• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      吳莊鐵礦二步回采深孔爆破參數(shù)優(yōu)化研究

      2018-03-23 02:47:14劉愛(ài)興張?jiān)迄i朱曉璽張亞賓姚旭龍
      金屬礦山 2018年3期
      關(guān)鍵詞:孔底扇形炮孔

      劉愛(ài)興 張?jiān)迄i 朱曉璽 張亞賓 姚旭龍

      (1.徐州鐵礦集團(tuán)有限公司, 江蘇 徐州221000; 2.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,河北 唐山 063000;3.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 唐山 063000; 4.唐山三友礦山有限公司,河北 唐山 063000)

      分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法進(jìn)行二步回采時(shí),爆破作業(yè)容易對(duì)充填體產(chǎn)生破壞作用,導(dǎo)致充填體的破壞和垮塌,從而影響充填體和采場(chǎng)的穩(wěn)定。研究合理的爆破參數(shù)一方面使得礦石破碎均勻、大塊率低,另一方面保持充填體的穩(wěn)定,減少充填體的冒落,有效地控制爆破危害效應(yīng),是充填采礦法研究的重要內(nèi)容[1-4]。

      研究爆破對(duì)充填體穩(wěn)定性影響的方法主要有室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)受到成本、現(xiàn)場(chǎng)條件以及爆破后測(cè)試手段局限性的限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,利用數(shù)值模擬研究爆破成為一種趨勢(shì),采用數(shù)值模擬方法可以經(jīng)濟(jì)方便地研究和優(yōu)化爆破參數(shù),ANSYS/LS-DYNA數(shù)值模擬軟件是研究爆破作用的常用軟件[5-6]。

      本研究針對(duì)吳莊鐵礦二步回采礦房采場(chǎng),采用ANSYS/LS-DYNA軟件對(duì)不同孔底抵抗線條件下的扇形深孔爆破模型進(jìn)行數(shù)值模擬,研究爆破作用對(duì)充填體的損傷特性,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐驗(yàn)證,確定合理的深孔爆破參數(shù),以指導(dǎo)今后井下爆破設(shè)計(jì)施工。

      1 工程概況

      吳莊鐵礦位于徐州市利國(guó)鎮(zhèn),為徐州鐵礦集團(tuán)有限公司下轄生產(chǎn)礦山,年產(chǎn)鐵礦石50萬(wàn)t。采場(chǎng)自西北向東南,主要由4個(gè)礦體組成,賦存深度為-300~ -500 m,礦石儲(chǔ)量約為1 500萬(wàn)t,平均品位48%,采用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法。

      礦塊垂直礦體走向布置,每個(gè)礦塊由礦房采場(chǎng)和礦柱采場(chǎng)構(gòu)成。采場(chǎng)凈長(zhǎng)度為50 m,階段高度50 m,分段高度10 m,礦柱和礦房跨度分別為8 m、12 m。先回采礦柱,隔一采一,充填體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再回采礦房。扇形炮孔孔徑57 mm,排距為1.4 m,孔底距1.5 m,后退式回采,回采時(shí)上分段超前下分段3~4排炮孔,現(xiàn)場(chǎng)爆破設(shè)計(jì)如圖1所示。

      圖1 炮孔設(shè)計(jì)

      炮孔傾角參數(shù)如表1所示。

      表1 炮孔參數(shù)

      2 二步回采深孔爆破參數(shù)數(shù)值模擬分析

      依據(jù)吳莊鐵礦現(xiàn)場(chǎng)二步回采爆破參數(shù),基于ANSYS/LS-DYNA有限元數(shù)值模擬的方法,分別對(duì)孔底抵抗線0.3 m、0.5 m、0.7 m和1 m的扇形深孔爆破模型進(jìn)行了數(shù)值模擬,根據(jù)數(shù)值模擬得出的初步結(jié)論確定邊孔距充填體的合理距離及邊孔裝藥結(jié)構(gòu)。

