精细爆破在煤矿岩巷掘进中的应用研究

摘要

精细爆破通过定量化的爆破设计、精心的爆破施工和精细化的爆破管理，进行炸药爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程的控制，既达到预期的爆破效果，又实现爆破有害效应的控制，最终实现安全可靠、技术先进、绿色环保及经济合理的爆破作业。本文从精细爆破的理念出发，利用理论分析、数值模拟与现场实验相结合的方法对精细爆破在煤矿井下的应用展开研究。
　　依据唐口煤矿工程特点，利用Tundeisign4爆破设计软件实现了爆破图表的快速设计和修改。针对爆破设计软件的局限性，结合现场调研资料，对掏槽形式及装药结构辅以CAD软件进行精细设计。设计出新型复式楔形掏槽形式，提出周边眼利用水炮泥孔内间隔装药，并采用小间距的隔眼装药形式。结合爆破设计软件与 CAD辅助精细设计，设计出适用于试验巷道不同岩性特征的2种爆破设计方案。
　　应用ANSYS/LS-DYNA软件，建立了两孔成缝起爆数值模型，研究分析了在理想情况、采用导爆索、煤矿许用5段电雷管及普通12段电雷管同时起爆两炮孔时，存在的延期误差对炮孔成缝贯通的影响。研究表明，岩体所受爆炸的最大有效应力随着延期误差的增大而降低。延期误差的存在使得相邻炮孔间应力波叠加产生的合成拉应力降低，如果延期误差过大，就会导致合成拉应力低于岩石的抗拉强度，无法形成贯穿裂缝。
　　选取唐口矿南部井底车场作为试验巷道，进行精细爆破试验。针对试验巷道现阶段施工及管理状况，在试验过程中应用了一系列精细爆破施工技术及管理措施。使得围岩损伤范围由原来的7.0~9.0m降低到2.5~4.0m。循环进尺由原来的1.0m提高到1.5m，超欠挖控制在100mm以内，实现了巷道的良好成型。精细爆破能够有效控制巷道成型效果，保证围岩的完整性及稳定性。
　　结合南部井底车场精细爆破工程实例，建立了精细爆破效果评估指标体系，构建了基于AHP-模糊综合评价法的爆破效果评估模型。利用评估模型对试验巷道精细爆破效果进行了综合模糊评价，评价等级得分为82.367，爆破效果评估结果为良好，且评估结果与现场实际爆破效果基本相符。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的提出

1.2 研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 小结

2 基于Tundesign4软件的精细爆破设计

2.1 Tundesign4爆破设计和模拟分析系统简介

2.2 Tundesign4软件应用

2.3 掏槽形式及装药结构的精细设计

2.4 南部井底车场爆破设计方案

2.5 本章小结

3 双孔成缝起爆误差数值模拟研究

3.1 材料模型的选取

3.2 数值模型及测点布置

3.3 相邻炮孔延期误差对成缝的影响分析

3.4 本章小结

4 试验巷道精心施工及精细化管理

4.1 试验巷道概况

4.2 试验巷道精心施工

4.3 试验巷道精细化管理

4.4 试验巷道围岩损伤检测

4.5 本章小结

5 精细爆破效果的AHP-模糊综合评估

5.1 AHP-模糊综合评估基本原理

5.2 精细爆破效果AHP-模糊综合评估

5.3 现场实际效果分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