[發明專利]一種露天礦爆破沖擊載荷模擬試驗方法

有效

• 申請號: 201910546865.0
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110529117B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 丁小華;周偉;李明;王志明;羅懷廷;時旭陽;陸翔;欒博鈺
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/28
• 分類號: E21C41/28;G09B25/04
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 高興云

本發明公開了一種露天礦爆破沖擊載荷模擬試驗方法，步驟是：對露天礦單孔爆破進行分區，設立對應的區域半徑R₀、R₁、R₂；通過沖擊載荷試驗，獲得煤巖破壞的最小載荷值，通過相應公式反推得到R₂；以最小荷載為基礎，進行沖擊載荷試驗并對煤巖試樣破壞后的塊度進行篩分，得出分布特征；結合現場煤層爆破塊度分布特征，按照粒徑范圍將破壞后碎塊劃分為三組：大徑、中徑和粉粒，計算出相應載荷下不同粒徑的質量百分比；根據露天礦爆破對大徑、中徑及粉粒質量百分比控制原則，得出沖擊載荷最佳范圍，根據相應公式確定R₀和R₁。方法簡單易行，不僅建立了爆破荷載與室內試樣沖擊破壞試驗施加載荷之間的關系，而且為露天礦爆破方案優化提供了思路。

技術領域

本發明涉及露天礦爆破技術領域，具體為一種露天礦爆破沖擊載荷模擬試驗方法。

背景技術

爆破松動開采是露天煤礦高效開采的重要方式之一，當爆破強度較低時，其爆破后產生的塊煤過大，二次破碎成本增加、搬運難度提高；當爆破強度較高時，產生的塊煤過小，粉塵量增加，嚴重影響礦山作業環境和企業形象，限制煤礦可持續發展能力。選取適當的爆破參數和爆破方式可有效解決露天礦塊煤二次破碎成本高、搬運難度大、礦坑爆破煤塵粉塵污染嚴重等重大難題。但在露天礦現場進行參數優化試驗基本是不可能的。現目前存在一種露天爆破預測方法、裝置及系統，該方法可模擬爆破，可為爆破參數優化提供依據，但是在露天礦開采推進過程中，地形測量數據和地質數據是時刻變化的，所以獲取這些數據相對較難，使得該方法應用受限。所以急需一種簡單易行的模擬現場爆破沖擊載荷的試驗方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種露天礦爆破沖擊載荷模擬試驗方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種露天礦爆破沖擊載荷模擬試驗方法,包括以下步驟：

A.根據煤層爆破后煤巖破壞程度，對單孔爆破的爆破區域進行劃分，分為：粉碎核區：區域半徑R₀、破碎區：區域半徑R₁、破裂區：區域半徑R₂及未擾動區；

B.在采煤工作面取得煤樣，利用實驗室儀器加工，制得多個試樣；

C.借助分離式霍普金森壓桿試驗系統，通過多次沖擊載荷試驗，獲得煤巖破壞的最小載荷值，通過爆破過程中沖擊波的核算公式反推得到破裂區的半徑 R₂；

D.以最小荷載為基礎，依次增加荷載，進行沖擊載荷作用試驗，采用篩分直接測量方法對煤巖試樣破壞后的塊度進行篩分，得出相應載荷下的塊度分布特征；

E.根據沖擊載荷作用下煤巖試樣破壞的塊度分布特征，結合現場煤層爆破塊度分布特征，按照粒徑范圍將破壞后碎塊劃分為三組：大徑、中徑和粉粒，計算出相應載荷下不同粒徑的質量百分比，得出三組粒徑的塊度分布特征；

F.根據相應露天礦爆破對大徑、中徑及粉粒質量百分比控制原則，得出沖擊載荷最佳加載范圍，根據沖擊波核算公式確定R₀和R₁。

優選的，所述步驟A中，所述粉碎核區內為小體積煤塊；破碎區內煤層爆破后不需要進行二次破碎；破裂區內煤層爆破后需要進行二次爆破。

優選的，所述步驟B中，所述標準試樣是直徑50mm，高50mm的圓柱體，兩端面的平整度0.05mm和兩端面平行度0.02mm。

優選的，所述步驟C中，所述的大徑碎塊尺度較大，對應煤層爆破后需要進行二次爆破大體積煤塊；中徑碎塊尺度適中，對應煤層爆破后不需要進行二次破碎的煤塊；粉粒碎塊尺度較小，對應煤層爆破后的小體積煤塊。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：