基于PFC2D的冬瓜山铜矿爆破参数优化

以铜陵冬瓜山铜矿采场爆破为研究对象,基于矿山爆破设计参数,建立了PFC^2D数值爆破模型,对拟定的12组不同爆破参数进行模拟优化试验,通过分析不同参数下模拟爆破效果及监测点的应力值,得出最优爆破参数为: 排距2.5 m、孔距2.5 m;现场生产实践证实,采用此爆破参数时能达到良好的爆破效果,验证了PFC^2D数值程序模拟爆破的可行性。     

扇形垂直中深孔爆破参数选取的正交试验研究

在广西锡矿采矿方法的扇形中深孔爆破试验中,通过正交试验法定量分析了爆破参数对大块率、粉矿率的影响。试验研究表明,影响爆破质量的主次因素依次为抵抗线、装药结构、孔底距,且最优组合为孔底距2.3 m、抵抗线1.3 m、孔底起爆。正交实验法能减少试验次数,为合理选取最优爆破参数,提高爆破效果提供了一种科学、有效的方法。     

地应力效应下某矿中深孔爆破参数优化研究

合理的爆破参数是取得良好爆破效果的保证，是实现无底柱分段崩落法安全、高效开采的前提与基础。针对目前无底柱分段崩落法首采进路的首排炮孔中深孔爆破参数设计均未考虑地应力的影响，进而造成爆破块度分布不均匀以及眉线破坏的问题，以扇形炮孔中间的3个特征炮孔为研究对象，首先分析了无底柱分段崩落法开采过程中的围岩应力变化情况，随后利用ANSYS/LS-DYNA模拟了不同围岩地应力条件下的岩石爆破效果，结果表明：随着水平构造应力增加，扇形炮孔之间的矿岩爆破有效应力减小，而自由面附近的矿岩爆破有效应力逐渐增加。无地应力荷载下的孔底距取值为2.2～2.4 m,最小抵抗线取值为1.5 m,当地应力荷载逐渐增大到原岩构造应力时，此时孔底距取值为2.2～2.3 m,最小抵抗线可以取到1.5～1.8 m。在此基础上，对首采进路/首排炮孔爆破参数进行优化，并在某矿山1580中段23^#进路前几排炮孔进行了现场应用，结果表明，崩落矿体爆堆集中，崩落矿石块度较均匀，眉线破坏情况得到改善。研究结果可为类似矿山中深孔爆破参数优化提供参考依据。     

基于极限学习机的爆破参数综合优选

为了合理选择川口钨矿变更采矿方法后采场的回采爆破参数,运用传统经验公式计算出爆破参数取值范围,根据极限学习机(ELM)理论,以矿岩容重、弹性模量、抗压强度等6个因素作为输入因子,以排距、孔底距、炸药单耗3个指标作为输出因子,并利用国内应用较成功的上向扇形中深孔崩矿的7个矿山情况为学习、训练样本,建立矿山回采爆破参数优化预测模型。综合经验公式和预测模型的结果,确定采区爆破参数:炮孔排距为1.3 m,孔底距为1.8 m,炸药单耗为0.5 kg/t。优选爆破参数适应本采区工程条件,爆破效果好,震动影响小。     

大直径钻孔一次成槽技术在桦树沟铁矿应用研究

桦树沟铁矿切割井一次成槽爆破悬顶率高、二次拉槽工作量大，严重影响矿山后续回采效率。基于CY-R40C切割天井钻机，开展大直径钻孔一次成槽技术优化研究。以大孔数目、孔底距为研究对象，以大块率、峰值振动速度（PPV）为评价指标，设计两因素三水平共计9组全因素组合试验。试验最终确定最佳大孔数目为1个，最佳孔底距为1.5 m。利用优化方案与原方案进行岩石损伤对比，结果表明优化方案通过增加补偿空间面积和提高孔底能量分布，改善了爆破效果。基于新方案，开展现场工业试验。结果显示：优化后大块率降低18.7%；采空区面积增加73.61%；成本降低7 813.8元。上述结果表明优化方案能有效改善切割槽爆破效果，为矿山降低生产成本，提高生产效率提供有益借鉴。     

深孔爆破孔底空气间隔层长度的实验研究与工业试验

深孔爆破孔底空气间隔装药能有效的保护台阶底板岩层,减少大块率,消减根底,提高爆破率。孔底空气间隔长度是该技术的关键参数。对间隔长度的各类试验及国内矿山的工业试验进行了总结和分析,可为深孔爆破孔底空气间隔装药技术的孔底间隔长度设计提供参考。     

