王平,倪世忠,程爱平,梅林芳,黄春源

• 1:武汉科技大学资源与环境工程学院
• 2:武钢资源集团有限公司
• 3:武钢资源集团大冶铁矿有限公司

摘要(Abstract)：

为解决某铁矿-450 m水平中段巷道掘进爆破中存在的炮孔布置数量偏多、循环进尺难以提升及炮孔利用率偏低等关键技术问题，提出并设计了多空孔直眼掏槽爆破优化方案，旨在通过减少炮孔数目、改善掏槽爆破效果以提升巷道掘进进尺。首先，基于岩石破碎范围理论、岩石碎胀空间效应理论以及空孔集中效应理论开展综合计算，初步确定中心掏槽孔与空孔的中心距为24.4cm。随后，运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件构建多空孔掏槽爆破数值模型，通过对比分析不同孔距及空孔数量方案下的掏槽爆破过程应力云图、损伤云图与破碎范围特征，最终优化确定空孔掏槽方案参数为中心掏槽孔与空孔孔距为25 cm、空孔数量为5个。基于理论计算与数值模拟结果，设计并实施了掏槽爆破现场工业试验。试验结果表明:优化方案实施后，巷道平均循环进尺可达2.3 m，炮孔利用率提升至92%;相较于原爆破方案，循环进尺提升0.2 m，炮孔数目降低10%，炮孔利用率提升8%，巷道掘进效率得到显著提升。研究结果验证了多空孔直眼掏槽爆破优化方案的科学性与可行性，可为同类铁矿巷道掘进爆破参数优化提供理论依据与工程参考。

关键词(KeyWords)： 巷道掘进;直眼掏槽爆破;数值模拟;参数优化

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(No.52474143、No.51604195);; 湖北省自然科学基金项目(No.2018CFC818)~~

