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基于UDEC煤体深孔预裂控制爆破数值模拟研究谢烽;曹攀;郝永亮【摘要】通过定义煤体爆破损伤本构模型，利用fish语言编写计算代码，选择高斯脉冲函数作为爆炸波输入动力荷载，设置静态边界条件和对称边界条件，划分有限差分网格，建立了UDEC煤体深孔预裂控制爆破损伤模型，分析了煤体中距炮孔不同距离处爆炸应力波传播规律以及煤体爆破损伤区的扩展过程。
研究结果表明：煤体中爆炸应力波随径向裂隙的扩展呈非线性指数衰减；煤体爆破损伤的最大损伤半径为3 m，且炸药起爆至煤体损伤破坏时间很短，大约为5·11 ms；煤体深孔预裂控制爆破最优炮孔间距为6 m。
%The UDEC coal deep-hole preplitting blasting damage constitutive model of coal seam was set up by means of using fish language to edit calculation code,choosing Gaussian source function as input of explosive waves dynamic loading,applying quiet boundaries and dividing blocks into deformable triangular finite-difference zones. Through analyzing the propagating laws of blasting stress wave in coal seam and the expansion of blasting damage zone,the results shows that the explosion stress waves propagated as a nonlinear-exponential dissipation trend. Mean-while,the radius of explosion damage in coal seam reached the maximum value 3 m. Moreover,the time between the ignition and the damage to coal seam was extremely short with about 5. 11 ms. Furthermore,the optimal hole spacing of deep-hole pre-splitting explosion was obtained as 6 m.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2016(033)001【总页数】5页(P73-77)【关键词】离散元;深孔预裂控制爆破;数值模拟;爆炸应力波【作者】谢烽;曹攀;郝永亮【作者单位】中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083;安徽理工大学化学工程学院，淮南232001;中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】TU452煤与瓦斯突出是危害煤矿安全生产的主要因素之一。
深孔预裂爆破在工作面过断层中的应用摘要：为了有效解决临涣煤矿1067工作面开采时遇到大断层构造问题，在充分分析断层空间构造的基础上，通过数值模拟，对影响深孔预裂爆破的不同炮孔直径和炮孔间距两个因素进行了分析，并在现场进行实际应用，原始裂隙弱面及爆生裂缝广泛发育，工作面两个月时间推进114m，顺利通过断层影响区域，预裂效果明显。
关键词：大断层；数值模拟；深孔预裂爆破；原始裂隙发育；效果明显1.工程概况1067工作面位于临涣煤矿六采区，工作面上部中煤组未回采，东部为1065综采工作面，南部为Ⅰ6轨道上山，西部为NDF151正断层，北部为六采区边界回风大巷。
工作面设计倾向长度230m，走向长度1159.5~1229.1m。
煤层开采深度425.5～621.1m。
受断层影响段煤层平均厚度2.77m。
工作面煤层赋存稳定，呈中厚层状，全区可采，煤层结构简单，只在局部含有1～2层夹矸，夹矸厚度为0.32～1.54m，平均为0.73m。
煤层在工作面内部发育完整，平均倾角9°。
NDF153断层与工作面斜交58°，从机巷处延伸出164.3m。
其中，断层投影到机巷长度为99.3m，投影到工作面长度为141.2m。
该断层为正断层，煤层底板抬高，落差0~28m，断层面倾角65~75°，断层走向角163°，倾向角为253°，在1067工作面初采期间，该断层对工作面回采和机巷施工存在较大影响。
