浅析高台阶深孔预裂爆破数值模拟

１ ８ ｒ ｒ ｌ 、２ ４ ｉ Ｔ Ｉ 台阶模拟计算结果 与１ ２ ｒ ｒ ｌ 台 阶 相 似 ，所 不
同是应力值大小不 同。 为 更 加 准 确 反 映 台 阶 爆 破 过 程 中 ，边 坡 底 部 和 顶 部 应 力 变 化 特 征 ，在 边 坡 底 部 和 顶 部 距 药 包 中 心 每 隔 １ ｍ处 取 图１ 台 阶爆 破 数值 计 算 模 型 图 物 理模 型 的岩石 类 型为 白云岩 ，物理 力 学 参 数见 表 １ 。物
部和顶部监测点的 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 等效应力发展趋势 ，见图 ３ 。
炸 药 类别 铵 油 炸药 ， 密 度 １ ． ２ ５
／ ｇ 。ｃ ｍ 。／ ｍ
爆 速 爆 力 含 水 爆 热 爆 容 ・ ｓ 一 ／ ｍＬ 率 ／ ｋ Ｊ・ ｋ ｇ ／ Ｌ・ ｋ ｇ 一
２ ５ Ｏ ０
３ ６ ００
３ ６ ８ ８
９ ３ ５
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机 进行 穿 孔 作 业 ，因 此 ，模 型炮 孔 直 径 选 用 ３ １ ０ ｍ ｍ，炮 孑 Ｌ
均 为 垂 直方 向 。 边 界 条 件 设 置 ：在 模 型 正 面 施 加 对 称 边 界 ，并 对 边 界
表 Ｉ 物 理 模 型岩 石材 料物 理 力 学 参数
处 的 位 移 进 行 约 束 。模 型 左 面 、 右 面 、底 面 和 背 面 施 加 无 反 射 边 界 条 件 ， 即处 于 无 限 岩 体 中 。 台 阶 顶 面 、坡 面 和 底 盘 处 施 加 自由面 条 件 ，对 位 移 和 波 的 发 射 不 加 以 控 制 ， 岩 体 直 接 与 空 气 介 质 接触 ，见 图 １ 。
２ ．北京 科技 大 学土 木 与环境 工程 学 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘 要 ：建 立 ３种 台 阶模 型 ，分 别 为 台 阶 高 １ ２ ｉ ｎ 、１ ８ Ｉ ｎ 和２ ４ ｒ ｎ ，建 立 爆 破 实 体 模 型 ，通 过 炮 孔 中心 线 剖
面 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 等 效 应 力 云 图 ，显 示 炸 药 爆 破 时 岩 石 介 质 中应 力 变 化 过 程 ，得 出 １ ８ ｍ和 ２ ４ ｍ台 阶 爆 破 的 可 行 性 。
ｌ 数值模 型的建立
建 立 ３种 台 阶模 型 ，分 别 为 台 阶 高 １ ２ ｒ ｎ 、１ ８ ｒ ｎ 和２ ４ ｒ ｎ ，
射波 尚未与入射波相 叠加 ，反 射波加强 了炮 孔底部 的应 力 场 ，当８ ０ ０ １ ． ７ ｓ 时 ，炸 药爆 轰过程结束 ，炮孔中炸药完全
２ 模 拟 结 果 与分 析
图 ２是 １ ２ ｒ ｎ 台 阶 采 用 连 续 装 药 结 构 孔 底 起 爆 时 ，炮 孔
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ —０ ８ —０ ８ 作 者 简 介 ：潘 泽 军 （ １ ９ ８ ４ 一） ，男 （ 汉族 ） ， 内蒙 古 人 ，包 钢 集 团 巴 润 矿 业 有 限责 任 公 司采 矿 部 副 部 长 ，助 理 工 程 师 ， 主要 从 事 鼯 天 矿 爆破及系统工艺研究 。
０ 引 言
利 用 数 值 模 拟 进 行 计 算 ，其 目 的 是 计 算 并 探 讨 适 合 巴 润 矿 业 公 司岩 性 特 征 的 高 台 阶深 孔 爆 破 参 数 。研 究 爆 破 后
岩 体 应 力 位 移 的分 布 与 变化 情 况 ，进 而 分 析 其 爆 破 机 理 。
质 中应 力 变 化 过 程 。各 台阶 爆 破 过 程 相 近 ，炸 药 被 起 爆 后 ， Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 等 效 应 力 以 水 滴 状 向 外 扩 展 。爆 轰 开 始 时 ，爆 轰 由 孔底 向 孔 口处 传 播 ， 随 着 时 间 推 移 ，应 力 波 波 阵 面 与 炮 孔 间形 成 一 定 角 度 ，并 基 本 保 持 不 变 向外 传 播 ， 当２ ８ ７ ２ ． ６， ｕ ｓ 时 ，应 力 波 波 阵 面 传 播 至 边 坡 并 开 始 发 生 发 射 ，此 时 ， 反
第 １ １卷
第 １ 期
矿 业 工 程
Ｍｉ ｎｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ ３１
２ ０ １ ３年 ２月
浅 析 高 台 阶深 孔预 裂 爆 破 数 值模 拟
潘 泽 军 刘 占全 王 德 胜 郭 建 新
（ １ ．包 钢集 团 巴润矿 业有 限 责任公 司 ，内蒙古 包 头 ０ １ ４ ０ １ ０ ；
关 键 词 ：高 台 阶 ；数 值 模 型 ；应 力 ；爆 破 效 果
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｄ ２ ３ ５ ． ４ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ６ ７ １ —８ ５ ５ ０（ ２ ０ １ ３ ）Ｏ １ 一ｏ ０ ３ １ －０ ２
中心线剖面 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ等效应 力云 图 ，显示 炸药爆 破时 岩石介
反应 且 应 力 波 波 阵 面 角 度 逐 渐 减 小 ，应 力 波 波 阵 面 最 终 以
近似椭球状向外扩展 。
对模 型进 行 数 值 模 拟 。模 型所 选 用 的爆 破 参 数 根 据 巴 润矿 业
公 司 台 阶爆 破 现 场 的 实 际情 况 确 定 ，公 司 采 用 ３ １ ０型 牙 轮 钻
出 一 个 观 测 单 元 ，并 在 Ｌ Ｓ —Ｐ Ｒ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｔ 中计 算 输 出 其 应 力
时 间 历 程 曲线 ，如 图 ３得 到 的各 单 元 应 力 峰 值 。
理模 型 采用 的炸 药 为多 孔粒 状铵 油 炸药 ，其 性能 参 数见 表 ２ 。
由计 算 获 得 的各 单 元 有效 应 力 峰 值 ，可 得 到 １ ２ ｍ、１ ８ ｍ 和２ ４ ｒ ｆ ｌ 台 阶连 续 装 药 结 构 孔底 起 爆 模 型爆 破 过 程 中 ，台 阶底