马坑铁矿井巷掘进爆破试验及参数优化研究摘要
本文依托国家自然科学基金地区项目(51464015),以井巷爆破技术为研究对象,通过现场调研、经验法、理论计算法、数值模拟和现场试验等手段,优化设计适应马坑铁矿现实条件的光面爆破技术,以期实现井巷掘进高效、安全、经济和施工管理相对精简之目的,并为矿山后续钻爆施工提供参考。主要研究内容如下:(1)现场调研得到了巷道岩层的基本地质条件和现有传统爆破法的工艺概况,通过岩石力学室内试验得到了岩石的各项物理力学参数,为后续光面爆破的提出和优化提供参数基础。(2)结合现有的传统爆破法和光面爆破技术原理,通过经验法、理论计算法对周边眼的相关参数进行设计,采用数值分析的方法对三种掏槽方式进行模拟,选定了掏槽方案。为求得更大的进尺对炮眼深度进行了加深,巷道开挖方式由原来的分步开挖改为全断面一次性成形,确定了装药结构和起爆方式,给出完整的巷道掘进光面爆破方案。并对光面爆破方案进行参数优化,取得良好的爆破效果,且在基本材料消耗方面,光面爆破法较之传统爆破法具有明显优势,可为矿山节省大量成本。(3)萨道夫斯基线性拟合过程中发现传统爆破法和光面爆破法的k值相差不大,但衰减系数a值有较大差异,前者的a值明显小于后者的a值,表明光面爆破法较传统爆破法的爆破地震波衰减速率快,可有效的减弱爆破振动。(4)传统爆破法与光面爆破法的原始振动信号主要分布在2s以内,但二者的质点峰值振速相差较大,主要是因为两种爆破方式的药量和巷道岩性存在差异。由傅里叶频谱图和功率谱图得到,传统爆破法的振动信号频段主要分布在200HZ以下,且峰值出现在0~50HZ频段,而光面爆破法的振动信号的频段主要分布在300HZ以下,且峰值出现在200~250HZ频段。传统爆破振动信号与光面爆破振动信号的能量均集中在0~2s内和0~500HZ的频域,前者累计能量峰值达到了11×10~4J,且主要处在0~50HZ频段,而后者累计能量峰值在780J左右,且主要分布在50~150HZ频段。因此,光面爆破法有效的减少了爆破振动效应。
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