某礦山中深孔爆破參數(shù)優(yōu)化

吳啟海

(貴州能礦織金磷化工有限公司)

某礦山中深孔爆破參數(shù)優(yōu)化

吳啟海

(貴州能礦織金磷化工有限公司)

地下礦山開采中，井下爆破效果是采場生產效率的重要影響因素。為提高中深孔爆破效果，依據(jù)某礦礦巖物理參數(shù)及實際采場結構參數(shù)，對上向扇形中深孔的爆破效果進行了數(shù)值模擬計算。根據(jù)數(shù)值模擬對比分析及工業(yè)試驗，驗證了孔底起爆時，整個爆孔爆炸更加充分，礦石塊度更加均勻，爆破參數(shù)的優(yōu)化改善了爆破效果，達到了預期的目的。

地下開采 中深孔爆破 數(shù)值模擬 工業(yè)試驗

某礦山采用無底柱分段崩落法開采，上向扇形中深孔爆破，采場進路間距11 m，分段高度12.2 m，放礦試驗比較理想。但在實際生產中礦石大塊率比較高，粉礦也較高，炸藥單耗和同類礦山相比偏大。經過分析后認為，中深孔布置及裝藥結構和起爆時間控制不合理，造成礦石破碎效果不好，炸藥偏高，為此，研究采用數(shù)學建模和多物質ALE算法，找出比較理想的孔底距和孔口距、爆破延遲時間，以改善爆破效果[1-6]。

1 中深孔爆破參數(shù)模擬計算

1.1 數(shù)值模擬計算模型

模擬材料主要有礦體、炮泥、空氣和炸藥。其中礦體和炮泥為固體，將空氣和炸藥定義為流體，采用流-固耦合模擬算法計算爆破對礦巖的作用。根據(jù)礦山采場結構參數(shù)，模型整體尺寸為11 m×20 m×1 m，整個模型共劃分102 000個單元。中深孔扇形炮孔爆破計算模型見圖1。

圖1 爆破計算模型(單位：m)

1.2 數(shù)值模擬計算參數(shù)

根據(jù)地質調查和巖石力學試驗的結果，用于爆破數(shù)值模擬計算巖石的物理參數(shù)如表1所示。中深孔扇形炮孔布置、裝填長度等爆破參數(shù)見表2。

表1 巖石物理參數(shù)

表2 中深孔上向扇形炮孔數(shù)值模擬參數(shù)

1.3 計算結果

本次數(shù)值模擬共計算了起爆點位于孔底和孔中間兩種工況。計算流程為：首先將建好的模型劃分網(wǎng)格后加載到軟件中，設定好分析選項并輸出文件，然后對文件進行修改，再讀入修改好的文件進行計算；計算完成后，用LS-DYNA3D自帶有限元計算軟件，結合ANSYS對結果進行處理?？字虚g起爆后及孔底起爆后不同時間應力波分布見圖2和圖3。

圖2 孔中間起爆后不同時間應力波分布

圖3 孔底起爆后不同時間應力波分布

1.4 數(shù)值模擬計算結果分析

從圖2可以看到，當在孔中間起爆后，應力波從中間向炮孔兩端傳播，爆炸沖擊波很快向自由面方向傳播，應力波作用主要集中在炮孔孔口附近，孔口巖石的破壞程度比較好，而孔底部分的礦體破碎效果相對較差，造成孔底部位大塊較多。從圖3可以看到，當將起爆藥包布置于孔底時，起爆后，沖擊波迅速向孔口傳播，在1.5 ms內爆破沖擊波傳播到自由面，使整個炮孔爆炸更加充分，應力波對孔底巖石作用時間較長，孔底巖石破壞比較充分，孔口部分的巖石在只有一個自由面的情況下，受到應力波拉伸破壞的作用，破碎效果也比較理想，礦石的塊度更加均勻，爆破效果顯著提高。因此，將起爆藥包布置于孔底，爆破效果更好。

2 現(xiàn)場試驗

2.1 試驗布置

在分段鑿巖巷道內打上向扇形炮孔，采用YGZ-90型鑿巖機，扇形炮孔排面傾角為90°，邊孔角45°，炮孔直徑65 mm，排距1.8 m，孔底距2.2 m，孔口距1.0 m，堵塞長度1.0～1.5 m。為了避免孔口附近炸藥過分集中，相鄰炮孔采用交錯填塞長度,扇形炮孔裝藥時，要確保孔口藥柱的間距不小于孔底距的一半，即1.1 m。每排共布置11個炮孔，總長度120.1 m，最長14.5 m，最短5.4 m，一次爆2排。試驗在一個進路中進行，共爆破8次。試驗采用巖石膨化硝銨炸藥，藥卷直徑50 mm，長度150 mm，重量250 g/卷，采用不同段別的導爆管微差起爆。布孔形式見圖4。

圖4 布孔示意

2.2 試驗結果

本次試驗裝藥量約2 418 kg，崩落礦石約 13 068 t，礦石塊度基本均勻，最大塊度不超過300 mm，炸藥單耗約0.185 kg/t。根據(jù)試驗結果，爆破效果與之前相比得到了很大的改善，炸藥單耗也顯著降低，達到了預期的目的。

3 結 論

通過中深孔爆破效果數(shù)值模擬研究，證明采用上向扇形孔進行爆破落礦時，孔底起爆比孔中起爆的爆破效果好，有利于降低大塊率，并且改善了整體爆破效果?，F(xiàn)場試驗證明，爆破效果良好，炸藥單耗也顯著降低，為礦山下一步全礦優(yōu)化爆破參數(shù)、改善落礦效果、提高礦山效益奠定了基礎，為相似礦山提供了借鑒。

[1] 陳先鋒.中深孔爆破孔底空腔裝藥機理的研究[D]．武漢:武漢理工大學,2004.

[2] 羅世云.大紅山銅礦扇形中深孔爆破礦石塊度控制研究[D].昆明：昆明理工大學,2013.

[3] 戴 兵.中深孔爆破塊度控制及其測定方法研究[D].長沙：中南大學,2013.

[4] 李曉杰,曲艷東,閆鴻浩,等.中深孔爆破分層裝藥分層填塞研究[J]. 巖石力學與工程學報,2006(S1):3269-3275.

[5] 任 江.井下鐵礦開采中深孔爆破技術研究[D].太原：中北大學,2011.

[6] 蔣復量.金屬礦礦巖可爆性評價及井下采場深孔爆破參數(shù)優(yōu)化的理論與試驗研究[D].長沙：中南大學,2012.

Optimization on the Medium-length Hole Blasting Parameters in a Mine

Wu Qihai

(Guizhou Energy Mineral Zhijin Phos-Chemi Co.,Ltd.)

The effects of the underground blasting is an important factors that affect the stope production efficiency in the process of underground mining.In order to improve the medium-length hole blasting effect,the upward fanshaped medium-length hole blasting effect is computed by numerical simulation based on the ore-bearing rock physical parameters and actual stope structure parameters of a mine.The numerical simulation and industrial experiments results show that during the detonating hole bottom,the blasting hole explosion more fully,the ore blocks is more even,therefore,the blasting effect is improved by optimizing the blasting parameters,the intended purpose is achieved.

Underground mining, Medium-length hole blasting, Numerical simulation, Industrial experiment

2015-07-06)

吳啟海(1981—)，男，工程師，碩士，550005 貴州省貴陽市南明區(qū)花果園大街109。