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                采场轮廓预裂爆破模拟运用

                发布日期:2020-05-26  浏览次数:683
                 本文作者:朱兆文 徐 敏 黄治成 许 杰 单位:山东黄股份有限公司新城金矿 中南大学资源与安全工程开户学院

                地下矿山中,炸药爆破产生的大部分能量以地震波、空气♀冲击波等形式传递给矿体和围岩,在破碎矿体的同时也对需保留的围岩造成了振动和ω损伤,甚至会对围岩造成严开户重破坏[1-3]。为减小爆破对围岩的破坏,并保证围岩按轮廓线注册送礼金开挖,常采用采场轮廓预裂爆破控制技术。预裂︼爆破能保证开挖面光滑平整,减小注册送礼金爆破对围岩的累积效应和稳定性扰动□ 程度,对爆破质注册送礼金量的提高,实现安全、经济和开户有效的岩体开挖有重要意义[4-5]。理论研究和工程实践》均表明[6-8],预裂爆破效果取决于生成的预裂缝。然而,预裂爆破裂纹◆的产生是一个既短暂又√复杂的过程,期间存在着大量随时间和空间变化的参量。近年来,随着计算机技术开户和数值计算方法的快速发展,数值模拟方法也越来越多地应用于预裂爆破的研究中∴[9-11]。本文结合新城金矿具体▃落矿条件与爆破环境,利用LS-DYNA有限元动力分析软件模拟预裂成预裂¤缝的过程。根据注册送礼金麦夸特法和全局通用法,选取模拟效果较优的参数拟合出预裂爆破╱线装药量公式,计算出预裂孔装药量,在该矿试验采场结合生产实践进『行了预裂爆破注册送礼金试验。

                1预裂成缝注册送礼金的数值模拟

                1.1有限开户元模型的建立及分组采用cm-g-μs单位制建立预裂缝成缝模型。考虑模型为轴∑ 对称模型,为开户了减少计算量,只建立其1/2模型。模型长210cm,宽120cm,厚0.2cm,如图1所示。模型中共█有3种材料,即炸药、空气和岩开户石。三种材料均选用solid164实体单元,对炸药和空气进行扫掠网格划分,对岩石采用自由网格划∏分。根据计算▼模型的对称性,左右边界和上开户边界仅施加垂直方向Ψ位移;而注册送礼金下边界既施加垂直方向位移,也施加水平方向位移。为反映模型以外空间的注册送礼金无限状态,减小边〖界应力波反射的影响,对边界施加无反射边界条︽件,吸收膨胀波和剪切波。炸药起爆点均为炸药中心,0时刻,两孔同开户时起爆。对于具体的矿山,预裂爆破效果〓主要取决于3个要素:孔径、孔距和线装药密度[7]。根据同类矿山预裂爆破孔】距、线装药密度和体积不¤耦合系数的理论计算值、经验公式和经验取值范围分别建立了16组注册送礼金预裂爆破成缝模型,模型分组如表1所示。

                1.2材料参数爆破近区矿体发生屈ぷ服破坏,矿体的动◣态抗压强度随加载应变率的提开户高而增大,选择具有弹塑性性质的动力学模注册送礼金型MAT-PLASTIC-KINEMATIC模拟较合理[12-13]。根据岩开户石力学试验,上下盘↑围岩及矿体的力学参数如表2所示。选用LS-DYNA内嵌炸药√模型MAT-HIGH-EXPLOSIVE-BURN模拟2#岩石ω乳化炸药。炸药密度为1.2g/cm3,爆速为3200m/s。炸药状态岩体爆破产生的粉碎区是岩体受压开户所致,非粉碎区则是以受拉破坏为主。柱状◤药包爆破时,炮孔周围的单元受到了不均匀的拉伸,矿岩单元拉伸应力以炮孔为中心向周围呈开户递减梯度变化。抗拉动载荷强度σtd与静载荷强卐度σt满足σtd=σt,在非粉碎区模型破坏准则通过第一强度理论(最大■拉应力理论)判断注册送礼金模型材料的失效,所以定义岩石的抗拉强度需注册送礼金添加MAT-ADD-EROSION关键字,当单元的开户有效应力达到其设定的抗拉强度时自动消失,以动态显示预裂缝的形成过程[14-15]。

