不同岩层倾向与台阶坡面位置关系下的爆破效果

在露天土石方爆破作业中,爆破效果的好坏直接影响工程的工期、经济效益和其他工序的进行,而岩体的结构面、层理、临空面、孔网参数等多种因素制约着爆破效果。通过对某个平场工程爆破岩层倾向与台阶坡面不同空间位置关系所产生的不同爆破效果进行试验与对比,得出对层状岩体进行平场施工时岩层倾向与台阶坡面的最佳位置关系以及各个位置关系的孔网参数设计和施工作业要点。     

露天矿层状岩体爆破抛掷方向及参数优化

为了优化爆破参数,探究了露天矿层状岩体倾向与爆破抛掷方向之间的关系。以黄麦岭露天矿山为例,进行现场单孔爆破漏斗试验,然后统计爆破后的大块和飞石,绘制爆破漏斗剖面图。最后进行孔网参数的正交试验研究,应用Split-desktop软件记录爆破后的块度分布,确定了最优方案。研究表明,当爆堆抛掷方向与岩层倾向垂直时爆破效果最好。矿石/易爆岩石以及难爆岩石的最优孔网参数分别为5.5 m×3.7 m,5 m×3.5 m。研究成果为露天矿中深孔台阶爆破提供了科学依据。     

改善台阶坡面爆破质量技术的试验研究

为提高露天台阶垂直深孔爆破近台阶坡面岩体爆破质量,所做的部分试验研究表明:如果近台阶坡面的头排孔的位置及装药处在最佳状态,且合理使用微差爆破技术,其前排垂直孔的爆破质量将会大幅度提高。     

多台阶地形爆破地震波传播规律分析及爆破振速预测公式修正

研究多台阶地形爆破地震波传播规律,并对表征高程的爆破振速预测公式进行验证。通过实际测量与数值模拟的方法,分析确定:高台阶地形的坡顶与坡脚处的高程放大作用均随着高程的增加而先增大后减小;在高程不变的情况下,沿着台阶水平面向两侧延伸,振动速度也存在放大效应,且此放大效应呈现先增大后减小的趋势;目前表征高程放大效应的爆破振速预测公式在爆破震动传播方向与台阶坡面垂直的情况下较为准确,但是,当高程不变,爆心距沿台阶坡面不断增大时,其公式的准确性大幅下降。通过对模拟数据的高斯拟合,建立了更为准确的爆破振速预测公式。     

坡面角对爆破高程放大效应影响的数值模拟分析

为了研究不同坡面角度对边坡高程放大效应的影响,利用数值模拟软件,建立不同坡面角度的边坡实体模型,分析得出坡面角度与高程放大效应之间的关系。随着台阶坡面角度的不断增大,台阶坡顶和其下方测点竖直振速峰值均呈现逐渐减小的趋势。当台阶坡面角度为30°或40°时,台阶的高程放大系数最大,其余角度下,高程放大系数相差不多,均维持在1.4左右。坡面角度不断增大的过程中,倾斜因子数值不断变小,这是导致坡顶竖直振速峰值不断减小的根本原因。     

多台阶地形爆破动力响应分析及安全振速判定

以三友矿山露天边坡为研究对象,通过数值模拟的方法,通过分析得出结论:在爆破近区,振速衰减较大,但随着高程的增加,高程放大作用呈现先增大后减小的趋势,并且在坡顶有一定的反射放大作用;目前表征高程放大效应的爆破振速预测公式在爆破震动传播方向与台阶坡面垂直的情况下较为准确。但是,当高程不变,爆心距沿台阶坡面不断增大时,其公式的准确性大幅下降;建立了剪切应力峰值与合速度峰值之间的线性关系,计算出台阶的安全振速极限值为12.17cm/s。     

爆破震动作用下高陡边坡稳定性分析

通过一炮多段法获得的爆破震动测试数据,研究了某露天采场边坡爆破震动传播规律;建立了滑坡体爆破动力响应分析模型,基于运动单元法得出了爆破地震系数Ad与边坡安全系数Kd的关系;水平加速度指向台阶坡面时,边坡爆破动力响应最大;通过水平加速度和垂直加速度关系的研究,得出了保证边坡安全的许可垂直振动速度为15.58 cm·s-1;给出了保证边坡安全的比例药量计算公式.     

