分区起爆方式下的延时矿山爆破离散元模拟研究.pdf
《分区起爆方式下的延时矿山爆破离散元模拟研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《分区起爆方式下的延时矿山爆破离散元模拟研究.pdf(5页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、世界有色金属2023年7月下188分区起爆方式下的延时矿山爆破离散元模拟研究孙亚鑫1,张军2(1.鞍钢集团矿业有限公司东鞍山分公司,辽宁 鞍山 1 1 4 0 0 0;2.鞍钢集团矿业有限公司,辽宁 鞍山 1 1 4 0 0 0)摘 要:在露天矿山台阶爆破中常运用延时爆破技术,延时爆破通过率先起爆的炸药将被爆岩石沿最小抵抗线方向抛出,为后爆炮孔增加新的自由面,从而提高岩石的破碎效果。而通过控制新自由面的生成,便可以实现控制爆破抛掷方向,实现不同品位矿石分区分采,方便后续电铲采装;本文采用P F C颗粒流方法建立岩体模型,模拟合理微差时间和分区起爆方式下的抛掷堆积方向,为优化配矿提供相关信息基础
2、,提高矿山的生产效率和经济效益。关键词:岩体爆破;P F C;分区堆积;延时起爆中图分类号:T D 8 5 4.2 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-5 0 6 5(2 0 2 3)1 4-0 1 8 8-5Study on Discrete Element Simulation of Delayed Mine Blasting under Zone Initiation MethodSUNYa-xin1,ZHANGJun2(1.A n s t e e l G r o u p Mi n i n g C o.,L t d.E a s t A n s h a n B r a n c h,A
3、 n s h a n 1 1 4 0 0 0,C h i n a;2.A n s t e e l G r o u p Mi n i n g C o.,L t d,A n s h a n 1 1 4 0 0 0,C h i n a)Abstract:D e l a y e d b l a s t i n g t e c h n o l o g y i s o f t e n u s e d i n b e n c h b l a s t i n g i n o p e n-p i t mi n e s.D e l a y e d b l a s t i n g i n v o l v e s t
4、 h r o w i n g t h e b l a s t e d r o c k a l o n g t h e d i r e c t i o n o f t h e mi n i mu m r e s i s t a n c e l i n e w i t h t h e f i r s t d e t o n a t i n g e x p l o s i v e,a d d i n g a n e w f r e e s u r f a c e t o t h e p o s t b l a s t i n g h o l e,t h e r e b y i mp r o v i
5、n g t h e r o c k f r a g me n t a t i o n e f f e c t.B y c o n t r o l l i n g t h e g e n e r a t i o n o f n e w f r e e s u r f a c e s,t h e d i r e c t i o n o f b l a s t i n g t h r o w i n g c a n b e c o n t r o l l e d,a n d d i f f e r e n t g r a d e s o f o r e c a n b e d i v i d e d
6、 i n t o z o n e s f o r e a s y s u b s e q u e n t mi n i n g a n d l o a d i n g w i t h e l e c t r i c s h o v e l s;T h i s a r t i c l e u s e s t h e P F C p a r t i c l e f l o w me t h o d t o e s t a b l i s h a r o c k ma s s mo d e l,s i mu l a t i n g t h e t h r o w i n g a n d s t a
