高原多年含水冻岩爆破炮孔温度-水分场耦合分析

摘要

为解决高原多年含水冻岩区露天矿山爆破作业过程中炮孔出现涌水、冰冻无法装药问题,以拉萨市墨竹工卡县甲玛露天矿为对象,基于弹性力学、达西定律、数学物理方法等理论,通过COMSOL-Multiphysics有限元模拟软件建立矿区成孔后温度变化模型,并利用SG-DTS-84U光纤测温仪现场试验结果对数值模拟结果进行验证,对比后发现模拟结果与现场试验结果具有较高的吻合度,由此证实了该模拟结果的正确性与科学性。在此基础上改变数值模型相关参数对不同外界环境下炮孔成孔后温度场变化规律进行研究,即分析炮孔成孔后温度-水分场耦合作用下24 h内不同地表温度、不同渗流速度对孔内温度的影响过程,研究矿区孔内温度场变化规律,以期进一步寻找根本解决冰冻孔装药的技术难题。通过研究结果表明:炮孔成孔后孔内冰冻深度主要受地表温度及渗流水速度控制,且地表深度≤6 m时孔内温度受外界温度影响大,深度>6 m时孔内温度主要受渗流水速度及孔壁原始温度影响;炮孔成孔后孔内温度在8 h时逐渐趋于稳定,其温度随深度的增加而降低;当渗流水速度≤5 m/h时渗流速度的变化对矿区温度场的发展规律具有显著影响,渗流水速度>5 m/h时渗流速度的变化对炮孔内温度场影响减弱。