      2.1 數(shù)值模擬模型

      模型中扇形炮孔孔徑為57 mm,最小抵抗線1.4 m,炮孔的長(zhǎng)度為裝藥長(zhǎng)度,在炮孔長(zhǎng)度方向上均勻裝藥??紤]模型的左右對(duì)稱性,取二分之一模型進(jìn)行計(jì)算,在LS-DYNA軟件中進(jìn)行鏡像處理,以縮短數(shù)值模擬計(jì)算時(shí)間。模型取高度20 m,礦體寬度6 m,充填體寬度為8 m,模型厚度為2.8 m。假設(shè)礦巖和充填體為均質(zhì)的彈塑性體,為消除人為邊界影響,除自由面外,其他邊界均設(shè)置為透射邊界,模型示意圖、模型邊界條件如圖2、圖3所示。

      圖2 數(shù)值模擬計(jì)算模型

      圖3 模型邊界

      2.2 材料模型及參數(shù)

      (1)本次采用流固耦合算法進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,即炸藥選用Euler算法,充填體和礦石選用Lagrange算法,單元之間采用流固耦合定義連接。

      (2)礦石和充填體參數(shù)。巖石材料模型采用*MAT_PLASTIC_KINEMATIC,該材料為彈塑性動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)添加*MAT_ADD_EROSION來(lái)定義巖石的應(yīng)力和應(yīng)變損傷破壞,選取的礦石及充填材料力學(xué)參數(shù)如表2所示。

      表2 礦石及充填體材料參數(shù)

      (3)炸藥材料及狀態(tài)方程參數(shù)。炸藥材料采用高能炸藥材料MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN和JWL狀態(tài)方程描述,爆轟產(chǎn)物采用JWL狀態(tài)方程進(jìn)行爆轟壓力計(jì)算[7]:

      (1)

      式中,P為爆轟壓力;E為炸藥爆轟產(chǎn)物的內(nèi)能;V為爆轟產(chǎn)物的相對(duì)體積;A,B,R1,R2,ω均為所選炸藥的性質(zhì)常數(shù)。

      表3 炸藥材料參數(shù)

      2.3 爆破參數(shù)數(shù)值模擬分析

      (1)有效應(yīng)力場(chǎng)分析。以孔底抵抗線0.3 m的扇形孔爆破模型為例,以柱狀藥包形式起爆,網(wǎng)格劃分圖和起爆后不同時(shí)刻爆炸應(yīng)力云圖如圖4、圖5所示。

      圖4 網(wǎng)格劃分

      圖5 爆炸應(yīng)力云圖

      由爆破有效應(yīng)力云圖可知,不同炮孔柱狀藥包同時(shí)從孔口起爆,炸藥由起爆點(diǎn)逐漸向炮孔孔底炸藥末端延伸爆破,相鄰炮孔藥包的應(yīng)力場(chǎng)相互疊加。

      (2)模擬結(jié)果分析。振動(dòng)速度峰值和有效應(yīng)力峰值反映了不同裝藥結(jié)構(gòu)爆破對(duì)充填體的最大破壞效應(yīng),對(duì)孔底抵抗線為0.3 m、0.5 m、0.7 m和1.0 m 4種方案的振動(dòng)速度峰值和有效應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)據(jù)提取和分析,通過(guò)LS-DYNA軟件的LSPOST程序?qū)Y(jié)果文件進(jìn)行后處理,提取充填體和礦體交界面上4個(gè)記錄點(diǎn)(各記錄點(diǎn)如圖1所示)的有效應(yīng)力和垂直充填體振動(dòng)速度,如圖6所示。

      為對(duì)比4種方案爆破作用對(duì)充填體的損傷程度,對(duì)孔底抵抗線0.3 m、0.5 m、0.7 m、1.0 m的扇形深孔爆破模型的各記錄點(diǎn)的有效應(yīng)力峰值和振動(dòng)速度峰值進(jìn)行匯總表,結(jié)果見(jiàn)4和表5。