7、c k i n g d i r e c t i o n u n d e r r e a s o n a b l e d i f f e r e n t i a l t i me a n d z o n e i n i t i a t i o n mo d e,p r o v i d i n g r e l e v a n t i n f o r ma t i o n b a s i s f o r o p t i mi z i n g o r e a l l o c a t i o n,a n d i mp r o v i n g t h e p r o d u c t i o n e f f
8、 i c i e n c y a n d e c o n o mi c b e n e f i t s o f t h e mi n e.Keywords:r o c k b l a s t i n g;P F C;P a r t i t i o n s t a c k i n g;D e l a y e d d e t o n a t i o n收稿日期:2 0 2 3-0 5作者简介:孙亚鑫,男,生于1 9 8 4 年,汉族,辽宁葫芦岛人,本科,高级工程师,研究方向:矿业工程。在露天矿山台阶爆破中,爆堆的矿岩块度分布是爆破效果的重要衡量指标之一,能够反映出爆破设计的合理性,而且对于后续的铲
9、装及运输效率有重要影响。采用延时爆破技术,利用率先起爆的炸药将被爆岩石沿最小抵抗线方向抛出,为后爆炮孔增加新的自由面,便可提升矿岩的破碎效果。并且通过调整微差时间和分区起爆方式,控制新自由面的生成,能够实现矿岩爆破分区堆积,不同品位矿石分爆分采,将大大提高矿山的生产效率和经济效益。关于延时起爆下岩体爆破的数值模拟方法也随着计算机技术的发展而不断发展。应用细观离散元理论设计的PFC颗粒流方法,将岩体离散为二维圆盘或三维球形颗粒单元,能够在微观层面有效地反映出岩体本质,且允许离散的颗粒发生平移、旋转和彼此之间的完全分离,可以有效模拟岩体的破裂和抛掷1-4。苏都都5等尝试采用PFC2D数值方法对台阶
10、爆破的爆堆形态进行了二维模拟,并对爆破参数与爆堆形态之间的关系进行了探索与研究。本文采用PFC颗粒流方法建立岩体模型,模拟合理微差时间和分区起爆方式下的抛掷堆积方向,并优化延期时间和起爆方式,实现不同品位矿石有限范围的分区堆积。1 离散元计算原理PFC以分子动力学为基本原理,从微观结构角度研究介质的力学特性和原理,在PFC中建立颗粒间的接触本构关系,就可以定义整体模型的力学性质6,7。通过应用PFC颗粒流法能够解决静态和动态问题,能够进行实际模拟,当材料参数不详尽时也可对材料参数进行预测。1.1 力-位移定律在颗粒流方法中颗粒间的相互位移关系和相互作用是用力-位移定律来描述。PFC通过表示颗粒
11、-墙体(ball-wall)、颗粒-墙体(ball-wall)这两种接触形式反映颗粒、整体模型间的力学特征。通过描述一个接触点xic可以反应力与位移,这个接触点所在的接触平面通过单位法向量ni来定位。单位法矢量的方向根据接触形式的不同而改变,两个圆心连线的方向代表颗粒-颗粒(ball-ball)接触;圆心垂直于约束墙体间连线的方向代表颗粒-墙体(ball-wall)接触。颗粒-颗粒之间接触平面的单位法向量可表示如下:11BAidxxnd=(1)()()dBABABAiiiiiixxxxxx=(2)式中:xiA、xiB分别是球A、B的圆心位置向量;ni是接触平面的单位法向量;d是圆心之间的距离。
12、颗粒-颗粒之间和颗粒-墙体之间接触处重叠量可用式(3)表示:(ball-ball)(ball-wall)ABnbRRdURd=(3)式中:Un为叠合量;RA、RB分别为A和B的半径。颗粒-颗粒之间和颗粒-墙体之间接触点位置可用式(4)表示:2023年7月下 世界有色金属 189 (4)(ball-ball)2(ball-wall)2 nAAiicinBBiiuxRnxuxRn+=+将颗粒-颗粒之间和颗粒-墙体之间的接触力Fi分解为法向接触力niF和切向接触力siF,可用式(6)表示:nnniiFK U n=(5)nsiiiFFF=+(6)式中:nK为接触点处的法向刚度;nU为接触的重叠量;其中
13、siF可由式(7)求得:sssiiFkU=(7)式中:sk为接触的切向刚度;siU为时步t内发生的切向位移增量。1.2 牛顿运动定律用下列方程来表示PFC中的颗粒运动:()1ilFm xg=+(8)liMH=(9)式中:Fi为不平衡力;Mi为不平衡力矩;m为总质量;Hl为角动量;lg 为体积力加速度矢量。式(8)和式(9)在局部坐标系中用欧拉方程的具体表示如下列方程:()1113232MIII=+(10)()2223131MIII=+(11)()3331212MIII=+(12)式中:I1、I2、I3为主惯性矩;1、2、3为角加速度;M1、M2、M3为不平衡力矩。2 平行粘结接触细观模型和参数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 分区 起爆 方式 延时 矿山 爆破 离散 模拟 研究