湖北三鑫金铜矿扇形中深孔爆破参数优化数值模拟研究

摘要

湖北三鑫金铜矿进入深部开采后，采用扇形中深孔爆破破岩方式回采顶底柱，由于布孔方式和岩石物理力学性质发生变化，导致扇形中深孔爆破存在大块率高、缩口严重等问题。运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对不同孔网参数的中深孔爆破过程进行数值模拟计算。基于现场岩石实际物理力学性质和实际炸药材料参数建立了1.4 m、1.6 m、1.8 m三种不同孔底距和1.6 m、1.8 m、2.1 m三种不同排间距数值计算模型，通过分析炮孔爆破过程中关键时刻模型有效应力云图，确定出扇形中深孔爆破方式的岩石低应力区集中在两炮孔中心线中上部位置，再通过将布置在模型关键位置监测单元的Von Mises有效应力峰值与岩石材料的最大动态抗拉强度对比，确定出当孔底距为2.1 m,排间距为1.4m时低应力区内监测单元的Von Mises有效应力峰值与岩石的最大动态抗拉强度最为接近，确定出三鑫金铜矿扇形中深孔爆破的最优孔网参数：最优孔底距2.1 m,最优排间距1.4 m。经现场应用试验验证在相同炸药单耗的情况下，更优的孔底距、排间距设计能够有效的降低扇形中深孔爆破的大块率高、缩口严重的问题。研究成果可为矿山后续回采工作提供指导，对于存在类似问题的地下金属矿山开采具有一定参考价值。

关键词

扇形中深孔爆破 / 数值模拟 / 孔底距 / 排间距 / 现场试验

基金资助

国家自然科学基金(52174087)