缓倾斜层状矿床回采爆破损伤研究

摘要

缓倾斜层状矿床开采爆破损伤不仅影响采矿安全，还会增加矿石的损失贫化率。为了实现矿床安全高效开采，论文以上横山缓倾斜层状矿床为研究对象，采用爆破损伤理论分析与数值模拟相结合的方法对矿房回采围岩损伤范围进行了研究。
　　对炮孔沿矿体走向和垂直矿体走向布置的浅孔落矿进行爆破数值模拟，得到的有效应力云图显示了矿柱和顶板的爆破应力分布特征。依据Von Mises强度准则，研究了不同炮孔布置方式对矿柱和顶板损伤范围的影响:两种爆破方案对顶板的损伤范围为1.00～1.50 m，但不会直接造成破坏，对回采矿石贫化率影响较小;当炮孔沿矿体走向布置时，爆破荷载对矿柱损伤范围大于5m，造成直接破坏范围为2～3 m;当炮孔垂直矿体走向布置时，爆破荷载对矿柱损伤范围为4～5 m，但不会对矿柱造成直接破坏。炮孔沿垂直矿体走向布置时矿柱的损伤范围较小，有利于矿床安全开采。
　　对邻近矿柱炮孔不耦合装药进行爆破数值模拟，研究炮孔不耦合系数(Rd)分别为1.19、1.25、1.30和1.38时矿柱的损伤范围。数值模拟得到了炮孔壁岩石质点的振动速度(V0)时程曲线，依据质点峰值振动速度安全判据估测出矿柱爆破损伤范围分别为:1.57 m、0.86 m、0.75 m和0.65 m。当Rd为1.38时，矿柱的损伤范围最小，为0.65 m。研究揭示了矿柱的损伤范围随着炮孔不耦合系数的增大而逐渐减小的规律。
　　通过爆破数值模拟和理论分析，研究了邻近矿柱炮孔爆破与矿柱破裂范围的关系，得到炮孔与矿柱的合理距离。分析数值模拟结果，得到矿柱在不同爆心距下的最大有效应力值。依据Von Mises强度准则，估测出炮孔不耦合系数(Rd)分别为1.19、1.25、1.30和138时，炮孔与矿柱的合理距离(l0)分别为:0.58 m、0.45 m、0.41 m和0.39 m。
　　研究结果为缓倾斜层状矿床开采、炮孔合理布置方式及参数选取提供了参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展动态

1．2．1 岩石爆破损伤理论研究

1．2．2 岩体爆破损伤范围研究

1．2．3 岩体爆破损伤控制研究

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究技术路线

第2章 矿床回采围岩爆破损伤破裂机理分析

2．1 岩石爆破损伤分析

2．1．1 岩石损伤分析

2．1．2 岩石爆破损伤机理分析

2．2 岩石爆破损伤判定准则

2．2．1 岩石破坏准则

2．2．2 岩石爆破损伤判据

2．3 本章小结

第3章 矿床回采爆破围岩损伤范围研究

3．1 矿床开采特征

3．1．1 矿床开采条件和方法

3．1．2 回采落矿爆破参数设计

3．2 回采落矿爆破数值模拟

3．2．1 数值模型及边界条件

3．2．2 数值模拟算法的选用

3．2．3 本构模型及参数

3．3 爆破数值模拟结果分析

3．3．1 有效应力场分析

3．3．2 有效应力时程曲线分析

3．4 本章小结

第4章 不耦合装药爆破矿柱损伤研究

4．1．1 数值模型的建立

4．1．2 材料模型及状态方程

4．2 数值模拟结果分析

4．2．1 有效应力场分析

4．2．2 质点振动速度时程曲线分析

4．3 本章小结

第5章 邻近矿柱炮孔爆破对矿柱损伤程度研究

5．1 数值模型建立及参数选取

5．1．1 数值模型的建立

5．1．2 模拟参数的选取

5．2 数值模拟结果分析

5．2．1 有效应力场分析

5．2．2 矿柱爆破损伤程度分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