基于模擬軟件的某露天礦山爆破優(yōu)化設(shè)計

何 祺 王 通

(四川省永生爆破工程有限公司)

基于模擬軟件的某露天礦山爆破優(yōu)化設(shè)計

何 祺 王 通

(四川省永生爆破工程有限公司)

傳統(tǒng)的爆破設(shè)計建立在經(jīng)驗公式以及設(shè)計人員經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，對于經(jīng)驗公式的可靠性和設(shè)計人員的經(jīng)驗要求較高。為此，以某露天礦山為例，采用爆破模擬軟件為該礦山爆破設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持和驗證，在爆破設(shè)計時充分考慮爆破后的塊度要求和炸藥爆破時的能量分布，并對不同參數(shù)情況進(jìn)行了塊度分布模擬和能量分布模擬，為高效開展礦山爆破設(shè)計提供參考。

爆破設(shè)計 模擬軟件 塊度分布 能量分布

工程爆破在國民經(jīng)濟發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面發(fā)揮了重要作用，促進(jìn)了爆破模擬軟件的飛速發(fā)展，澳瑞凱、奧斯汀和戴諾·諾貝爾等公司開發(fā)的爆破模擬軟件均考慮了巖石特征、炸藥性能指標(biāo)等參數(shù)，應(yīng)用較廣泛[1-4]。奧斯汀公司開發(fā)的爆破模擬系統(tǒng)軟件涵蓋了可視化較強的QED軟件，可直觀地展現(xiàn)爆破設(shè)計和模擬的具體情況。為此，以某露天礦山為研究對象，選用奧斯汀公司開發(fā)的爆破模擬系統(tǒng)軟件進(jìn)行露天臺階爆破設(shè)計。

1 工程背景

某露天礦山礦石為石灰?guī)r，密度平均約2.6 t/m3，單軸抗壓強度加權(quán)值為86 MPa，黑灰色、灰色，顯晶—隱晶結(jié)構(gòu)，中—厚層狀構(gòu)造為主，傾向105°～123°，傾角43°～57°，裂隙發(fā)育程度一般，風(fēng)化層厚0.50～0.85 m。礦山受機械設(shè)備的條件限制，采用了露天臺階式開采，臺階高度10 m，礦山爆破生產(chǎn)配置多孔粒銨油炸藥、非電毫秒延期導(dǎo)爆管雷管和包裝型乳化炸藥(加工起爆藥包)，要求大塊率(粒徑大于60 cm)不超過5%，且臺階平整度為±30 cm。

2 爆破軟件模擬

2.1 巖石爆破原位尺寸模擬

任何爆破后的巖石塊度與巖石硬度、容重、層理、節(jié)理、裂隙等關(guān)系較大。根據(jù)礦山實際情況，巖石的發(fā)育塊度600～900 mm，密度約2.6 t/m3，單軸抗壓強度86 MPa，采用BLS軟件對巖石爆破的原位尺寸進(jìn)行了模擬，結(jié)果見圖1。

2.2 不同孔網(wǎng)參數(shù)的塊度模型

不同孔網(wǎng)參數(shù)的塊度模擬結(jié)果見圖2。根據(jù)優(yōu)化的KUZ-RAM模型，在不同孔網(wǎng)參數(shù)的情況下，延米爆破量、炸藥單耗、爆破后巖石大塊率等參數(shù)取值如表1所示。

圖1 原位尺寸模擬結(jié)果

由表1可知：爆破后的大致塊度可進(jìn)行預(yù)測，避免進(jìn)行工序繁雜、花費巨大的試爆工作。

2.3 不同孔網(wǎng)參數(shù)的能量模型

炸藥爆炸過程中能量在巖石中的分布決定了巖石的破碎程度，因此，孔口填塞部分的能量分布也為重要的決定性因素。本研究利用奧斯汀QED軟件中的能量分布模型，對不同的孔網(wǎng)參數(shù)的能量模型進(jìn)行了模擬，可知能量分布由炮孔周邊向外依次遞減，最外圈能量設(shè)置為大塊產(chǎn)生區(qū)，即能量難以破碎其巖石。根據(jù)模擬結(jié)果，得出了不同孔網(wǎng)參數(shù)對應(yīng)的能量參數(shù)見表2。

3 爆破設(shè)計參數(shù)

根據(jù)礦山對爆破質(zhì)量的塊度要求以及上述模擬結(jié)果，對該礦山的爆破設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果見表3。

4 結(jié) 論

(1)在傳統(tǒng)爆破設(shè)計思路存在不足的情況下，采用相關(guān)爆破軟件對爆破設(shè)計進(jìn)行理論分析，在爆破設(shè)計過程中可較為準(zhǔn)確地預(yù)測爆破過程中的能量分布及爆破后的巖石塊度，彌補了傳統(tǒng)爆破設(shè)計方法無法準(zhǔn)確預(yù)測爆破效果的不足。

圖2 不同孔網(wǎng)參數(shù)的塊度模擬結(jié)果

表1 爆破參數(shù)

表2 不同孔網(wǎng)參數(shù)對應(yīng)的能量參數(shù)

(2)在無試爆條件下進(jìn)行爆破設(shè)計時，傳統(tǒng)爆破設(shè)計方法難以滿足要求，本研究提出的軟件模擬的爆破設(shè)計思路可提供足夠的數(shù)據(jù)支持，可明顯提高爆破設(shè)計的科學(xué)性。

表3 優(yōu)化后的爆破設(shè)計參數(shù)

[1] 題正義，孫臣良，劉煙臺.爆堆塊度分布的實驗室模型研究[J].煤炭學(xué)報，2000(2)：173-175.

[2] 高蔭桐，劉殿中.試論中國工程爆破行業(yè)的發(fā)展趨勢[J].工程爆破，2010(4)：1-4.

[3] 潘澤軍，劉麗霞，郭一娜，等.露天礦深孔爆破技術(shù)發(fā)展趨勢[J].礦業(yè)工程，2012(3)：29-31.

[4] 王德勝，龔 敏.露天礦山臺階中深孔爆破開采技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

·記者在線·

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2015-08-05)

何 祺(1977—)，男，高級工程師，637400 四川省成都市金牛區(qū)鳳凰立交韋家碾一路118號。