预爆破技术孔网参数优化数值模拟研究

预爆破技术孔网参数优化数值模拟研究
采矿机的采矿成本与矿岩强度有关。

对于中硬岩矿体，采矿机的开采成本远高于爆破法开采，因而其应用受到限制。

矿床预爆破技术可以扩大岩体损伤范围，降低岩体强度，使之适合采矿机开采，因此预爆破技术与采矿机相结合的混合采矿方法，对于扩展采矿机的应用范围，降低采矿成本具有重要的实际意义。

在炸药爆破作用下岩体内部的动态断裂是一个连续损伤演化的过程，其损伤断裂机制可归结为岩体的内部微裂纹在应力波和爆生气体共同作用下的动态演化；当岩石内部某处单元体所受拉应力大于其最大抗拉强度时，岩体产生损伤。

为了确定预爆破的最佳孔网参数，结合某石灰石矿实际生产资料，通过有限元软件（ANSYS/LS-DYNA）模拟在不同孔网参数条件下，预爆破后的损伤范围和损伤程度，找出不同孔径下的最优爆破参数，论文研究成果如下：⑴根据四种孔径的单孔、双孔和三孔模型分析，双孔模型与三孔模型计算结果相近，更能突出岩体的损伤破坏规律，且双孔模型具有计算速度快的优势。

⑵根据双孔模型中不同孔网参数下的爆破模拟研究，可得出在不同损伤阈值条件下，损伤范围百分数与孔间距的经验公式。

⑶当损伤阈值一定时，随着孔径的增大，孔间距与孔径比值趋于定值；最小抵抗线与孔径比值逐渐减小；模型左侧边界到炮孔区域内的损伤宽度与孔径比值逐渐减小。

并得到了不同阈值条件下的孔间距、最小抵抗线和模型左侧边界到炮孔区域内的损伤宽度与孔径的合理比值。

采用预爆破可明显降低岩体强度，所得不同阈值条件下的爆破参数，为预爆破技术露天采矿机联合使用提供了参考。