间柱采场深孔爆破落矿采矿工艺关键技术数值模拟研究

摘要

间柱采场由于受矿房回采的影响，矿岩较为破碎，采矿工艺相对复杂。本文以凡口铅锌矿深孔爆破落矿技术研究课题为依托，对间柱采场深孔爆破落矿采矿工艺的关键技术进行研究。选用数值模拟方法作为研究手段，静力过程采用FLAC3D进行分析，动力过程采用ANSYS/LS-DYNA3D进行分析。本文的主要内容和取得的研究成果为：
　　 (1)采用FLAC3D研究确定拉槽区最小安全破顶厚度，编写强度折减程序求解破顶层的稳定性安全系数。得出当跨度为6m和8m时，试验采场拉槽区最小安全破顶厚度为3.5m；跨度为10m和12m时，最小安全破顶厚度为4.0m。
　　 (2)采用ANSYS/LS-DYNA3D对13种拉槽爆破进行数值模拟，确定拉槽工艺最优参数。研究结果表明，采用单药卷装药结构和双药卷装药结构时，最佳孔距分别为1.4m和2.0m。
　　 (3)采用ANSYS/LS-DYNA3D模拟侧向爆破后冲作用，并对其进行控制研究。结果表明，炮孔采用体积不耦合系数为0.385的空气间隔装药结构时，既可得到合适爆破块度，后冲作用又最小。
　　 (4)采用ANSYS/LS-DYNA3D对相同装药量的5种不同边孔装药结构进行爆破模拟，以优化边孔装药结构。研究表明，炸药在炮孔内分布越均匀，爆破对充填体的破坏效应越小；此外，采用空气间隔装药时，爆破能量分布更均匀，能更有效地控制爆破振动。实际爆破中，边孔可采用“0.8m炸药＋0.5m竹筒”的装药结构。