李章超,徐帅,李金平,纪旭波

• 1:东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室
• 2:酒泉钢铁集团有限责任公司镜铁山矿业有限公司
• 3:山东恒邦冶炼股份有限公司

摘要(Abstract)：

黑沟矿区露天台阶爆破采用连续装药结构，爆破后大块率高，二次破碎工作量大，严重影响矿山后续铲装作业效率。基于爆破模拟软件JKSimBlast中露天开采2DBench模块，开展露天爆破装药结构优化研究。选择常用空气间隔器作为间隔材料，保持炮孔深度17.5 m和装药长度10 m不变，以空气间隔器长度、中间间隔位置为研究对象，以大块率为评价指标，设计两因素五水平共计25组全因素组合实验。模拟结果表明空气间隔长度相同时随着间隔位置下移，爆破大块率先减小后又增大，存在一个最佳间隔位置。间隔位置相同时随间隔长度增大大块率先减小后增大，进而确定最佳间隔长度2 m与最佳间隔位置距离孔口11.5 m。最后，基于优化结构在5个不同爆破区域开展现场工业试验，选取区域3优化前后爆堆照片作为参考组，利用Split-Desktop爆破分析软件进行数据处理，得到5个区域优化前后大块率并进行比对，结果显示优化后的装药结构爆破后大块率平均降低9.24%,优化后的间隔装药结构有效改善爆破效果，为露天矿装药结构选择和优化提供有益借鉴。

关键词(KeyWords)： 台阶爆破;JKSimBlast;装药结构优化;大块率

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金资助项目(编号：51874068、52074062);; 第二批新工科研究与实践项目(E-KYDZCH20201807)“矿业工程通专融合教材体系建设”

