采场爆破对邻近巷道振动效应的数值模拟研究
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Ｉ Ｎ ６ ＳＳ １ ７１ —２ ｏｏ ９ ＣＮ ４３ 一ｌ ４７ ３ ／ＴＤ
采矿技 术
第１ １卷
第１ 期
２１ ０ １年 １月
Ｊ ｎ Ｏｌ ａ ．２ １
Ｍｉ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎｉｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｖｏ ． Ｎｏ １ １１ １， ．
采 场 爆 破 ｘ 邻 近 巷 道 振 动 效 应 的 数 值 模 拟 研 究 － ， １
点 和 已有 研究成 果 ， 取容 许值 为 ２ ５—３ ｍ ｓ并 将 ０ｃ ／ ，
其 作为数值 模拟结 果分析 的依据 。
３ １ 应力 波响应分 析 ．
示 。炸 药参数 和 Ｊ ＷＬ状态方程 参数见表 ２ 。
表 １ 矿 体 的 物 理 力学 参 数
ｐ
采场 生产 爆 破起 爆后 ， 药释 放 的能量 以应力 炸
用， 需要 确 定采场 与邻近 盘 区 内运 输巷 道 的 安 全距 离。运 用 Ａ ｓｓＬ —Ｄ ｎ ｎｙ／ ｓ ｙａ分析 软 件 ， 采 用动 力有 限元数值 分析 方 法 ， 分析 了采 场 最 大爆破 对邻 近巷 道 的爆破 振 动 效应 。结 果 显示， 在巷 道 不 同部位 受爆 破振 动作 用 的响应 不 同 ， 巷道 壁 向爆 源一侧及巷 道 顶部作 用 在 明显 ， 爆破 振动 速度值 最 大 ， 易发 生爆破 损 伤破 坏。 以质 点振 动速 度峰 值 为控 制 指 标 ， 容
如 下假设 ：
其爆 破振 动不 可避免会 对地 下建 构筑 物 ， 充填体 、 如 支护 以及 已有 巷 道等造 成负 面影 响 “ 。关 于爆 破
振动 效应对 既有 硐 室 的影 响 ， 内外 的学 者 已做 了 国
一
些研 究工 作
。但 是 ， 些 研 究 工 作 并 没 有 涉 这
设 计服 务年 限需满 足 本 采 区 的作 业 时 间要 求 ， 务 服
年限较 长 ， 因此必须 考虑 邻近 采场 生产爆 破 的影 响 ，
减 少生产 爆破 对该运 输巷 道 的影 响。
２ 数值 计 算模 型
２ １ 模型 构建 ．
本 次计算 分析 的模 型主要 考虑 到盘 区 内采 场运
测点 １
测点８
２
及邻 近采场 的 临时巷道 开挖 时 的爆 破安 全距 离等 实 际问题 ， 对实 际工 程 的指 导 尚存 在 一 定 的 缺 陷。根 据 某矿 山生产 的实 际情 况 ， 运用 Ａ ｓｓＬ —Ｄ ｎ ｎｙ／ ｓ ｙ ａ分
析软件 ， 采用 动力有 限元 数值分 析 方法 ， 研究 了生产
、＼测 。 ＼．点
道Ｊ ４ 测点
Ｉ ●
区域
测点７
Ｉ 测点５
Ｌ
爆破 对邻 近巷 道 的振 动效 应 ， 此基 础上 ， 在 以质 点爆
破 振动 速度为 控制 指 标 ， 到 了待 建 巷 道 距 采场 的 得
安 全距 离 ，ຫໍສະໝຸດ Baidu确定 了待建 巷道 的布置位 置 。
图 １ 巷 遭 与 采 场 平 面 位 置
邻近 巷道距 采 场的 最小安 全距 离为 １ ０～１ 有利 于邻近巷 道 的生产 安全 。 ２ｍ， 关键 词 ： 爆破 振 动 ； 力 学分析 ； 点振 动 速度 ； 动 质 安全 距 离 ； 值模 拟 数
爆破 作 为地 下 金 属矿 山开 挖 的主 要 生产 方 式 ，
用 效果 （ 图 １ ， 见 ） 根据 上述工 程概 况 ， 对数 值模 型 做
２种斜率来表示 材料应 力应 变行 为 。矿 体 的实测 力 学参数见 表 １ 。炸 药模 型采 用 高 能 炸药 材 料 模 型 ，
爆炸 后任 意 时刻爆 源 内的压 力用 Ｊ ＷＬ状 态 方程 表
我 国《 爆破 安全规 程》 规定 ， 矿 山巷 道容许 的质 点 在
振动 峰值 （ Ｐ 为 １ ０ｃ ／ ， Ｐ Ｖ） ５～３ ｍ ｓ考虑矿 山巷 道的特
