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中深孔爆破一次成井技术研究及应用

作 者: 徐敏
导 师: 李启月
学 校: 中南大学
专 业: 采矿工程
关键词: 爆破一次成井 数值模拟 投影寻踪回归 现场试验
分类号: TD235
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 174次
引 用: 1次
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内容摘要


天井掘进是掘进工作中最困难的一环。普通法掘进天井劳动强度大,作业条件差,安全性低。最经济实用的掘进方法是爆破一次成井。本文以山东黄金集团新城金矿“厚大破碎矿体全分段预裂挤压一次爆破强化开采技术及研究”项目为背景,参考国内外相关爆破理论和爆破成井资料,综合运用理论分析、模型预测、数值模拟现场试验等方法与手段,对中深孔爆破一次成井技术开展系统与深入的研究,取得了以下研究成果:(1)根据爆破破岩理论和直眼掏槽破岩机理,分析了影响爆破一次成井的多项参数。对主要参数,初始补偿空间大小、装药孔数目、槽孔与空孔距离、装药集中度和微差时间进行了理论计算,并据此设计了多种天井断面炮孔布置图。(2)基于投影寻踪回归基本理论,选取抗压强度,岩石容重、空孔直径、空孔数目、炮孔直径、炮孔数目、最小抵抗线,槽孔装药密度和炸药单耗为判别指标,建立了爆破一次成井断面和高度的预测模型。搜集38组不同矿山爆破一次成井资料作为训练和检验样本,预测结果符合工程要求,并运用此模型预测山东黄金集团新城金矿一次成井爆破效果。(3)运用ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元软件,模拟了爆破一次成井直眼掏槽爆破破岩过程,显示了不同直径空孔模型和不同数目空孔模型的破岩效果,对比分析了不同孔径单空孔理论计算和模拟数值所得最大拉应力变化。(4)进行了多次新城金矿爆破一次成井试验。第一次试验由于钻机偏斜率较大,试验未获得成功。经总结经验和改进,第二次试验,天井上下成功贯通,上下口爆破漏斗得到很好控制,天井断面符合设计要求。第三次溜井刷大试验,溜井断面规整,炮眼利用率高,井深和断面均符合要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 前言  10
  1.2 国内外爆破成井研究现状与进展  10-16
    1.2.1 爆破成井的方法  10-11
    1.2.2 爆破成井理论研究现状  11-15
    1.2.3 爆破成井凿岩技术现状  15
    1.2.4 爆破成井数值模拟技术研究现状  15-16
  1.3 国内外爆破一次成井研究现状  16-18
    1.3.1 爆破一次成井方法与比较  16-17
    1.3.2 中深孔爆破一次成井工程实例  17-18
  1.4 课题来源、研究内容和技术路线  18-20
    1.4.1 课题来源  18-19
    1.4.2 研究内容与技术路线  19-20
第二章 爆破破岩理论及一次成井参数计算  20-36
  2.1 前言  20
  2.2 爆破破岩理论  20-25
    2.2.1 爆破破岩机理  20-21
    2.2.2 粉碎区、裂隙区计算方法  21-25
  2.3 中深孔爆破一次成井参数计算  25-35
    2.3.1 钻孔孔径的确定  25
    2.3.2 爆破一次成井的规格确定  25
    2.3.3 补偿空间的确定  25-26
    2.3.4 首响炮孔的确定  26-28
    2.3.5 装药孔数的确定  28
    2.3.6 其余炮孔位置的确定  28-29
    2.3.7 掏槽方式  29-30
    2.3.8 布孔设计  30-33
    2.3.9 装药集中度  33-34
    2.3.10 微差时间  34-35
  2.4 小结  35-36
第三章 一次成井爆破效果的投影寻踪回归预测模型  36-46
  3.1 投影寻踪简介  36
  3.2 投影寻踪自回归模型原理  36-38
  3.3 一次成井爆破效果的投影寻踪回归预测模型  38-45
    3.3.1 爆破效果影响因素分析  38
    3.3.2 模型的确定  38-39
    3.3.3 预测结果分析与工程运用  39-45
  3.4 小结  45-46
第四章 直眼掏槽破岩过程数值模拟  46-61
  4.1 前言  46-47
  4.2 数值模拟过程  47-50
    4.2.1 算法选取  47-48
    4.2.2 单元选取  48
    4.2.3 材料选取  48-49
    4.2.4 失效准则  49-50
  4.3 单空孔掏槽破岩过程数值模拟  50-57
    4.3.1 几何模型  50-51
    4.3.2 材料参数  51
    4.3.3 网格划分  51-52
    4.3.4 破岩过程分析  52-54
    4.3.5 最大拉应力分析  54-57
  4.4 多空孔掏槽破岩过程数值模拟  57-59
    4.4.1 四空孔掏槽  57
    4.4.2 五空孔掏槽  57-58
    4.4.3 大空孔掏槽  58-59
  4.5 小结  59-61
第五章 中深孔爆破一次成井在新城金矿的运用  61-78
  5.1 前言  61
  5.2 矿山概况  61-64
  5.3 第一次爆破一次成井施工方案  64-68
    5.3.1 成井位置  64
    5.3.2 凿岩  64-65
    5.3.3 装药  65-66
    5.3.4 微差时间与起爆顺序  66-68
    5.3.5 爆破材料清单  68
  5.4 第一次爆破一次成井爆破结果分析  68-69
    5.4.1 爆破效果  68-69
    5.4.2 原因分析  69
  5.5 第二次爆破一次成井方案改进与效果分析  69-73
    5.5.1 凿岩  70-71
    5.5.2 掏槽方式  71
    5.5.3 装药结构  71-72
    5.5.4 起爆顺序  72
    5.5.5 爆破结果分析与评价  72-73
  5.6 第三次爆破一次成井方案与爆破效果  73-76
    5.6.1 炮孔布置  73
    5.6.2 装药  73-75
    5.6.3 雷管延时与爆破网络  75-76
    5.6.4 爆破材料清单  76
    5.6.5 爆破效果  76
  5.7 小结  76-78
第六章 结论与展望  78-80
  6.1 结论  78
  6.2 建议与展望  78-80
参考文献  80-85
ACKNOWLEDGEMENT  85-86
攻读硕士学位期间主要研究成果  86

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山设计与建设 > 凿岩爆破工程 > 爆破工程
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