作者(Author): 李章超,徐帅,李金平,纪旭波

参考文献(References)：

• [1] 薛若衡.装药结构的分类及其应用[J].露天采矿，1991(2):16-20.[1] XUE Ruo-heng.Classification and application of charge structure[J].Opencast Mining Technology,1991(2):16-20.(in Chinese)
• [2] 王德玲，张成俊，徐海峰，等.复杂环境下PVC管间隔装药爆破降低大块和爆破振动的应用实践[J].煤矿爆破，2019,37(6):35-38.[2] WANG De-ling,ZHANG Cheng-jun,XU Hai-feng,et al.Application practice of PVC pipe spacing charge blasting to reduce bulk and blasting vibration in complex environment[J].Coal Mine Blasting,2019,37(6):35-38.(in Chinese)
• [3] 于世杰，吕斌，李海洋，等.间隔装药技术降低爆破振动的实践研究[J].现代矿业，2021,37(6):100-102.[3] YU Shi-jie,LV Bin,LI Hai-yang,et al.Practical research on reducing blasting vibration by interval charge technology[J].Modern Mining,2021,37(6):100-102.(in Chinese)
• [4] MELNIKOV M.Effective methods of application of explosion[C]//12th US Symposium on Rock Mechanics(New York,AIME),Chap,1971,18:359-378.
• [5] 刘鹏程.地下大直径深孔空气间隔装药结构探讨[J].矿业研究与开发，1994(4):24-28.[5] LIU Peng-cheng.Discussion on the charge structure of underground large diameter and deep hole air spacer[J].Mining Research and Development,1994(4):24-28.(in Chinese)
• [6] 曹寄梅，赵卫东，刘朝红，等.深孔爆破孔底充填缓冲吸能材料减震试验研究[J].中国安全科学学报，2010,20(4):120-123.[6] CAO Ji-mei,ZHAO Wei-dong,LIU Chao-hong,et al.Experimental study on shock vibration attenuation of endergonic cushioning materials filled at the bottom of the deep-hole blasting holel[J].China Safety Science Journal,2010,20(4):120-123.(in Chinese)
• [7] 王银涛，白和强，刘坚.空气间隔装药技术在露天矿山的应用[J].露天采矿技术，2021,36(2):59- 61,65.[7] WANG Yin-tao,BAI He-qiang,LIU Jian.Application of air interval charging technology in open-pit mine[J].Opencast Mining Technology,2021,36(2):59- 61,65.(in Chinese)
• [8] 曹祺，王林桂，马宏昊.底部空气柱装药爆破减振理论和实验研究[J].工程爆破，2020,26(2):42- 48,64.[8] CHAO Qi,WANG Gui-lin,MA Hong-hao.Research on blasting vibration reduction theory and experimental bottom air column charging[J].Engineering Blasting,2020,26(2):42- 48,64.(in Chinese)
• [9] 吴亮，卢文波，钟冬望，等.混凝土介质中空气间隔装药的爆破机理[J].爆炸与冲击，2010,30(1):58- 64.[9] WU Liang,LU Wen-bo,ZHONG Dong-wang,et al.Blasting mechanism of air decked charge in concrete medium[J].Explosion and Shock Waves,2010,30(1):58- 64.(in Chinese)
• [10] 李宗楠，余斌，吴春平.某露天矿间隔装药ANSYS/LS-DYNA数值分析及应用[J].有色金属(矿山部分),2014,66(6):79-83.[10] LI Zong-nan,YU Bin,WU Chun-ping.ANSYS/LS-DYNA analysis and application of interval charge blasting in an open-pit mine[J].Nonferrous Metals(Mining Section),2014,66(6):79-83.(in Chinese)
• [11] 张晓平，马建军，刘令.露天深孔空气间隔装药爆破的数值模拟研究[J].科学技术与工程，2020,20(33):13599-13605.[11] ZHANG Xiao-ping,MA Jian-jun,LIU Ling.Numerical simulation of open-air deep-hole air-decking charge blasting[J].Science Technology and Engineering,2020,20(33):13599-13605.(in Chinese)
• [12] 吴钦正，李润然，李桂林，等.基于JKSimBlast软件的露天矿爆破毫秒延期时间优化[J].黄金科学技术，2021,29(6):854-862.[12] WU Qin-zheng,LI Ruan-ran,LI Gui-lin,et al.Optimization of millisecond delay time for blasting in open pit mines based on JKSimBlast Software[J].Gold Science and Technology,2021,29(6):854-862.(in Chinese)
• [13] 王永茂.镜铁山铁矿桦树沟矿区合理产量分析[J].金属矿山，2000(11):14-16.[13] WANG Yong-mao.Analysis of the rational production of Huashugou Mining Area in Jingtieshan Iron Mine[J].Metal Mine,2000(11):14-16.(in Chinese)
• [14] 康永全，薛里，孙崔源.间隔不耦合装药结构形式及特点分析[J].工程爆破，2020,26(5):62- 67.[14] KANG Yong-quan,XU Li,SHUN Chui-yuan.Structural form and and characteristic analysis of charge structure wite deck decoupling [J].Engineering Blasting,2020,26(5):62- 67.(in Chinese)
• [15] 高腾飞.露天矿山空气间隔装药结构研究[D].昆明：昆明理工大学，2016.[15] GAO Teng-fei.Research on the structure of air gap charge in open-pit mine[D].Kunming:Kunming University of Science and Technology,2016.(in Chinese)
• [16] 郭可伟，陈继府，史维升.空气间隔器在深孔台阶爆破中的应用[J].爆破器材，2013,42(2):44- 47.[16] GUO Ke-wei,CHEN Ji-fu,SHI Wei-sheng.The application of air interval charge in deep hole blasting[J].Explosive Materials,2013,42(2):44- 47.(in Chinese)
• [17] 王凯，张智宇，高腾飞.某露天采场深孔台阶爆破空气间隔装药的应用[J].爆破，2018,35(1):80-85.[17] WANG Kai,ZHANG Zhi-yu,GAO Teng-fei.Application of air interval charge in deep hole bench blasting in open mine [J].Blasting,2018,35(1):80-85.(in Chinese)