互层岩体台阶爆破主控岩层的判别方法.pdf

Vol . 29,No. 7 Jul y 2020 第29卷第7期 2020年7月 中国矿业 CHINA MINING MAGAZINE 互层岩体台阶爆破主控岩层的判别方法 管伟明12,南森林齐 琦张军辉12 1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830000； 2.新疆维吾尔自治区教育厅采矿与地质工程教学示范中心，新疆乌鲁木齐830000 摘要互层岩体台阶爆破中力学差异性较大的岩层影响了炸药能量的均匀分布，为了快速确定影响爆 破效果的主控岩层的位置及台阶整体炸药单耗，采用数值分析的方式探讨了主控岩层对炸药能量分布特 征的影响规律，实验结果表明采用连续装药结构时力学差异性较大的夹层处质点运动速度更为集中，而 间隔装药可改善台阶内速度场的分布均匀程度；由最小抵抗线原理分析发现主控岩层的厚度和力学性质 是影响炸药能量传递方向的主要因素；在此基础上结合波阻抗原理，构建了考虑台阶岩体整体力学特性及 各岩层局部工程特征的能耗分级体系，通过现场测试取得了良好的应用效果，验证了该方法的可行性，可 为互层岩体台阶爆破设计确定合理炸药单耗量和精准设计装药结构提供科学依据最后，计算各岩层能耗等级与台阶总体能耗等级 间的绝对级差 耗百分比的乘积值，最大值的岩 层作为 的主控岩层 GaG4为较高；G4Rma x为高，以此作为炸药单耗 的分级依据图5C为爆破过程，明显可见试验组区 域 孔现象, 于间 了药 ，降低了 要的 ，降低了爆破 图5爆破过程冲孔情况对比 Fig. 5 Comparison of punching conditions during blasting 图6a为试验组爆破后台阶岩体破碎情况，可 见岩块破碎较为均匀，符合爆破效果要求；图6b 为对照组 可见由于炸 分 产生了较 的岩块， 行二次破碎，增加了破岩 图6岩体破碎情况对比分析 Fig. 6 Comparative analysis of rock mass breakag 4结论结论 1 数值模拟试验表明互层岩体中的主控岩层 是造成炸 分 的主要 ，采用间隔装 效改善炸药能量分布不均的问题； 2 主控岩层由于自身 抗与其他岩层差异 性较大，易 内 弱 ，影响了原本指 向台阶坡面自由面的最小抵抗线的分布方向，进而 使得爆破效果偏离预期需求； 3 最 耗差异的岩层为目标，提出了 第7期管伟明，等互层岩体台阶爆破主控岩层的判别方法 105 考虑主控岩层厚度、波阻抗及在整个台阶中的能耗 占比的主控岩层判别系数概念，并构建了具体的计 算方法 本文提出的主控岩层判别方法仅从理论方面进 行了考虑，在实际取值计算过程中还需结合岩层自 身的解理裂隙分布情况进行修正，此方面的量化系 数的引入尚需进一步的研究；此外，文中现场测试部 分对照组的冲孔现象还可能与填塞质量相关，尚需 更多的工业测试进行详细的对比分析 ■ 参考文献 1 李金铸，吴立，李波，等.城市复杂环境下场地平整控制爆破设 计与实施[J].爆破,2017,31458-62. LI Ji nzhu， WU Li， LI Bo，et a l Desi gn a ndi mpl ement of groundl evel i ngc ontrol bl a sti ngi n c ompl ex urba n envi ron- ment[J. Bl a sti ng,2017,314 58-62. 2 王玉杰.爆破工程M.武汉武汉理工大学出版社，2018. 3冯辉.基于ANSYS.LS.DYNA的互层煤岩爆破数值模拟 J.采矿技术，2017,17128-130. FEN Hui Numeri c a l si mul a ti on of i nterbed c oa l a nd roc k burst ba sed on ANSYS_LS_DYNA[J. Mi ni ng Tec hnol ogy， 2017，175128-130 4 ASH R L. I nf l uenc e of geol ogi c a l di sc onti nui ti es on roc k bl a s ti ng]. Ph D Sympon Roc k Mec ha ni c s，973 263-271 来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来 上接第99页 14王鹏斌.煤层底板突水影响因素研究.能源技术与管理， 2018，432 92-93，156 WANGPengbi nStudyoni nf l uenc i ngf a c torsof wa teri nrush f romc oa l sea mf l oorJ Energytec hnol ogya ndma na gement 2018432 92-93 156 15王怀，朱炎铭，李伍，等.钱家营矿井涌水特征及涌水量预测 J 源 与管理 20104 9-11 WANG Hua i meng,ZHU Ya nmi ng,LI Wu,et a l Wa ter i nf l ow c ha ra c teri sti c sa nd wa teri nf l owf orec a stof Qi a nji a yi ng mi ne J EnergyTec hnol ogya nd Ma na gement20104 9-11 16刘义生，赵少磊.