复杂环境下深孔爆破参数选择

复杂环境下深孔爆破的爆破参数、岩石性质和爆破效果之间存在着一定的关系,通过对这一关系的研究,找到了控制非破碎岩石的能量和改善台阶坡面质量以减少爆破危害性的途径,从而可确定兼顾爆破安全和破碎效果的台阶深孔爆破设计参数的选取范围。     

威斯特铜矿临近边坡缓冲爆破技术研究

在露天矿爆破开挖过程中,当边坡岩体节理裂隙发育,岩性破碎时,单采用预裂爆破或者光面爆破技术来控制边帮保留岩体是不够的。为充分利用缓冲孔和缓冲层的爆破降振作用,减弱爆炸荷载对边坡岩体的损伤,台阶靠帮时采用缓冲爆破技术维护边坡稳定性。通过优化缓冲爆破参数设计,采用间隔装药分段起爆方式,对威斯特铜矿2号露天采场进行缓冲爆破试验。试验结果与传统台阶爆破进行对比,缓冲爆破振动强度能够降低25%以上,并且台阶坡面相对平整,大块率降低20%左右,基本没有出现根底,爆破效果良好。     

露天台阶爆破前排抵抗线合理长度计算

在分析露天台阶爆破时台阶坡面岩石爆破特点的基础上，提出了台阶爆破前排抵抗线长度计算模型，从而推导出计算合理前排抵抗线长度的近似公式，可供爆破设计时参考。     

互层岩体台阶爆破主控岩层的判别方法

互层岩体台阶爆破中力学差异性较大的岩层影响了炸药能量的均匀分布,为了快速确定影响爆破效果的主控岩层的位置及台阶整体炸药单耗,采用数值分析的方式探讨了主控岩层对炸药能量分布特征的影响规律,实验结果表明:采用连续装药结构时力学差异性较大的夹层处质点运动速度更为集中,而间隔装药可改善台阶内速度场的分布均匀程度;由最小抵抗线原理分析发现主控岩层的厚度和力学性质是影响炸药能量传递方向的主要因素;在此基础上结合波阻抗原理,构建了考虑台阶岩体整体力学特性及各岩层局部工程特征的能耗分级体系,通过现场测试取得了良好的应用效果,验证了该方法的可行性,可为互层岩体台阶爆破设计确定合理炸药单耗量和精准设计装药结构提供科学依据。     

地面钻井剪切变形破坏模型及其空间规律分析

抽采煤层瓦斯是解决煤矿井下瓦斯超限难题的根本措施.但受煤层回采的影响,当回采工作面推过地面瓦斯抽采钻井位置后钻井套管迅速发生破坏,无法充分发挥其抽采采空区瓦斯的效应.因此,基于采场上覆岩层层面剪切滑移效应建立了地面钻井剪切变形破坏模型,并对套管随回采工作面推进在采场倾向方向上的位移变化规律进行了研究,指出:钻井剪切滑移...     

大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术研究

针对马道头煤矿5209工作面回风巷在高强支护情况下,伴随着上临5210工作面回采产生的巷道大变形问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对大采高厚坚硬顶板巷道定向爆破切顶卸压技术进行了研究。研究结果显示：巷道爆破切顶卸压的工作机理是通过对煤柱侧未垮落基本顶岩层进行爆破切顶,使其及时垮落,进而减小煤柱载荷和基本顶岩层因为旋转下沉而对煤柱造成的挤压变形|基本顶岩层在爆破切顶卸压后初次垮落步距与周期垮落步距均减小,进而减轻了矿压显现程度|爆破切顶卸压的最佳切顶角度为60°,在爆破切顶卸压后,煤层垂直应力峰值由21.1MPa降低至16.3MPa|爆破后钻孔窥视结果显示,爆破孔与导向孔均沿着孔内聚能管聚能槽方向产生了与走向切缝方向一致裂纹|在5209回风巷进行了巷道表面位移观测发现总体变形量较小,巷道完整性较好,定向爆破切顶卸压效果显著。     

Transportation costs: A tool for evaluating the effect of rock mass mechanical parameters on blasting results in open pit mining

Blasting is one of the most important stages of open pit mines extraction which plays an essential role in changing the extraction costs. Mechanical parameters of rock mass as fixed parameters are results of effective blasting. In this paper, the costs of transportation have been introduced as a tool for determining the blasting quality and transportation operation in open pit mine of Angouran (the largest lead and zinc mine in the Middle East) has been discussed. Approximately, 55 percent of the piles from blasting conducted in Angouran mine are appropriate for loading by hydraulic shovel and the rest of the piles are not appropriate for loading by most machines. This has led to a significant change in transportation costs caused by blasting quality. First, the mechanical parameters of the rock mass (compression strength of intact rock, RQD, discontinuity conditions, the angle between the joints and direction of drilling and slope discontinuities) as well as all transportation costs (total cost of loading, hauling, and bulldozers work) in the 104 blocks of extractive mining of Angouran were surveyed. Regarding blasting pattern which is constant approximately in studied blocks, an equation was proposed to determine the relation of geotechnical parameters associated with the transportation costs. Ultimately by conducting a sensitivity analysis it was determined that uniaxial compressive strength of rock and difference of bench face dip and joint dip have the greatest impact on the quality of fragmentation and thus changes in the cost of transportation in Angouran mine     

