基于SPH-FEM耦合算法的台阶精准爆破延期时间研究及应用

作     者：师文强 王思杰 杜文秀 宝音吉雅 杨旭 龚敏 高宇航 SHI Wenqiang;WANG Sijie;DU Wenxiu;BAO Yinjiya;YANG Xu;GONG Min;GAO Yuhang

作者机构：包钢钢联巴润矿业分公司内蒙古包头014080 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 

出 版 物：《金属矿山》 (Metal Mine)

年 卷 期：2024年第5期

页      面：210-219页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(编号:52227805) 

主　　题：矿山爆破 台阶爆破 延期时间 SPH-FEM 耦合算法 电子雷管 

摘      要：电子雷管在大型露天矿爆破中广泛使用,利用其精准起爆特性通过设置合理延期时间可有效改善爆破质量,对矿山生产降本增效具有重要意义。基于光滑粒子流体动力学—有限单元(SPH-FEM)耦合算法,利用LS-Dyna软件建立了多个巴润矿常规台阶尺寸的三维数值模型。针对电子雷管起爆条件下不同孔间和排间延时分别建立双孔、三孔SPH-FEM三维模型,从矿岩体SPH粒子应力和移动2个维度研究了被爆矿岩体的受力破碎、抛掷位移特征,并重点分析了不同排间延时下后排炮孔爆破漏斗的偏移角度。据此确定了最佳孔间、排间延期时间范围,并通过现场验证对比试验,选出了适合该爆区的最优延时。研究结果表明:在巴润矿现行孔排距条件下利用电子雷管精准起爆,孔间延时在20~30 ms内可达到较好的破碎效果;排间延时大于35 ms时,先爆炮孔为后续炮孔提供新的自由面和抛掷空间,且大于40 ms时应力趋于稳定;在现场验证试验中,试验区内边长1 m以下的破碎矿岩体占比达91%,较非试验爆区中同尺寸岩块占比提高了14%,破碎效果得到有效改善。