2.深孔聚能爆破数值模拟（1）不同炮孔直径对岩体预裂效果的影响分析相同装药条件下，伴随炮孔直径的增加，等效炮孔不耦合装药系数的增大，借助孔内空气介质的缓冲作用，炸药爆炸瞬间的冲击波-应力波破岩过程受阻，直接用于孔壁围岩破碎的能量占比逐渐降低，进而提高了孔内爆生气体的做功占比；随着炮孔直径的增加，孔壁围岩粉碎区范围逐渐减小，孔壁围岩主裂缝扩展长度及条数均有所增加。
可见，炮孔直径越大，爆生气体作用时间越久，裂缝扩展长度越大，孔壁围岩预裂效果越明显。
地下矿山深孔爆破的地表振动监测及其数值模拟研究的开题报告一、研究背景和意义地下矿山的深孔爆破是一种重要的开采方法，但其引起的地表振动不仅会对矿区和周边地区的建筑物、设备和环境造成威胁，还会对矿山开采和生产造成影响。
因此，地表振动监测是矿山深孔爆破工程中非常重要的环节。
数值模拟作为一种重要的辅助手段，可以提高地表振动监测的准确性和可信度，为矿山深孔爆破工程提供技术支持和保障。
二、研究内容和方法本文将重点研究地下矿山深孔爆破的地表振动监测及其数值模拟方法。
具体内容包括：1. 地表振动监测方法：介绍地表振动监测的原理、参数和仪器设备，深入分析地表振动监测数据的处理和分析方法，比较不同监测方法的优缺点和适用范围，为矿山深孔爆破的地表振动监测提供技术支持。
2. 数值模拟方法：引入有限元分析方法，建立矿山深孔爆破的地面振动数值模型，分析不同参数对地表振动的影响规律，比较不同数值模拟方法的准确性和适用性。
3. 研究结论和实践应用：总结本文研究的成果和结论，提出矿山深孔爆破地表振动监测和数值模拟的技术路线和应用方法，为实际工程提供技术指导和保障。
三、进度安排和预期目标本文的进度安排如下：第一年：文献调研和初步方案制定；地表振动监测方法的实验研究和数据分析；第二年：数值模拟方法的建模和计算；矿山深孔爆破地表振动数值模型验证；第三年：综合分析和实践应用；方案总结和成果发布。
预期目标是：1. 系统性地介绍矿山深孔爆破地表振动监测和数值模拟的基本理论和方法；2. 建立矿山深孔爆破的地面振动数值模型，并进行模型验证和参数分析；3. 提出矿山深孔爆破地表振动监测和数值模拟的技术路线和应用方法。
四、研究团队和条件本文由本人作为主要完成人，学生导师和相关领域专家组成研究团队。
研究条件包括室内实验室、计算机等设备和矿区野外实验条件。
高台阶抛掷爆破数值模拟研究汪义龙;方芳;彭培柱;齐红军【摘要】Casting blast effect directly affects the efficiency and mining cost of dragline stripping in opencast coal mine.Heidaigou opencast coal mine was chosen as the prototype,the finite element analysis unit model was built using ANSYS/LS-DYNA program to simulate the cast blasting process.By monitoring the throwing velocity of the element on high bench slope in different height position,the process variation and distribution characteristics of blasting velocity field with time was researched.The analysis shows that the numerical simulation data is in good agreement with experimentally measured.The development of the velocity by time on high bench slope was in three different development stages by accelerating to constant,then attenuation under the blasting load.The velocity distribution of the element on the symmetrical plane was in D-shaped along with the position by charge,and the peak velocity process along the X axis was consistent with the attenuation law of the Sigmoidal curve affected by the end position benefit.