲爆破方案取得了较好的爆破效果,对同类型矿山具有借鉴价值。     

胶结充填体动力试验及其爆破响应模拟研究

空场嗣后充填采矿方法被越来越多地应用到地下金属矿床开采中,胶结充填体不仅要承受上部静荷载,还要面临二步骤采矿爆破冲击,因此研究胶结充填体动力学特性及其爆破响应对于保证采矿安全具有重要意义。通过单轴抗压强度（UCS）以及霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bars, SHPB）对胶结充填体进行动静载试验,在此基础上,应用ANSYS/LS-DYNA 软件对二步回采过程中的胶结充填体爆破响应特征进行了模拟研究。结果表明：①胶结充填体动抗压强度随着应变速率增加而增加,近似为线性关系,高应变条件下,其动抗压强度约为静抗压强度的2倍;②二步骤采矿爆破时充填体保护层厚度对振动响应速度和有效应力有明显影响,因而有必要为充填体预留设足够厚度的保护层,否则会导致充填体振动响应速度和有效应力过大;③起爆方式对胶结充填体爆破响应也有明显影响,孔口起爆时,保护层厚度要大于1.5 m才能满足充填体安全要求,而孔底起爆时,保护层厚度需达到1.8 m。上述分析对于充填采矿中胶结充填体强度以及二步回采中保护层厚度、起爆方式设计具有一定的参考意义。     

异质界面控制爆破技术在安庆铜矿高阶段矿柱回采中的应用

根据矿岩爆破理论和爆炸应力波在矿岩与胶结充填体异质界面上产生折射与反射的原理 ,提出的小药包短空气间隔控制爆破技术成功地解决了安庆铜矿高阶段矿柱回采爆破对两侧尾砂胶结充填体造成破坏而导致充填体失稳的技术难题 ,实现了高阶段矿柱的安全回采     

进路充填采场爆破损伤深度计算及爆破参数优化

在充填采矿法矿石回采的过程中,爆破对临近充填体的损伤较大,造成采场帮部充填体的片帮和垮落,增加了矿石的贫化损失。通过采用爆破振动监测仪对嵩县山金矿山的下向采场进路回采爆破进行持续监测,并对爆破过程进行识别;根据起爆顺序,将单次爆破循环划分为掏槽爆破、辅助爆破、边孔爆破3类。基于萨道夫斯基公式获得了不同爆破方式的振动衰减参数;根据充填体振速阈值反算,得到不同爆破方式对充填体的损伤深度,其中,边孔爆破对充填体的损伤范围影响最大,为1.64 m。基于不同爆破方式对相邻充填采场的损伤深度划分,进行了爆破参数的优化,优化后减少单次装药量11.9 kg,矿石大块率和贫化损失率均降低,增加了矿山的经济效益。     

下向进路式多步骤回采爆破参数试验研究

金川二矿区深部矿区采用下向分层进路回采方式开采,在回采二、三步骤进路时,充填体易受到爆破的影响而发生破坏。通过分析异种介质界面控制爆破机理,提出选取周边炮孔距充填体的合适间距,使爆破产生的应力波在矿石-充填体两介质交界处产生的透射压缩波强度低于充填体动态抗压强度,保证充填体保持完整而不被破坏。基于爆破理论,计算分析了进路回采的周边孔单孔爆破作用下,应力波的强度及作用范围。根据计算结果进行了现场爆破试验,实验结果显示,当周边孔距离充填体0.5～0.6m时,可保证充填体不被破坏,且爆破效果最好。     

深孔爆破冲击充填体损伤研究

为了研究深孔爆破二步骤回采爆破过程中充填体矿柱的损伤情况,以及在此过程中爆炸应力波在矿岩/充填体交界面之间的衰减规律,应用GDEM软件建立矿房与相邻矿柱的损伤模型,通过应力的衰减和损伤情况分析充填体矿柱的损伤情况及衰减过程,并探究了不同边孔距爆破时充填体的损伤情况。结果表明:矿山设计爆破参数对充填体边界损伤较大,且充填体的损伤范围随着边孔距的增大而减小。因此,可以通过合理调整边孔距尽量控制充填体矿柱的损伤范围,减小爆破损伤。     

爆破对胶结充填体早期力学性能的影响研究

充填体早期力学性能对于缩短二步骤回采周期具有重要作用.借助爆破扰动试验装置对充填体进行爆破扰动模拟试验,测试充填体的应变、抗压强度,借助SEM扫描分析充填体的微观结构,研究了频繁爆破扰动对充填体早期力学性能的影响.研究结果表明:随着龄期增加,抗扰动能力增强,未施加轴向载荷下,横、竖向应变曲线不对称;充填体受冲击扰动后,...     