幵平向斜地质构造特征及其对瓦斯赋存的控 制煤炭学报，2015,40S1 164-169. LI U Yi shengZHAOSha ol ei Geol ogi c a l struc tura l c ha ra c ter- i sti c sa ndthei rc ontrol a c ti ononga soc c urenc ei n Ka i pi ngsyn- c l i ne[J. Journa l of Chi na Coa l Soc i ety,2015,4OS1 164-169. 17朱占虎，王革纯.钱家营井田煤5顶板水害防治经验与探讨 5 MARGOLI N L G Spa ti a l diferenc i ngf orf i ni te diferenc e c odesR Los Al a mos Na ti ona l La bora tory ReportLA- 10249,1985234-241 6 OZCELI K Y Efec tof di sc onti nui ti esonf ra gmentsi zedi stri - buti oni nopen-pi tbl a sti nga c a sestudyJ Tra nsa c ti onsof the I nsti tuti on of Mi ni ng a nd Meta l l urgy, 1998,107A 146-151. 7王玉杰，陈先锋，彭天浩.浅析岩石夹层对爆破效果的影响 J.岩石力学与工程学报，2004,231385-1387. WANG Yuji eCHEN Xi a nf engPENG Ti a nha o Ana l ysi son i nf l uenc eof roc ki nterl a yeronbl a sti ngJ Chi neseJourna l of Roc k Mec ha ni c sa ndEngi neeri ng 2004 2381385-1387 8 李夕兵.论岩体软弱结构面对应力波传波的影响.爆炸与 1993 134334-342 LI Xi bi ng Thei nf l uenc eof sof troc k ma ssstruc tureonstress wa vepropa ga ti onJ Expl osi ona ndShoc k Wa ves199313 4334-342 9 郝亚飞，李海波，郭学彬，等.含软弱夹层顺层岩体爆破效应模 拟试验研究煤炭学报，2012,37389-395. HAO Ya f eiLI Ha i boGUO Xuebi n eta l Si mul a ti onteston bl a sti ngefec tof thebeddi ngroc kwi thi nterc a l a ti onJ Jour- na l of Chi na Coa l Soc i ety 2012 373389-395 10韩新平，李世丰，苏荣华，等.含软弱夹层的顺层岩体台阶深孔 爆破试验研究爆破2016,33249-54. HAN Xi npi ngLI Shi f engSU Ronghuaet a l Deep hol e benc hbl a sti ngtesti nbeddi ngroc ksta i rswi thwea ki nterl a yer J Bl a sti ng 2016 33249-54 来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来 J.中国煤炭，2008,34212-13. ZHU Zha nhuWANG Gec hun Experi enc ea nddi sc ussi onon wa terha za rdpreventi ona ndc ontrol of c oa l roof 5i nQi a nji a y- i ng mi nef i el dJ Chi na Coa l 2008 34212-13 8武强，解淑寒，裴振江，等.煤层底板突水评价的新型实用方法 基于GI S的ANN型脆弱性指数法应用.煤炭学报， 2007 32121301-1306 WU Qi a ngXI EShuha nPEI Zhenji a ng eta l Anewpra c ti c a l ol ogy of the c oa l f l oor wa ter bursti ng eva l ua ti ng thea ppl i c a ti onof ANNvul nera bl ei ndexba sedonGI S J Journa l of Chi na Coa l Soc i ety 2007 32121301-1306 9李慎举，崔芳鹏，武强，等.霍宝干河煤矿10号煤层底板突水 危险性评价与防治矿业科学学报2016119-15. LI ShenjuCUI Fa ngpengWU Qi a ngeta l Ri ska ssessment a ndpreventi onof wa teri nrushf romf l oorof No 10c oa l sea m i n Huoba oga nhec oa l mi neJ Journa l of Mi ni ng Sc i enc e 2016 11 9-15