不耦合装药条件下煤层爆破效应数值模拟研究.pdf
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1、露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.5Oct.2023第 38 卷第 5 期2023 年 10 月如今露天开采作业中,尽管开采的设备早已更新换代,提高了矿山开采的工作效率,但在爆破工作中,爆破的质量却依旧不理想,炮孔周围过度粉碎,煤层爆破末煤率高,无法为矿山带来更大的经济效益。对同一种煤,末煤与块煤之间的价格有很大差距,以某矿远 圆园园大卡煤炭价格举例,圆园圆圆年员员月圆怨日,远 圆园园大卡末煤价格为员 员猿园元/贼,块煤价格为圆 园源园元/贼,两者相差近1倍。所以如何改善爆破质量,增加块煤率,是提高矿山经济效益的1个方向。研究发现,不耦合装药结构
2、可以起到缓冲爆炸冲击力的作用,有效降低爆轰波对炮孔及其周围岩体的破坏1。传统爆破优化研究需要前往现场进行试验,得出结论。但是现场操作复杂、不确定因素多、无法近距离观察爆破过程,同时也会妨碍矿山正常作业,这些因素限制着爆破机理的深入研究。随着科技发展,数值模拟渐渐运用到了各项研究中,诸多学者运用数值模拟对爆破问题进行研究。丁小华等1分析并模拟了不耦合装药对预裂爆破的影响;史维生2探究了不耦合装药条件下爆破的机理;杨文敬等3探究不同填充物对爆破质量的影响;崔年生4通过设置不同的不耦合系数,探究其对爆破质量的影响,找出最佳的收稿日期:2023原01-05责任编辑:张东旭基金项目:国家自然科学基金资助
3、项目(52174131)作者简介:杨日(1997),男,河北石家庄人,技术员,硕士,2021 年毕业于中国矿业大学,主要从事露天矿山生产技术及边坡管理方面的工作。DOI:10.13235/ki.ltcm.2023.05.011杨日,邢博康,丁小华,等.不耦合装药条件下煤层爆破效应数值模拟研究 J.露天采矿技术,2023,38(5):44原47.YANG Ri,XING Bokang,DING Xiaohua,et al.Study on numerical simulation of coal seam blasting effectunder decoupling charge 允.Open
4、cast Mining Technology,2023,38(5):44原47.移动扫码阅读不耦合装药条件下煤层爆破效应数值模拟研究杨日1,邢博康2,丁小华2,黄月军1,聂守虎2,秦浩2(1.国能北电胜利能源有限公司,内蒙古 锡林郭勒 026015;2.中国矿业大学,江苏 徐州 221116)摘要:为了解决露天矿煤层爆破所带来的末煤率高的问题,提高矿山的经济效益,研究了采用不耦合装药代替连续装药结构;通过ANSYS/LS-DYNA软件构建了不耦合系数为1.0、1.2、1.4、1.6、1.8这5个模型进行分析。结果表明:随着不耦合系数的增大,炮孔底部压应力逐渐减小,且减小的速率呈现先增大,后减小
5、,再增大的趋势;采用不耦合装药方法,可解决煤层爆破过度破坏的问题。关键词:台阶爆破;不耦合系数;数值模拟;ANSYS/LS-DYNA;爆破参数优化中图分类号:TD824.2文献标志码:B文章编号:1671-9816(2023)05-0044-04Study on numerical simulation of coal seam blasting effect under decoupling chargeYANG Ri1,XING Bokang2,DING Xiaohua2,HUANG Yuejun1,NIE Shouhu2,QIN Hao2(1.Guoneng Beidian Shengl
6、i Energy Co.,Ltd.,Xilinguole 026015,China;2.China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)Abstract:In order to solve the problem of high final coal rate caused by coal seam blasting and improve the economic benefit ofmine,the article studies the use of decoupled charge instead of con
7、tinuous charge structure,constructs five models with decouplingcoefficients of 1.0,1.2,1.4,1.6 and 1.8 by ANSYS/LS-DYNA software for analysis.The results show that with the increase of theuncoupling coefficient,the compressive stress at the bottom of the hole gradually decreases,and the decreasing r
8、ate first increases,then decreases and then increases.The problem of excessive damage during coal seam blasting is solved using decoupling charge.Key words:step blasting;decoupling coefficient;numerical simulation;ANSYS/LS-DYNA;blasting parameter optimization44露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38N
9、o.5Oct.2023第 38 卷第 5 期2023 年 10 月如图圆,爆炸产生后,爆轰波由上下两端产生,传播至药柱中间处,汇集后沿药柱两侧方向传播,药柱周围的应力明显大于两侧,并且可以明显看出,随着炮孔装药的不耦合系数的逐渐增大,炮孔周围岩石对爆炸应力响应范围4和强度均有减小的趋势。距离炮孔较近的高应力区变化最明显,距离炮孔较远的低应力区变化较微弱。即不耦合系数为员援园耀员援愿,不耦合系数越大,炮孔周围煤层应力最高处应力越小,炮孔周围容易产生末煤的分布范围也越小。因此可以认为,适当地增大不耦合系数,可以在一定程度上降低爆炸对炮孔内壁的冲击强度,减少过强爆炸带来的大量末煤生成,优化台阶爆破效
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