安庆铜矿充填体内破坏区和非破坏区地震波衰减规律研究

本文首先采用爆破震动测试法对充填体内的地震波进行测试,然后根据数理统计原理运用最小二乘法进行方程回归拟合,获得测试区段充填体内破坏区和非破坏区的地震波衰减公式,进而通过解方程求算充填体内安全允许震速。然后采用声波测试法根据声波传播速度的变化分析爆破引起的充填体破坏状况验证所求得的充填体地震波衰减公式和安全允许震速的正确性。     

微差时间和填塞长度对临近充填体的影响研究

嗣后充填采场二步回采过程中,中深孔爆破会对临近充填体产生影响,因此研究充填体爆破响应对保证采矿安全具有重要意义。通过开展现场爆破振动测速,将监测数据进行拟合获得衰减方程,同时采用ANSYS/LSDYNA软件对不同微差时间和填塞长度的方案进行了数值模拟分析。结果表明:(1)衰减方程推算结果和数值模拟结果基本保持一致,ANSYS/LS-DYNA软件用于模拟爆破对临近充填体稳定性的影响可以获得较为理想的效果。(2)随着微差时间从19 ms增加到25 ms,矿房与充填体交界面的最大有效应力和峰值速度均呈现先降低后增大的趋势,当微差时间为23 ms时,达到最小值,满足规范要求,对充填体影响最小。(3)基于矿山原爆破参数方案,设计了4种填塞长度方案,通过分析矿房与邻近充填体交界面的最大有效应力和峰值速度,当填塞长度l_s1～l_s5分别为2、4、2、5、4 m时,爆破对充填体影响最小,降振效果最佳。研究成果可供类似空场嗣后充填矿山炮孔参数设计参考。     

进路式采矿爆破振动波在充填体内的传播规律研究

在地下金属矿山开采过程中，凿岩爆破产生的爆破振动是导致围岩破裂和充填体破坏的重要因素。为研究进路式开采充填体内爆破振动波的传播规律，以焦家金矿为工程背景，开展了现场爆破振动监测。通过合理的测点布置，结合萨道夫斯基经验公式，比较研究了传播介质、有无充填体及充填体的厚度对爆破振动传播规律的影响。结果表明：与岩体内的爆破振动传播相比，爆破振动在充填体内传播时萨道夫斯基公式中的场地系数K、衰减系数α均明显增大；相比无充填体条件，采场底部充填体的存在会使爆破夹制作用减小，从而导致场地系数K和衰减系数α变小；充填体厚度越厚，场地系数K越小，而衰减系数α基本不变。     

异种介质界面爆破技术在廉江银矿的应用

根据矿岩爆破破坏机理和爆炸应力波在夺与充填体的界面上产生透射与折射的原理，了 种介质界面爆破技术，并成功应用于廉江银矿，取得很好爆破效果，这种技术较好地解决了上向进种胶结充填法回采爆破时防止爆破充填体的技术难题。     

近充填体崩矿过程爆破振动控制研究

采用ANSYS/LS-DYNA分析凡口铅锌矿间柱采场近充填体炮孔的爆炸应力场, 提取充填体内一系列节点的振动速度, 加以对比分析, 以优化炮孔装药结构, 控制爆破对充填体的影响。研究结果表明: 炸药在炮孔内分布越均匀, 爆破对充填体的破坏效应越小;采用空气间隔装药时, 爆破能量分布更为均匀, 能更有效地控制爆破振动。     