（ ）为建 模 的方 便 ， 不影 响模 拟 结果 的条 件 １ 在
下 ， 化原扇 形装 药为 药包集 中装药 ； 简 （ ）安 全距离 分 别取 ６， ，０ １ ２ ８ １ ，２ ｍ；
ｌ 工 程 概 况
广西某 地下 矿 山 ， 了扩大 生产 能力 ， 要在 采 为 需
区内修建一 条新 的盘 区 内运 输 巷道 。该 巷 道与该 盘
ｆｋ ３１ ｒ （ ｇ ・ｎ ）
－
量 １ Ｍ （ Ｐａ） ０
１６ ．２
… “… ‘
０． ２ ２
（ ）计算 时 间取 ５０Ｉ 。 ３ ０ ｓ ｘ
其 中 为 ６ｍ时 的数值 模 型见 图 ２ 。
区 内的一正 在 回采 的采 场 相 邻 ， 沿 采场 走 向方 向 且
平行 布置 。矿岩 中等 稳 固 ， 场 的 生 产爆 破 采 用 多 采 段微差 爆破 ， 响最 大 药量 为 ６ ， 单 ０ 由于该 巷 道 的
输 巷道 ， 整个模 型 为 矿体 范 围 内单 一岩 体 结 构 。运
用 最危 险的条 件进 行 分析 ， 只分 析 最 近爆 破 的作 即
图 ２ Ｌ＝ 时 的 数 值 计 算 模 型 ６ｍ
２ ２ 边 界条件 ．
７ ２
采
矿
技
术
边 界范 围取 ５倍 计算 区域 的范 围 ， 边界 为无 反
罗传 兴 Ｉ １
（． １ 广西 大学 资源与 冶金学 院 ， 广西 南 宁
摘
５０ ０ ； ． ３ ０ ４ ２ 广西华 锡集 团铜坑 矿 ， 广西 河 池市
５７０ ） ４２５
要： 某矿 山为 扩大 生产 能力 ， 采 区需设 计 盘 区 内运输 巷 道 ， 虑矿 山生产 爆破 的作 在 考
析， 主要 从矿 山爆 破 应力 响 应 和质 点爆 破振 动 速度
着手进行 分析 。爆 破应力 响应 主要 分析爆破 作用能
射 的边 界 ， 巷道开 挖后为空 气状态 。
２ ３ 材料模型及状 态方程 ．
否到达作用 巷道 ， 以及 巷道 的应 力 响应 程 度 。根 据
矿 体采 用 弹塑性 模 型 ， 该模 型 使用 弹性 和塑 性
采矿技 术
第１ １卷
第１ 期
２１ ０ １年 １月
Ｊ ｎ Ｏｌ ａ ．２ １
Ｍｉ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎｉｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｖｏ ． Ｎｏ １ １１ １， ．
采 场 爆 破 ｘ 邻 近 巷 道 振 动 效 应 的 数 值 模 拟 研 究 － ， １
点 和 已有 研究成 果 ， 取容 许值 为 ２ ５—３ ｍ ｓ并 将 ０ｃ ／ ，
其 作为数值 模拟结 果分析 的依据 。
３ １ 应力 波响应分 析 ．
示 。炸 药参数 和 Ｊ ＷＬ状态方程 参数见表 ２ 。
表 １ 矿 体 的 物 理 力学 参 数
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采场 生产 爆 破起 爆后 ， 药释 放 的能量 以应力 炸
用， 需要 确 定采场 与邻近 盘 区 内运 输巷 道 的 安 全距 离。运 用 Ａ ｓｓＬ —Ｄ ｎ ｎｙ／ ｓ ｙａ分析 软 件 ， 采 用动 力有 限元数值 分析 方 法 ， 分析 了采 场 最 大爆破 对邻 近巷 道 的爆破 振 动 效应 。结 果 显示， 在巷 道 不 同部位 受爆 破振 动作 用 的响应 不 同 ， 巷道 壁 向爆 源一侧及巷 道 顶部作 用 在 明显 ， 爆破 振动 速度值 最 大 ， 易发 生爆破 损 伤破 坏。 以质 点振 动速 度峰 值 为控 制 指 标 ， 容
如 下假设 ：
其爆 破振 动不 可避免会 对地 下建 构筑 物 ， 充填体 、 如 支护 以及 已有 巷 道等造 成负 面影 响 “ 。关 于爆 破
振动 效应对 既有 硐 室 的影 响 ， 内外 的学 者 已做 了 国
一
些研 究工 作
。但 是 ， 些 研 究 工 作 并 没 有 涉 这
设 计服 务年 限需满 足 本 采 区 的作 业 时 间要 求 ， 务 服
年限较 长 ， 因此必须 考虑 邻近 采场 生产爆 破 的影 响 ，
