小东沟钼矿无底柱分段崩落法爆破参数优化研究

摘要

随着小东沟钼矿井下工作收尾，6000吨/天采矿工程投产，在采矿方法、采场结构参数确定、井巷开拓、采准矿量已足够的前提下，要确定适合矿山具体情况的回采爆破参数，为矿山具体实施采矿提供回采爆破参数选择的理论依据。为此，本文从理论研究、数值模拟两个方面对问题的解决展开了具体的研究，这两个部分工作彼此验证、补充和完善，最终提出了一套基于上述工作的回采爆破参数设计，以期对现场生产具有有利的指导意义。 ⑴在理论上分析了地下回采扇形炮孔爆破破岩机理和大间距结构参数下各回采爆破参数的选择依据。利用弹塑性力学、损伤力学及岩石断裂力学原理，在考虑了初始损伤及二次损伤因素后，得到了裂隙岩体柱状装药（耦合装药情况下）爆破破坏范围表达式；根据小东沟钼矿的矿岩物理力学特性计算了孔径为90mm矩形孔爆破产生的压缩半径和裂隙半径。通过理论分析，对井下回采爆破参数的优化选择提出了一些新的方法，最终建立了适合小东沟钼矿的合理回采爆破参数设计方法。 ⑵利用ANSYS/LS—DANY软件分别对典型孔底距、不同孔底距、典型抵抗线和不同抵抗线进行了爆破作用过程数值模拟研究，并对输出结果进行了相应的理论分析。验证了理论计算结果的正确性和爆破参数设计中的孔底距及抵抗线的合理性，模拟结论和理论推导结果相符合，相互论证了其合理性。 ⑶利用ANSYS/LS—DANY软件对不同岩性爆破作用过程数值模拟的结果分析，验证同样使用本文的方法可以确定合理的孔底距和抵抗线。通过工程实例验证得出：当岩石的力学参数发生改变时，可以使用本文的方法计算合理的炮孔间距和抵抗线，可以为使用无底柱分段崩落法的矿山起到推广、借鉴作用。 ⑷通过工业试验验证，根据理论计算和数值模拟的结果进行了参数设计，并对小东沟钼矿进行工业试验。对试验采用的爆破参数与理论设计爆破参数的效果进行了比较和分析，并就设计参数进行了修正，最终给出了小东沟钼矿的合理回采爆破实际参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.1.1矿区概况及地质情况

1.1.2矿石物质成分、结构构造及矿床成因

1.1.3矿床开采技术条件及矿岩物理机械性质

1.2本文研究的目的及主要内容

1.2.1国内外大间距无底柱分段崩落法研究现状

1.2.2爆破理论模型的研究现状

1.2.3存在问题与研究目的

1.2.4本文研究的主要内容

第2章扇形中深孔爆破岩石压碎圈与裂隙圈半径计算

2.1岩石破碎理论

2.1.1岩石爆破破碎机理的研究现状

2.1.2爆破破碎相关理论

2.1.3岩石破碎的力学解释

2.2岩石爆破压碎圈和裂隙圈相关问题

2.2.1压碎圈和裂隙圈研究现状

2.2.2损伤因子的引入

2.2.3岩石中柱状药包爆破产生的爆炸载荷

2.2.4爆炸载荷作用下岩石的破坏准则

2.3岩石爆破压碎圈和裂隙圈的计算

2.3.1冲击波作用下压碎圈半径计算

2.3.2应力波作用下初始裂隙圈半径确定

2.3.3扇形中深孔单孔爆破裂隙圈半径表达式

2.3.4爆生气体作用下裂隙圈半径确定

2.4扇形孔爆破破岩理论在小东沟钼矿的应用

2.5扇形孔爆破破岩理论在大红山铁矿的应用

2.5.1大红山铁矿概况

2.5.2岩石力学参数及理论计算

2.6本章小结

第3章回采爆破参数设计

3.1概述

3.2炮孔布置形式

3.3确定孔间距及最小抵抗线

3.4确定扇形炮孔边孔角

3.5单位炸药消耗量

3.6各扇形孔装药长度的确定

3.7扇形炮孔排面最高点确定

3.8绘制排面扇形炮孔图

3.9单响最大起爆药量确定

3.10微差时间

3.11起爆网络

3.12大红山铁矿孔底距和抵抗线的确定

3.13本章小结

第4章扇形炮孔参数数值模拟优化设计

4.1数值模拟试验的目的及扇形炮孔参数设计

4.1.1数值模拟的目的

4.1.2爆破参数设计

4.1.3数值模拟软件的选取

4.2数值模型的建立

4.2.1 ANSYS/LS-DYNA简介

4.2.2单元类型选取

4.2.3材料模型选取

4.2.4岩石屈服条件

4.2.5网格划分

4.2.6加载与边界设定

4.3典型孔底距及抵抗线数值模拟

4.3.1典型孔底距模拟

4.3.2不同孔底距模拟

4.3.3典型抵抗线模拟

4.3.4不同抵抗线模拟

4.4大红山铁矿数值模拟验证

4.5本章小结

第5章小东沟钼矿工业试验验证

5.1工程实例——小东沟钼矿

5.1.1第一次试爆炮孔参数表：

5.1.2第一次试爆爆堆效果：

5.1.3第二次试爆炮孔参数表：

5.1.4第二次试爆爆堆效果：

5.1.5第三次试爆炮孔参数表：

5.1.6第三次试爆爆堆效果：

5.2本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间公开发表论文

致 谢