[發明專利]一種確定有效采空區放頂爆破方案的方法

有效

• 申請號: 201510245130.6
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104850695B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 張勇志;賈寶山;尹彬;江偉;宿國瑞;陳健;陸凱
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種確定有效采空區放頂爆破方案的方法，其特征在于，為制定合理的采空區強制放頂爆破方案，根據上覆巖層的急傾斜性并伴有水平裂隙發育的實際情況制訂了方案，并使用基于顆粒流理論進行了模擬；考慮到上覆巖層特點和代表性，設置了爆破點連線相互垂直的兩組方案；模擬了兩組方案不同工況下的爆破過程；其包括如下步驟：采空區模型的建立、爆破方案設計；用于采空區放頂爆破的方案選擇；為了模擬掘進過程中上覆巖層的運移，地質剖面模型長300m，高300m；地質條件復雜，從左向右分層較多，且巖性不同，平均傾角達87°；由于PFC3D建模的特殊性，結合地質勘查結果，考慮到砂巖、砂質泥巖和砂巖形成的巖體，及其之間裂隙尺度，將顆粒半徑設為0.6～0.9m的正態分布；所述爆破方案在設計時，對直接頂進行放頂爆破，由于直接頂附件巖層是急傾斜的，且厚度較大，考慮使用兩種爆破方案進行嘗試；方案一：爆破點基本水平排列，分布在采空區中心區域；6個爆破點x1,x2,x3,x4,x5,x6分別距起始開挖面40m、70m、100m、130m、160m、190m；深度距直接頂約20m，單孔爆炸能量為107J；方案二：爆破點基本豎直排列，分布在采空區中心豎向區域內；7個爆破點y1，y2，y3，y4，y5，y6，y7，豎向間距約為11.5m，與掘進起始面水平距離110m，單孔爆炸能量為107J；他們的爆破點設置具有正交性，可體現不同爆破位置帶來的不同效果；爆破方案一，工況一爆炸點為x3,x4；工況二爆破點為x2,x3,x4,x5；工況三爆破點x1,x2,x3,x4,x5,x6；爆破方案二，工況一爆炸點為y1,y2；工況二爆破點為y1,y2,y3,y4；工況三爆破點y1,y2,y3,y4,y5,y6；工況四爆破點y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7。

2.根據權利要求1所述的一種確定有效采空區放頂爆破方案的方法，其特征在于，所述采空區模型在建立時，考慮到巖土體形成過程是由于風化、沉積等作用使顆粒在豎直方向從下到上逐層堆積形成的，并經過自然壓實的過程，使用下落法構造模型。

3.根據權利要求1所述的一種確定有效采空區放頂爆破方案的方法，其特征在于，所述采空區模型在建立時，模型邊界條件為模型上頂面自由，其余面均在x、y、z三個方向固定；同時為了表現該模型邊緣與外界巖體接觸的實際效果，設固定面的摩擦系數為平均值0.5。

4.根據權利要求1所述的一種確定有效采空區放頂爆破方案的方法，其特征在于，所述采空區模型在建立時，為了模擬向斜左翼分層構造和水平方向存在的裂隙發育，根據發育的特征使用PFC3D中的JSET來模擬這些構造；JSET命令可以模擬巖體中節理等軟弱面；具體地，表層黃土和碎石中不存在裂隙發育，不設施JSET；在模型z方向的10～250m區域內設置JSET；對于向斜左翼的模擬，考慮到實際情況和計算量的因素，設置構造面間巖層水平方向厚度為10m，左翼總水平厚度240m，傾斜角87°高度10～250m；對于水平裂隙的模擬，根據勘察所得，設距地表50～100m，裂隙間距為5m；距地表100～150m，裂隙間距為10m；距地表150～210m，裂隙間距為20m；分層的層間和水平裂隙間的法向和切向連接強度為0，巖體內部的法向和切向連接強度為108Pa，其摩擦系數均為0.5。

5.根據權利要求1所述的一種確定有效采空區放頂爆破方案的方法，其特征在于，所述采空區模型在建立時，為模擬實際的采空區形成過程，掘進的模擬是通過刪除模型底部顆粒完成的，設開挖高度為10m，每次掘進長度為20m，共220m分11次開挖完成；第11次后形成的穩定模型即為爆破方案實施所需基礎模型。