中深孔无井拉槽挤压爆破工艺参数优化

切割拉槽爆破效果严重影响着地下矿山回采作业效率，为了解决某铁矿地下开采过程中无井拉槽爆破工艺效果不佳的问题，从传统的爆破工艺着手，首先对现场矿石颗粒进行挤压状态碎涨系数测试，然后通过数值模拟对爆破参数以及设计进行分析，最后结合现场爆破效果对爆破参数优化的合理性以及实用性进行验证。结果表明，传统爆破工艺存在补偿空间不足的问题，将爆破抵抗线1.2 m调整为1 m能够起到很好的爆破效果；通过爆破数值模拟分析，爆破过程中抵抗线方向最远单元点有效应力值大于矿石动态抗压强度61.3 MPa，同时挤压爆破过程中产生的应力波对矿石起到类似于挤压的作用，挤压强度达到试验要求，矿石碎胀系数小于1.333，满足爆破补偿空间要求；常规爆破条件下抵抗线计算公式并不适用于本次无井拉槽爆破，应考虑公式乘以一个补偿系数K0，根据具体情况补偿空间比例确定，爆破参数修正后，爆破效果良好，达到本次爆破工程要求。本次试验为矿山地下开采无井拉槽爆破施工工艺提供了实用的理论及数据依据。     

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/LS-DYNA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ls1~ls5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。     

某露天矿富水区水孔爆破现场试验和参数优化

某露天矿深部采场矿岩孔隙水发育,炮孔充水严重,影响矿山爆破作业施工和爆破效果。为解决上述问题,通过装药周边水介质冲击传载机理的理论分析和现场试验,对爆破参数进行优化。现场试验设计以充水孔炸药单耗下降8%、15%、20%3个层次水平与孔网参数为5.5 m×5m、6 m×4.5 m、7 m×4 m进行方案组合。理论分析和试验研究结果表明:利用炮孔中水介质实现不耦合装药,可有效利用水介质高效传载、孔壁初始裂纹激发、爆轰产物与水介质高压联合增裂的效应,达到显著降低炸药单耗和提高爆破效果的目的。试验确定6 m×4.5 m的孔网参数与炸药单耗降低15%的组合方案为最优,其综合爆破效果最佳,大块率、冲孔率分别控制在5%、8.5%以内。试验结果可为类似矿山优化水孔爆破参数、改善水孔爆破效果提供参考。     

吴庄铁矿二步回采深孔爆破参数优化研究

基于嗣后充填采矿法二步回采时,深孔爆破对充填体的损伤问题,以吴庄铁矿实际矿岩力学和爆破参数为基础,建立了基于LS-DYNA的不同孔底抵抗线的扇形深孔爆破模型,并进行了数值模拟,得出以下结论:随着孔底抵抗线的增大,振动速度和有效应力逐渐减小,爆破对充填体的损伤逐渐减小。结合数值模拟得出的结论,采用孔底抵抗线0.5 m的扇形孔爆破参数进行现场爆破试验,利用VS150三维激光扫描探测系统对矿山现场试验进行测量,并对扫描数据进行处理和分析,得出充填体表面较为平整,没有发生垮塌的情况,从而得出优化的扇形孔爆破参数,以指导今后井下爆破施工。     

融合权重和模糊综合在爆破方案优选中的应用

在采用常规台阶爆破参数的条件下,根据双利铁矿二号矿台阶爆破方案所具有的少数据、贫信息、不确定性系统等特征,建立4组爆破方案。运用模糊综合评价理论,并结合理想点法融合改进群组G1法和熵权法求出的主客观权重,减少了单一主观性对决策的影响,从而对4组爆破方案进行综合评判并得出决策。同时采用非线性动力分析软件ANSYS/DYNA数值仿真模拟决策后方案模型,分析台阶炮孔孔内间隔起爆等距单元的应力值能否达到岩石屈服强度,并进行了现场工业试验验证。实际工况结果表明：模糊综合评价法科学有效,能在一定程度上指导爆破优选,爆破后底板平整,无明显根底,满足采装设备的采掘要求,在双利铁矿具有可行性。     

爆破参数智能设计的T-S模糊神经网络方法

针对地下矿山爆破参数设计的工作繁琐、任务量大等问题,建立基于T-S模糊神经网络的地下矿山爆破参数智能设计模型,实现爆破参数快速、智能设计。以某矿山地下矿中深孔爆破为研究对象,收集大量矿山现场实测数据,以抗压强度、抗拉强度、初始弹模、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、孔底距和排距为输入量,利用BP神经网络和T-S模糊神经网络,建立不同的地下矿山爆破参数预测模型,结果表明,T-S模糊神经网络具有更高的准确性以及更快的运行时间,能够更好地表达地下矿爆破参数与主控因素之间的非线性关系,网络预测值与目标值的均方误差达到1.375 9×10^-5,模型预测效果最佳,为矿山地下矿爆破参数设计提供了参考依据。     

