露天矿台阶挤压爆破的参数优化及应用研究

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台阶挤压爆破法具有的控制飞石、降低大块率、可以贮存大量的已爆矿岩等优点,对于矿岩混爆台阶,同时还可以限制爆破过程中矿岩的相对运动、保留矿岩原始界线,从而形成更加集中规整的爆堆,有效的降低损失贫化率。本文以某矿山生产实际为背景,针对该矿山在矿岩混爆台阶中矿体厚度小、倾角小的特殊情形下爆破易引起损失贫化的问题,提出了使用台阶挤压爆破法减少矿石的损失贫化。重点对台阶挤压爆破的炸药单耗、抵抗线、压碴体厚度等参数的确定进行了研究。  根据爆破应力波传播时在不同介质交界面处的反射透射原理结合自由面条件下的炸药单耗重新确定了前排孔被爆矿岩的炸药单耗,进而重新确定了前排孔的孔距和抵抗线;通过对爆破时台阶坡面上特征点速度与特征抵抗线和炮孔线装药量关系的某拟合函数进行变换,得到了台阶坡面任意点处的水平抛掷初速度,根据该初速度关系式结合动能公式使用微积分法求得前排孔被爆岩体向水平方向推移压碴体时所具有的动能表达式;根据被爆台阶所需补偿空间的大小计算了所需的压碴体位移。本文首次提出了前排孔被爆岩体的抛掷动能近似等于克服地面对于压碴体摩擦阻力做功的能量关系,最后根据该能量关系等式导出了压碴体厚度的计算公式。  结合矿山具体地质及生产条件分析了自由面条件下爆破易引起损失贫化的因素,将清碴爆破时爆破效果较好的参数带入上述建立的参数确定公式中得到了具体的参数,通过计算,得到前排孔被爆岩体平均水平抛掷初速度为24m/s,台阶挤压爆破时的平均炸药单耗为0.98 kg/m3,抵抗线为2m,压碴体平均厚度为19.7m。  本文通过理论分析得出了台阶挤压爆破中炸药单耗、抵抗线以及压碴体厚度的确定方法,结合矿山生产资料利用本文确定的相关参数确定方法得出了具体的爆破参数,最后通过参考国内使用台阶挤压爆破法的类似矿山采用的参数验证了根据本文研究方法确定的值均在合理范围内。
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