减 少生产 爆破 对该运 输巷 道 的影 响。
２ 数值 计 算模 型
２ １ 模型 构建 ．
本 次计算 分析 的模 型主要 考虑 到盘 区 内采 场运
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及邻 近采场 的 临时巷道 开挖 时 的爆 破安 全距 离等 实 际问题 ， 对实 际工 程 的指 导 尚存 在 一 定 的 缺 陷。根 据 某矿 山生产 的实 际情 况 ， 运用 Ａ ｓｓＬ —Ｄ ｎ ｎｙ／ ｓ ｙ ａ分
析软件 ， 采用 动力有 限元 数值分 析 方法 ， 研究 了生产
、＼测 。 ＼．点
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爆破 对邻 近巷 道 的振 动效 应 ， 此基 础上 ， 在 以质 点爆
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图 １ 巷 遭 与 采 场 平 面 位 置
邻近 巷道距 采 场的 最小安 全距 离为 １ ０～１ 有利 于邻近巷 道 的生产 安全 。 ２ｍ， 关键 词 ： 爆破 振 动 ； 力 学分析 ； 点振 动 速度 ； 动 质 安全 距 离 ； 值模 拟 数
爆破 作 为地 下 金 属矿 山开 挖 的主 要 生产 方 式 ，
用 效果 （ 图 １ ， 见 ） 根据 上述工 程概 况 ， 对数 值模 型 做
２种斜率来表示 材料应 力应 变行 为 。矿 体 的实测 力 学参数见 表 １ 。炸 药模 型采 用 高 能 炸药 材 料 模 型 ，
爆炸 后任 意 时刻爆 源 内的压 力用 Ｊ ＷＬ状 态 方程 表
我 国《 爆破 安全规 程》 规定 ， 矿 山巷 道容许 的质 点 在
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（ ）为建 模 的方 便 ， 不影 响模 拟 结果 的条 件 １ 在
下 ， 化原扇 形装 药为 药包集 中装药 ； 简 （ ）安 全距离 分 别取 ６， ，０ １ ２ ８ １ ，２ ｍ；
ｌ 工 程 概 况
广西某 地下 矿 山 ， 了扩大 生产 能力 ， 要在 采 为 需
区内修建一 条新 的盘 区 内运 输 巷道 。该 巷 道与该 盘
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区 内的一正 在 回采 的采 场 相 邻 ， 沿 采场 走 向方 向 且
平行 布置 。矿岩 中等 稳 固 ， 场 的 生 产爆 破 采 用 多 采 段微差 爆破 ， 响最 大 药量 为 ６ ， 单 ０ 由于该 巷 道 的
输 巷道 ， 整个模 型 为 矿体 范 围 内单 一岩 体 结 构 。运
用 最危 险的条 件进 行 分析 ， 只分 析 最 近爆 破 的作 即
图 ２ Ｌ＝ 时 的 数 值 计 算 模 型 ６ｍ
２ ２ 边 界条件 ．
７ ２
采
矿
技
术
边 界范 围取 ５倍 计算 区域 的范 围 ， 边界 为无 反
罗传 兴 Ｉ １
（． １ 广西 大学 资源与 冶金学 院 ， 广西 南 宁
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５０ ０ ； ． ３ ０ ４ ２ 广西华 锡集 团铜坑 矿 ， 广西 河 池市
５７０ ） ４２５
要： 某矿 山为 扩大 生产 能力 ， 采 区需设 计 盘 区 内运输 巷 道 ， 虑矿 山生产 爆破 的作 在 考
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着手进行 分析 。爆 破应力 响应 主要 分析爆破 作用能
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２ ３ 材料模型及状 态方程 ．
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矿 体采 用 弹塑性 模 型 ， 该模 型 使用 弹性 和塑 性