      當(dāng)孔底抵抗線大于0.5 m時(shí)單元的有效應(yīng)力峰值小于充填體的單軸抗壓強(qiáng)度,表明沒(méi)有達(dá)到充填體的屈服強(qiáng)度,沒(méi)有發(fā)生片落的現(xiàn)象,由相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和爆破安全規(guī)程可知,振動(dòng)速度滿足充填體不發(fā)生垮塌和片落的要求,充填體基本保持穩(wěn)定。隨著孔底抵抗線的增大,振動(dòng)速度峰值與有效應(yīng)力強(qiáng)度逐漸減小,爆炸載荷對(duì)充填體的損傷也逐漸減小,選取孔底抵抗線為0.5 m的扇形孔爆破參數(shù)進(jìn)行爆破施工時(shí),充填體保持穩(wěn)定,能夠滿足工程要求。

      3 吳莊鐵礦深孔爆破工程實(shí)踐

      3.1 深孔爆破回采實(shí)施方案

      對(duì)430 m水平4號(hào)礦體4349礦房采場(chǎng)進(jìn)行深孔爆破回采,4348采場(chǎng)和43410采場(chǎng)已充填結(jié)束,達(dá)到3個(gè)月齡期以上,滿足施工要求。

      圖6 有效應(yīng)力與振速曲線

      記錄點(diǎn)不同抵抗線的最大有效應(yīng)力/MPa03m05m07m10m124215610706022651761360793320203147129435325202146最大值35325202146

      表5 振動(dòng)速度峰值

      鉆孔設(shè)備采用YGN-90鑿巖機(jī),上向式鑿巖施工方式,炮孔直徑為57 mm,每排13個(gè)炮孔,孔底距1.5 m,炮孔排距為1.4 m。

      采用塑料導(dǎo)爆管雷管半秒微差起爆技術(shù),每次回采3排炮孔,最大一段起爆藥量為149 kg。炸藥選用粉狀乳化炸藥,裝藥器裝藥,孔內(nèi)延期,每個(gè)炮孔由導(dǎo)爆索引至孔底,再用半秒差導(dǎo)爆管雷管,正向用膠布綁在距導(dǎo)爆索尾部0.2 m至0.3 m導(dǎo)爆索上,雷管布置在孔口0.5~0.6 m處,裝藥完成之后采用紅泥對(duì)炮孔進(jìn)行填塞,填塞長(zhǎng)度0.5 m,通過(guò)將三排炮孔內(nèi)的導(dǎo)爆管成一束,用2~3個(gè)一段毫秒導(dǎo)爆管雷管與導(dǎo)爆管反向連接,形成一束四通,主導(dǎo)爆管長(zhǎng)度為100 m,起爆導(dǎo)線長(zhǎng)度不小于150 m,采用起爆器起爆,起爆器設(shè)在斜坡道硐室安全處。

      3.2 充填體損傷評(píng)價(jià)

      利用探桿式掃描儀VS150對(duì)充填體表面進(jìn)行三維掃描,將掃描的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析,計(jì)算充填體結(jié)構(gòu)面不平整度,判斷充填體的破壞損傷情況。

      表6 炮孔參數(shù)

      (1)VS150三維探測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介。探桿式掃描儀VS150是一種基于高速激光精密掃描測(cè)量方法,大面積高分辨率地獲取被測(cè)對(duì)象表面的空間點(diǎn)位信息的系統(tǒng),用于測(cè)量空區(qū)、巖石表面等[8]。VS150的基本構(gòu)成包括激光掃描頭、電源、數(shù)據(jù)接收器、計(jì)算機(jī)控制器、傳輸數(shù)據(jù)電纜及其它配件。利用VS150對(duì)現(xiàn)場(chǎng)二步回采形成的采空區(qū)進(jìn)行掃描,將激光探頭設(shè)備深入到采空區(qū)內(nèi)部,用電腦操作旋轉(zhuǎn)掃描探頭,進(jìn)行三維垂直掃描,生成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),利用VoidScan軟件原始探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,然后導(dǎo)出為*.dxf格的點(diǎn)云,將導(dǎo)出的*.dxf文件用VS150自帶軟件Geomagic Studio打開(kāi),進(jìn)行封裝處理后可得到空區(qū)的三維圖形,并通過(guò)3D網(wǎng)格獲得精準(zhǔn)的充填體掃描圖像[8],設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置和充填體掃描圖像如圖7、圖8所示。