嗣后充填采场爆破与充填体稳定协同效应研究

嗣后充填采场二步采过程中,兼顾爆破破碎效果和充填体稳定对于矿山高效、安全开采有重要意义。通过分离式霍普金森压杆（SHPB）试验获得矿石和充填体的动力学参数,以此为基础,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同孔底距、排间距和充填体保护层厚度等多种方案的爆破效果及充填体响应进行模拟分析,并通过山东金鼎铁矿现场爆破监测数据,拟合了质点振动速度的萨道夫斯基公式,结合数值模拟结果,分析应用数值模拟的可行性。研究结果表明：①50.3%品位磁铁矿动态抗压强度为53.8 MPa、动态弹性模量为21.6 GPa、动态抗拉强度为11.7 MPa,充填体平均动态抗压强度约为6.19 MPa;②爆破效果数值模拟显示,孔底距2.9~3.1 m、排间距1.8 m、保护层厚度大于等于1.5 m的爆破方案炸药能量利用最充分,爆破效果最好,且充填体最大振动速度小于12 cm/s,满足爆破安全规程的要求,能保证充填体稳定;③拟合公式推算结果和数值模拟结果基本一致,ANSYS/LS-DYNA软件用于模拟地下深孔爆破效果及充填体稳定性可以获得较为理想的效果。     

爆破振动在充填体中的传播规律研究

利用阿舍勒铜矿现有微震监测系统,在试验采场矿体和侧帮充填体内分别布置微震传感器,进行现场爆破振动测试,通过对实测数据收集并结合动载荷振动传播规律,计算得出爆破振动波在矿体中和充填体中的衰减指数分别为1.361和3.179,进而得到阿舍勒铜矿当前矿体、围岩条件下的振动波传播方程。根据爆轰压理论,分析和论证了采场爆破振动对两侧充填体稳定性的影响,最后计算得出了二步骤采场爆破孔网参数中的极限孔边距为1.5 m。     

中深孔爆破动载荷下块石充填体强度响应研究

为分析地下中深孔爆破动力载荷作用对充填体安全稳定性的影响和论证废石注浆构筑人工矿柱技术可行性, 结合卡房分矿试验采场工程实际, 在物理力学试验的基础上, 利用LS-DYNA软件对充填体在连续微差爆破动力载荷下的强度响应进行了数值模拟试验。研究结果表明:预裂缝对爆破载荷作用具有明显的减弱效果, 且减弱效果随预裂缝的长度增加而递增, 当预裂缝长度为爆破落矿宽度2倍时, 振动峰值降低83.07%, 最大拉应力降低91.14%, 能够满足充填体强度要求。在预裂缝存在的情况下, 振动主频降低, 衰减周期增长, 需要更大的微差时间对振动主相进行分离, 但是随微差时间进一步增加, 降振效果趋缓。数值模拟结果分析表明, 选用合理的爆破参数可以对块石充填体人工矿柱进行中深孔爆破。     

大直径深孔采矿爆破对充填体的影响分析

为了提高生产效率,安庆铜矿目前主要采用大直径深孔爆破工艺进行爆破崩矿生产,大直径深孔爆破振动效应已经对充填体造成了不同程度的影响和破坏。为确定井下采场大爆破的规模,预测和掌握爆破振动的影响范围和破坏程度,对井下大直径深孔爆破不同爆破规模、爆破方式、单段起爆药量的爆破振动速度等参数进行理论计算预测,同时开展了现场爆破振动监测试验。根据安庆铜矿采场大直径深孔爆破振动效应测试的结果,利用回归计算、理论分析等多种方法系统地研究安庆铜矿采场大直径深孔爆破振动效应对充填体的影响,进而结合安庆铜矿爆破生产的实际情况提出降低大直径深孔爆破振动强度的控制技术措施及建议。     

上向进路低强度膏体充填体强度设计研究

谦比希铜矿西矿体矿岩破碎、遇水泥化崩解,矿石回采困难,回采率在50%左右。谦比希矿建设了膏体充填系统,采用上向进路膏体充填采矿法对矿石进行回采。由于赞比亚水泥价格昂贵、供应不足,因此合理的充填体强度是影响膏体充填应用成功与否的关键因素。采用类比、理论分析、室内实验等方法确定了谦比希充填体自立强度为0.36MPa、抵抗爆破影响充填体强度为0.8MPa。通过室内实验确定现场充填料浓度在70%~71%、灰砂比为1:8时,充填体单轴抗压强度可以达到0.8MPa。通过井下应用,充填体在受到爆破振动作用时能够自立,满足采矿需求。     

一维应力波理论在爆破地震效应研究中的应用

为研究大直径深孔采矿法矿柱回采爆破对相邻矿房充填体的地震效应，应用一维应力波理论计算了安庆铜矿１＾＃矿柱边孔爆破对相邻３＾＃矿房充填体交界面施加的动载荷，计算结果与爆破试验结果极为吻合，为安庆铜矿大直径深孔爆破的参数选择提供了科学依据。