侧向荷载下组合孔爆破参数优化取值试验研究

随着浅部资源开采逐渐进入深部，深井高地应力问题愈发严重。为研究深部金属矿山回采过程中由于采切工程带来的单侧高地应力问题，通过理论分析推导了深部无限岩体内炸药爆炸压碎圈半径、裂隙圈半径的扩展公式，认为初始地应力对炸药爆破裂隙具有抑制作用，且对裂隙圈半径扩展的抑制作用更明显。不同单侧围压下组合孔爆破模型试验结果表明：随着单侧围压加大，组合孔爆破漏斗体积减小，炸药单耗增加，单侧围压加大对组合孔爆破同样呈抑制作用。在理论分析和模型试验的基础上，采用LSDYNA软件建立了赞比亚谦比希铜矿井下采场三维模型，开展了单向围压15 MPa下采场组合孔爆破参数（孔距、抵抗线）优化研究。研究表明：当抵抗线W=1.8 m、孔距 a=2.4 m时，即W=23.68[?]、a=31.58[?] （[?]为炮孔直径）时，爆破漏斗体积得到最大值，此时可取得最大的炸药能量利用率。研究结果对于矿山现场爆破参数优化具有一定的参考价值。     

基于NSGA-II算法的某矿采场爆破参数优化

为了解决湖南某矿顶板破碎条件下缓倾斜薄矿体难采问题，本文提出通过优化地下采场爆破参数来控制采场爆破，以减弱爆破活动对破碎顶板的影响，提高顶板自稳时间。首先对影响该矿采场爆破效果的主要因素诸如炮孔深度、炮孔倾角、掏槽孔孔间距和炮孔直径等进行分析，确定自变量；其次确定抛掷距离、大块率、炮孔利用率和炸药单耗等能反映采场爆破效果优劣的指标为因变量，并基于自变量和因变量建立数学模型，最后利用非支配排序遗传算法II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithms II,简称NSGA-Ⅱ)对爆破参数进行优化。实验结果显示随着迭代次数的不断增加，爆破参数水平逐渐稳定并趋于一个最优值，最终找到一组最佳爆破参数组合。利用算法对爆破参数寻优能有效降低人工干预，改善爆破效果，对井下爆破有重要的指导意义。     

大直径深孔开采关键技术优化研究

为探索低品位厚大矿体大直径深孔开采最优方案,全面改善大直径深孔开采的技术经济指标。以乌兰矿低品位厚大矿体开采为研究对象,优化研究大直径深孔开采凿岩硐室布置方式、炮孔布置孔网参数、底部结构大直径深孔一次爆破成型工艺,开展采矿方法现场工业试验,验证优化方案的可行性并获取相关的技术经济指标。研究结果表明：凿岩硐室点柱宜采用中央条柱布置方式,条柱宽度为2 m,采场炮孔可全部设计施工为垂直孔。沿采场宽度方向布置6排炮孔,炮孔排间距宜调整为3 m,采场炮孔设计总量明显减少;大直径深孔自凿岩硐室底板施工至堑沟底部结构,通过大孔爆破崩矿一次形成堑沟底部结构,大幅降低采场采准周期。低品位厚大矿体大直径深孔开采关键技术优化,可改善低品位矿体大直径深孔开采技术经济指标,为同类矿体的高效开采技术提供借鉴。     

中深孔爆破在西藏某矿山高分段采场的试验研究

中深孔分段空场采矿法广泛应用于国内外中厚及以上矿体开采中。随着凿岩设备日趋大型化，分段空场法的分段高度也在逐渐加大，在减少开拓工程量、提高矿山生产能力的同时，也带来了因中深孔施工偏差造成的矿体开采贫损指标难以控制等问题，直接影响矿山经济效益。以西藏某矿山高分段采场开采为例，通过分析中深孔爆破参数设计原理及国内外正在实施中深孔爆破的采场技术参数，并考虑高分段造成钻机偏斜加大等因素，确定了中深孔爆破试验参数，通过多次爆破试验及生产过程中的参数优化，得到了适宜该矿山二期地下开采范围内矿岩特性的中深孔爆破参数，最终得到了大块率为4.75%，开采损失率为7.34%，贫化率为3.28%等指标，可为二期地下采场中深孔高效爆破提供技术参考。     

爆破漏斗实验在中深孔爆破参数确定中的应用

根据利文斯顿爆破能量平衡准则,在某矿山进行了单孔系列、多孔同段和斜面台阶现场爆破漏斗试验,确定该矿中深孔分段矿房阶段嗣后充填法开采的炸药单耗、最小抵抗线、孔底距、孔间距等爆破参数,为工业试验及后续生产提供设计依据。     

爆破参数的BP神经网络优选及验证

爆破矿石块度大小及其均匀程度是反映爆破效果好坏的关键指标,它不仅直接影响采矿作业后续工序如装载、运输等设备工作效率和磨损程度,还严重影响采矿成本.因此利用BP神经网络对开阳磷矿的凿岩爆破参数进行优选,以排距、孔底距及炸药单耗作为输出结果,以国内同类矿山作为训练样本进行练习,计算得到了最优爆破参数,并根据最优爆破参数进行了现场试验验证,结果显示大块率有了明显的降低,因此这种方法由于良好的发展前景.     

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。