      圖7 VS150設(shè)備布置

      圖8 二步回采充填體表面圖像

      (2)充填體損傷度分析。通過(guò)將VS150測(cè)得的充填體掃描圖像導(dǎo)入3Dmine進(jìn)行分析,得出二步回采爆破充填體表面的不平整度如圖9所示。

      圖9 充填體不平整度

      通過(guò)對(duì)采場(chǎng)出礦進(jìn)行觀察,礦石塊度適中,礦石中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大塊充填體。由圖9可知,不平整度40~60 cm約占4%,不平整度20~40 cm占比35%,不平整度0~20 cm占比61%。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析得知,不平整度為40~60 cm時(shí),可能屬于扇形炮孔鉆孔超深,或此處充填體強(qiáng)度較小,由充填體不平整度得出,充填體結(jié)構(gòu)面較為完整,說(shuō)明采用孔底抵抗線0.5 m的扇形孔爆破參數(shù)進(jìn)行回采時(shí),較好地緩沖了炸藥爆炸對(duì)兩側(cè)充填體側(cè)壁的損傷。

      4 結(jié) 論

      (1)以吳莊鐵礦二步回采深孔爆破為研究對(duì)象,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦巖力學(xué)和爆破參數(shù),建立了孔底抵抗線0.3 m、0.5 m、0.7 m、1.0 m的扇形孔爆破模型并進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,隨孔底抵抗線的增大,有效應(yīng)力和振動(dòng)速度逐漸減小,充填體的損傷也逐漸減小,當(dāng)采用孔徑57 mm扇形孔布孔方式爆破時(shí),孔底抵抗線大于0.5 m的扇形孔爆破參數(shù)滿足充填體穩(wěn)定性的要求。

      (2)通過(guò)對(duì)吳莊鐵礦采礦方法的分析,結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果,制定了詳細(xì)的深孔爆破回采方案,并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和觀測(cè)。采用孔底抵抗線0.5 m的扇形孔爆破參數(shù)進(jìn)行爆破施工,工程應(yīng)用效果表明,爆破塊度適中,爆破對(duì)充填體擾動(dòng)較小。采用VS150三維激光掃描探測(cè)系統(tǒng)對(duì)爆破后充填體表面進(jìn)行了測(cè)量,充填體不平整度不超過(guò)60 cm,20~40 cm占35%,0~20 cm占61%,說(shuō)明爆破施工后充填體結(jié)構(gòu)面較為平整,沒(méi)有發(fā)生應(yīng)力集中造成的大量掉塊現(xiàn)象和垮塌的情況。

      (3)充填體不平整度一方面受爆破作用影響,更主要的是一步回采時(shí)所形成的巖石壁面的控制,從測(cè)量的結(jié)果也可以說(shuō)明這一點(diǎn),今后應(yīng)對(duì)一步回采后的巖石壁面進(jìn)行三維掃描測(cè)量,以便為充填體破壞程度進(jìn)行更準(zhǔn)確評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

      [1] 劉志祥,李夕兵.爆破動(dòng)載下高階段充填體穩(wěn)定性研究[J].礦冶工程,2004(3):21-24.

      Liu Zhixiang,Li Xibing.Research on stability of high-level backfill in blasting[J].Mining and Metallurgical Engineering,2004(3):21-24.

      [2] 胡建華,雷 濤,周科平.充填采礦環(huán)境下爆破振動(dòng)效應(yīng)預(yù)測(cè)與控制[J].爆破,2009(4):81-84.

