充填体相邻采场低扰动爆破参数优化及应用

摘要

针对李楼铁矿二步回采爆破安全问题,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立相应的爆破模拟方案,按照现场实际采场规格,两侧充填体长度为20 m,中间回采矿体长度为30 m,底部巷道规格为4 m×4 m,充填体与矿体高度均为25 m,厚度设置与排间距一致均为2 m;布置炮孔时,考虑在矿体靠近充填体边界处内部设置0.5 m、1.0 m、1.5 m与2.0 m厚度的保护层(即炮孔底部与充填体边界处之间的矿体),同时设置孔底起爆与孔口起爆方案。模拟不同方案下二步回采炸药起爆后,在充填体边界处相应位置选取受爆破影响最大的单元进行应力、振速与位移综合分析,从而对不同方案下充填体整体稳定性进行评价。模拟结果表明:在适当范围内增大保护层厚度能够有效降低爆破对于充填体的冲击,同时,孔口起爆方案由于炸药起爆位置相对距离充填体更远,其应力波与冲击波衰减后对充填体影响更小。采用孔口起爆方案,保护层厚度设置为1.0 m时,各监测点在爆破过程中有效应力峰值为0.03 MPa,振速峰值为9.35 cm/s,合位移峰值为0.07 mm,均处于充填体安全判定范围内,而采用孔底起爆方案时保护层厚度需增至1.5 m才能使得各监测点单元处于安全状态内,相对比之下孔口起爆方案保护层厚度更小,对于矿石回收率有着更大的增益。通过现场工业试验对于孔口起爆方式,保护层厚度为1.0 m的模拟方案进行验证:在采场周边布置测振仪,根据相关数据与萨道夫斯基公式拟合得充填体边界监测点单元振速峰值为9.37 cm/s,与模拟结果中对应监测点振速峰值相符合,且现场爆破效果较为良好,进一步验证了模拟结果的可靠性与模拟方案的合理性。