“硬软夹层”条件下深浅结合方形布孔爆破技术试验研究

摘要

某矿山控制爆破工程要求爆破后粒径小于0.4 m,但该区域为“硬软夹层”地质构造，采用传统爆破方法在孔口堵塞段极易产生大块，爆破质量难以满足要求。为改善爆破质量节约施工成本，借鉴深浅结合方形布孔技术，分别在现场工况的基础上以中间浅孔深度为0 m、4 m、5 m、6 m、7 m开展爆破试验研究。首先采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件开展数值模拟试验，建立了上半部采用RHT本构关系的石灰岩模型，下半部采用HJC本构关系的泥灰岩模型，形成“硬软夹层”构造。随后在多组数值试验中初步获取相对较优的中间浅孔深度，分析不同试验条件下岩体损伤分布特征与爆炸有效应力分布规律。由于ANSYS/LS-DYNA并未将爆生气体的作用考虑在内，因此为了得到更准确的实验结论，同时考虑到不宜过度增加爆破炸药消耗，结合项目实际情况，选用4 m、5 m中间浅孔深度进行现场爆破试验。研究结果表明：采用深浅结合方形布孔的措施降低爆破大块率是有效的。采用中间浅孔深度为5 m时，可以降低曲率系数Cc与爆破大块率。技改前平均大块率约为64.4%,技改后0.4 m以上的大块率可降低至38.1%左右，使得爆堆级配达到良好水平。其降低大块率效果优于原爆破方案及4 m中间浅孔方案。

关键词

露天矿山 / 爆破 / 数值模拟 / 优化