      Hu Jianhua,Lei Tao,Zhou Keping.Forecast and control of blasting vibration effects under fill mining condition[J].Blasting,2009(4):81-84.

      [3] 陳躍達(dá),謝 源,袁向全.爆破載荷作用下充填體穩(wěn)定條件分析[J].工程爆破,1997(3):31-34.

      Chen Yueda,Xie Yuan,Yuan Xiangquan.Analysis of stabilization condition for fill-mass in blasting[J].Engineering Blasting,1997(3):31-34.

      [4] 董凱程.爆破地震對(duì)充填體影響與控制技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2010.

      Dong Kaicheng.Research on the Influence and Control Techniques of Blasting Seismic Wave on Backfill[D].Changsha:Central South University,2010.

      [5] 蔣復(fù)量.金屬礦礦巖可爆性評(píng)價(jià)及井下采場(chǎng)深孔爆破參數(shù)優(yōu)化的理論與試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2012.

      Jiang Fuliang.The Evaluation of Ore-Rock′s Blast ability in Metal Mine and the Theoretical and Experimental Study of Deep-hole Blasting Parameters′ Optimization in Underground Stope[D].Changsha:Central South University,2012.

      [6] 劉優(yōu)平,龔 敏,趙江倩.近充填體崩礦過(guò)程爆破振動(dòng)控制研究[J].礦冶工程,2011(5):13-17.

      Liu Youping,Gong Min,Zhao Jiangqian.Study of blasting vibration control during mining near the fill-mass[J].Mining and Metallurgical Engineering,2011(5):13-17.

      [7] 孫珊珊.爆炸荷載下鋼管混凝土柱抗爆性能研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2013.

      Sun Sahnshan.Investigation on Dynamic Response of CFST Columns Subjected to Blast Loading[D].Xi′an:Chang′an University,2013.

      [8] 李 群,李占金,李 力.空區(qū)三維激光探測(cè)技術(shù)及穩(wěn)定性分析[J].金屬礦山,2014(12):181-184.

      Li Qun,Li Zhanjin,Li Li.3D laser scanning detecting technology and stability analysis of goaf[J].Metal Mine,2014(12):181-184.

      猜你喜歡
      孔底扇形炮孔
      交錯(cuò)起爆下爆炸應(yīng)力波的碰撞機(jī)制與破巖效果
      爆炸與沖擊(2024年6期)2024-10-31 00:00:00
      基于智能巖性識(shí)別的炮孔裝藥量計(jì)算*
      爆破(2022年4期)2022-12-17 02:45:26
      各種各樣的扇形
      探源拓思融會(huì)貫通
      ———《扇形的認(rèn)識(shí)》教學(xué)廖
      淺談內(nèi)孔孔底精整創(chuàng)新技術(shù)
      復(fù)扇形指標(biāo)集上的分布混沌
      沖擊成孔灌注樁樁底零沉渣施工方法
      山西建筑(2016年27期)2016-04-06 19:50:20
      3Dmine 在雅滿蘇井下礦扇形中深孔爆破炮孔設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
      新疆鋼鐵(2015年3期)2015-11-08 01:59:57
      一種凸多邊形的爆破網(wǎng)絡(luò)等時(shí)線算法研究
      好玩
      临高县| 皋兰县| 繁昌县| 上林县| 库尔勒市| 门头沟区| 洛隆县| 微博| 西青区| 临江市| 万年县| 云梦县| 阿图什市| 泰安市| 宁化县| 遵化市| 会同县| 澄迈县| 阿巴嘎旗| 奎屯市| 新平| 宜城市| 南皮县| 乐都县| 桃江县| 厦门市| 滦南县| 拉萨市| 化州市| 开原市| 昆山市| 前郭尔| 黄冈市| 香格里拉县| 高密市| 娱乐| 蕲春县| 海晏县| 彩票| 中超| 广昌县|