作者(Author): 王平,倪世忠,程爱平,梅林芳,黄春源

参考文献(References)：

• [1]赵艳伟，邰成群，孙进辉，等．大直径空孔对掏槽爆破效果的影响机理研究[J]．有色金属工程，2024,14(8):164-173.[1]ZHAO Yan-wei,TAI Cheng-qun,SUN Jin-hui,et al. Study on the influence mechanism of large diameter relief hole on cutting blasting effect[J]. Nonferrous Metal Engineering,2024,14(8):164-173.(in Chinese)
• [2]陈秋宇，李海波，夏祥，等．爆炸荷载下空孔效应的研究与应用[J]．煤炭学报，2016,41(11):2749-2755.[2]CHEN Qiu-yu,LI Hai-bo,XIA Xiang,et al. Research and application of relief hole effect under blasting loading[J].Journal of China Coal Society,2016,41(11):2749-2755.(in Chinese)
• [3]李启月，吴正宇，黄武林．直眼掏槽空孔效应的计算模型改进与分析[J]．采矿与安全工程学报，2018,35(5):925-930.[3]LI Qi-yue,WU Zheng-yu,HUANG Wu-lin. Improvement and analysis of the calculation model for relief hole effect in parallel cut[J]. Journal of Mining&Safety Engineering,2018,35(5):925-930.(in Chinese)
• [4]张召冉，王岩，刘国庆．空孔对直眼掏槽参数及爆破效果的影响研究[J]．爆炸与冲击，2023,43(1):141-156.[4]ZHANG Zhao-ran,WANG Yan,LIU Guo-qing. Theoretical study of the influence of relief hole on both the blasting parameters and blasting effect of straight hole cutting[J].Explosion and Shock Waves,2023,43(1):141-156.(in Chinese)
• [5]孟海利，孙鹏昌，薛里，等．大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应研究[J]．爆破，2023,40(4):60-65.[5]MENG Hai-li,SUN Peng-chang,XUE Li,et al. Study on stress concentration effect of large-diameter relief hole in burn cut blasting[J]. Blasting,2023,40(4):60-65.(in Chinese)
• [6]梁瑞，俞瑞利，周文海，等．基于LS-DYNA模拟的准直眼掏槽爆破技术研究[J]．有色金属工程，2019,9(8):101-107.[6]LIANG Rui,YU Rui-li,ZHOU Wen-hai,et al. Research on quasi-parallel cuting blasting technology based on LSDYNA simulation[J]. Nonferrous Metal Engineering,2019,9(8):101-107.(in Chinese)
• [7]王远来，史秀志，王发民，等．地下矿山直眼掏槽爆破参数优化研究[J]．矿业研究与开发，2021,41(5):36-40.[7]WANG Yuan-lai,SHI Xiu-zhi,WANG Fa-min,et al. Optimization of blasting parameters of burn cut in underground mine[J]. Mining and Metallurgical Engineering,2021,41(5):36-40.(in Chinese)
• [8]李祥龙，张志平，王建国，等．双空孔间距对爆破爆腔断面大小的影响[J]．爆炸与冲击，2022,42(11):133-144.[8]LI Xiang-long,ZHANG Zhi-ping,WANG Jian-guo,et al.Influence of double hole spacing on section size of blasting chamber[J]. Explosion and Shock Waves,2022,42(11):133-144.(in Chinese)
• [9]黄灿灿．磷矿小断面巷道掘进掏槽爆破效果影响因素分析及参数优化[D]．武汉:武汉科技大学，2024.[9]HUANG Can-can. Analysis of influencing factors and parameter optimization of cutting blasting effect in small section roadway of phosphate mine[D]. Wuhan:University of Science and Technology,2024.(in Chinese)
• [10]戴俊．柱状装药爆破的岩石压碎圈与裂隙圈计算[J]．辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2001(2):144-147.[10]DAI Jun. Calculation of rock crushing ring and fracture ringin cylindrical charge blasting[J]. Journal of Liaoning Technical University(Natural Science),2001(2):144-147.(in Chinese)
• [11]张召冉，陈华义，矫伟刚，等．含空孔直眼掏槽空孔效应及爆破参数研究[J]．煤炭学报，2020,45(S2):791-800.[11]ZHANG Zhao-ran,CHEN Hua-yi,JIAO Wei-gang,et al.Rock breaking mechanism and blasting parameters of straight-hole cutting with empty-hole[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(S2):791-800.(in Chinese)
• [12]哈努卡耶夫，著．矿岩爆破物理过程[M]．刘殿中，译．北京:冶金工业出版社，1980:33-34.[12]HANUKAEV. Physical process of rock blasting[M].translated by LIU Dian-zhong. Beijing:Metallurgical Industry Press,1980:33-34.(in Chinese)
• [13]聂铮玥．三种典型岩石材料的RHT模型参数研究[D]．长沙:国防科技大学，2021.[13]NI Zheng-yue. Experimental study on RHT model parameters of three typical rock materials[D]. Changsha:Graduate School of National University of Defense Technology,2021.(in Chinese)
• [14]冷振东．岩石爆破中爆炸能量的释放与传输机制[D]．武汉:武汉大学，2017.[14]LENG Zhen-dong. Explosion energy release and transmission mechanism in rock blasting[D]. Wuhan:Wuhan University,2017.(in Chinese)
• [15]蒋克文，王海亮，郭建，等．大空孔直眼掏槽有效应力分布规律模拟研究[J]．煤炭技术，2023,42(7):30-34.[15]JIANG Ke-wen,WANG Hai-liang,GUO Jian,et al[J].Numerical simulation of effective stress distribution law of large hollow hole straight hole cutting[J]. Coal Technology,2023,42(7):30-34.(in Chinese)
• [16]王勉，王建国，马军，等．小断面巷道精确延时逐孔起爆技术[J]．兵工学报，2025,46(3):245-256.[16]WANG Mian,WANG Jian-guo,MA Jun,et al. Research on precise delay hole-by-hole detonation technology in small section roadway[J]. Acta Armamentarll,2025,46(3):245-256.(in Chinese)