开采沉陷中不同断层活化模式研究

当工作面上覆岩层中含有断层时,地表下沉规律与不含断层时具有显著差别。为了研究开采沉陷中断层活化机理,通过理论推导将开采沉陷中断层活化分为"断层面产生离层空间"、"煤柱压缩"两种断层活化模式并分别利用数值模拟和现场实例进行了验证。研究结果表明:①采动将造成断层面产生离层空间,离层空间以下沉系数等于1传递给松散层造成断层露头处地表产生台阶下沉,影响断层离层空间的主要因素有工作面推进长度、基岩厚度、保护煤柱宽度、煤层厚度、断层倾角、断层是否含水、断层带岩体内摩擦角及黏聚力等;②断层面离层空间随着工作面推进长度的增加而增加,当工作面推进一定长度时不再变化;断层面离层空间随着基岩厚度的增加而线性增加;断层面离层空间随着保护煤柱宽度增加而减小;断层面离层空间随煤层厚度增加而线性增加;断层面离层空间随断层倾角增大而增加;断层带岩体原生水的存在对断层面离层空间产生具有促进作用;断层面离层空间随断层带岩体黏聚力和内摩擦角的增加而减小;③工作面主要影响角和断层倾角的大小关系控制"断层面产生离层空间"模式断层活化,当断层倾角大于主要影响角并与主要影响角在基岩内相交时,断层将活化;④当断层倾角小于主要影响角时,工作面超前支承压力影响范围控制"煤柱压缩"模式断层活化,当工作面超前支承压力接触断层时,断层将活化。     

爆破机理的回弹假说与蓄能爆破技术研究

露天爆破过程中的偶然发现,使我们对传统的预裂爆破机理产生怀疑。实验结果显示,即使没有应力波和爆炸气体的存在,也同样可以实现预裂效果。本文在三个基本假设的前提下,建立了单排孔齐发爆破两炮孔间岩石应力状态模型,提出了爆破机理的回弹假说,并依此设计了一种以缓冲孔为动力源的邻近边帮控制爆破方式——蓄能爆破。回弹假说认为,当蓄能孔刚好处于缓冲孔的回弹位移区内时,回弹位移区的岩石在主动位移区前移腾出空间后,将储存的弹性变形能释放,产生垂直于炮孔连心面上的拉力,这个拉伸力是使岩石产生裂缝的动力源。由于动力源和成缝机理各不相同,蓄能爆破是有别于预裂爆破、光面爆破的一种全新的邻近边坡控制爆破形式。     

基于贫化率控制的乌龙泉矿生产台阶矿石起采厚度研究

推导计算了3种爆破条件下矿石贫化率与台阶矿石起采厚度的关系式, 根据矿石贫化率控制要求反算出最小台阶起采厚度, 以台阶起采厚度作为爆破方案选择的依据, 确保爆破后矿石贫化率达到要求。分析表明:控制贫化率一定时, 最小台阶起采厚度随矿体倾角、采掘带宽度和剥离表土厚度增大而减小, 随废石混入厚度增大而增大。当前乌龙泉矿生产中最小台阶起采厚度变化范围为4.91~10.13 m, 根据台阶起采厚度选择最优的爆破方案可有效地控制贫化率, 保证作业效率。     

切顶沿空留巷双向聚能爆破关键参数研究北大核心

通过理论分析与数值模拟相结合的方法,分析双向聚能爆破作用下岩石的定向断裂规律、不同间距下双孔聚能爆破的岩石裂纹扩展规律。结果表明:双向聚能爆破能有效的定向断裂顶板,双孔聚能爆破中,由于相邻炮孔的应力波叠加作用,促使裂纹进一步的扩展;炮孔间距500mm时,两炮孔间能形成良好的贯通裂纹。综合数值模拟结果、前人的研究成果、工作面的工程地质条件制定了现场的爆破试验方案,试验结果表明:4+4+3+3+2的单孔装药结构能够有效的预裂顶板;通过钻孔窥视显示间距500 mm时,顶板断裂效果最佳;对爆破切顶后工作面倾向不同位置处液压支架工作阻力进行观测,结果显示距离切顶线越近的支架最大工作阻力越小,验证了爆破参数的可行性。