                2数值模拟结↑果及分析

                2.1预裂爆破成缝注册送礼金过程分析模型1药量合适、预裂缝贯通开户♀、保留岩体保护好,可以看出预裂爆破的成缝过程,如图3所示,两预⌒裂孔同时起爆,起爆80μs内,矿石主要表现为各个方向均匀分布的压缩破开户坏,尚未注册送礼金形成预裂缝。160μs后,压缩破坏区的范围已经不再增大。预裂缝开始从两孔孔壁出现并沿着两孔连线方向发展。230μs时,预裂缝继◎续向前发展,准备再贯通两预裂孔。500μs时,中间两预裂孔贯通,形成整齐的注册送礼金预裂缝。分析模型3可以看出同等孔径和孔距时,因为装药量★偏大,预裂缝未贯通的情况,如图4所示,爆破的能量主@要集中于破碎炮孔附近的开户矿石中,形成了较大的粉碎开户圈,而没有形成应有的预裂缝,也就没有达到预裂的效果。在々实际工程中,也无法有效的控制采①场的轮廓。

                2.2预裂爆破成缝结果分析16组预注册送礼金裂爆破模拟成缝效果如表3所示。从表中可以看出,第1、第2、第6、第10和第15组预裂爆破效果较好。这5组预裂爆破♀成缝模型线装药密度、孔间距合适,预裂缝贯通,孔壁和保留岩体损伤注册送礼金较小。在具体工程中,炸药的种类是确定的,那么影响预裂爆破效果的3大因素为孔≡间距、孔径和线装药密度。选取这5组预裂爆破效果好的参数,运用Lsopt软件拟合得到其三维参数开户的关系式,如式(2)所示。式中Δ线为线装药密度,g/m;a为孔间距,cm;d为炮孔直径,cm。由于线装药密度一定的情况【下,体积不耦》合系数亦确定,所以式(2)中体积不耦合注册送礼金系数不作为自变量。

                3现注册送礼金场应用验证

                根据数值模拟的研究成果,在山东黄金新城金矿-630m水平,结合实际生产进行了工业试验。试验采场为※63762采场,该段矿体以细脉状金注册送礼金矿石为主,网脉状和团块浸染状金矿石为辅。上下盘围岩均开户为绢英岩质碎裂岩,岩石力学性质如前所↓述。使用全分段预裂挤压☆一次爆破强化技术开采矿体,即采用预裂爆破技术控制采场的轮廓,然后通过主爆孔爆破破碎矿石。其中,预裂孔孔开户径为开户70mm,孔距为0.7m。使用2#岩石乳化注册送礼金炸药,药卷直径为32mm,长20mm,重0.2kg。将参数带入式(2),可得该采场预裂孔的装药密♂度为0.286kg/m。南帮预〗裂孔孔均深3.5m,实际装药1.2kg;北帮预裂孔均深7.8m,实际装药2.6kg。爆破后,采场两帮平整光滑开户,两帮预裂炮孔清晰可见,采场轮廓控制★情况良好,如图5所示。4结语1)运用LS-DYNA软件,根据新城ω 金矿的矿岩条件和凿岩爆破参数,建立了16组预裂爆破成缝模型,模拟了预裂爆破成缝注册送礼金的整个过程。2)选取5组预裂爆开户破效果较好的参数,运用Lsopt软件拟合出关于孔径和孔间距的预裂爆破线装药量公◆式。3)数值模拟〓研究成果应用于新城金矿的采场轮廓控制◎中,爆破后,采场两帮断面整齐,两帮半边炮孔清晰可见。试验的成功注册送礼金为其它矿山进行采场轮廓控制提供了一条新途径,具有≡广阔的推广应用前景。

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