%露天煤矿高台阶抛掷爆破效果直接影响着吊斗铲倒堆剥离工效和成本.以黑岱沟露天煤矿现场为原型,通过数值模拟的方法,利用ANSYS/LS-DYNA程序建立了有限元分析单元模型,模拟计算了高台阶抛掷爆破过程.通过对高台阶对称坡面和不同高度位置处抛掷速度进行监测,系统研究分析了爆破过程中速度场随时间衰减变化规律及分布特征.分析表明,数值模拟计算与实验观测结果吻合性较好;岩体在爆炸作用下,高台阶坡面速度随时间呈现加速、准匀速和衰减3个不同的发展阶段;受端头效益影响,对称面上的单元速度随装药位置呈现D形分布,速度峰值Vymax沿X轴台阶走向符合Sigmoidal曲线衰减规律.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2016(025)0z2【总页数】4页(P273-276)【关键词】高台阶;抛掷爆破;数值模拟;速度场【作者】汪义龙;方芳;彭培柱;齐红军【作者单位】华能煤业有限公司,北京100070;华能煤业有限公司,北京100070;陕西旬邑青岗坪矿业有限公司,陕西咸阳711300;陕西旬邑青岗坪矿业有限公司,陕西咸阳711300【正文语种】中文【中图分类】TD235吊斗铲倒堆配合抛掷爆破工艺是露天煤矿岩土剥离环节的一种先进高效工艺。
露天台阶深孔爆破合理超深数值模拟分析张云鹏;武旭;朱晓玺【摘要】为了研究露天台阶深孔爆破超深对矿岩破碎效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟的方法对不同底盘抵抗线条件下超深对岩石破碎的影响进行了初步研究.结果表明,台阶深孔爆破存在临界超深,当超过该值后,作用在台阶坡底处应力值的增幅变小,爆破能量利用率显著降低.通过对应力变化规律的分析得到了临界超深值的范围,可为工程实践提供设计参考.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2015(021)001【总页数】4页(P1-4)【关键词】深孔爆破;临界超深;数值模拟【作者】张云鹏;武旭;朱晓玺【作者单位】河北联合大学,河北唐山063009;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063009;【正文语种】中文【中图分类】TD235.41 引言台阶爆破中炮孔的超深可以增加炮孔底部装药量，使爆炸后形成的爆破漏斗下破裂线能够达到台阶坡底线，爆破能量作用到坡底线上的岩石，避免或减少根底〔1－5〕。
如果炮孔超深不足，爆破生成的破裂半径减小，破裂线与水平方向的夹角增大，破裂范围无法达到台阶坡底线，容易形成根底。
反之，如果炮孔超深过大，爆破生成的破裂半径增大，在下一平台上生成较深的漏斗坑，不仅浪费炸药、增加成本，也会对下一平台造成破坏，影响正常的采装运输作业〔2〕。
合理的炮孔超深是露天台阶深孔爆破设计中的关键。
2 有限元模型及参数设置计算模型尺寸如图1所示，装药长度为7.0m，填塞长度L，超深h，孔径为250mm，底盘抵抗线为6.5m。
图1 超深计算模型示意图Fig.1 Sketch map of subdrilling calculation model图1给出了模型边界处理情况，坡顶、坡面、坡底为自由面，其他为无反射边界。
为了方便计算，假设模型介质是连续、均质、无初始应力和各向同性的弹塑性材料，填塞材料和岩石材料选择为同一种材料。
选择双线性随动硬化模型（＊MAT＿PLASTIC＿KINEMATIC）。
数值模拟在爆破工程教学中的应用探讨数值模拟在爆破工程教学中的应用探讨引言：爆破工程是一门与采矿工程密切相关的学科，研究爆破原理与技术，旨在通过高能爆炸将岩石破碎以便于后续的采矿活动。
在爆破工程教学中，数值模拟技术被广泛应用，可以模拟和预测爆炸过程中的各种参数和现象，为学生提供更加直观、全面的学习体验。
本文将探讨数值模拟在爆破工程教学中的应用，以及具体的教学效果和挑战。
一、数值模拟在爆破工程教学中的应用1. 爆破参数优化在爆破工程中，选择合适的爆破参数对爆破效果至关重要。
数值模拟可以模拟不同爆炸参数对爆破效果的影响，通过比较不同参数组合下的岩石破碎情况，帮助学生理解各个参数之间的相互关系，并决策出最佳的爆破参数组合。
2. 爆破结构设计在进行爆破工程时，需要设计合适的爆破结构，如钻孔布置、起爆方式等。
数值模拟可以辅助学生进行爆破结构的设计，通过模拟不同结构下的爆破效果，帮助学生理解不同结构对爆破效果的影响，并选择最优结构。
3. 爆破后处理技术爆破后处理技术主要包括岩石移除、清理和平整等。
数值模拟可以模拟爆炸后的岩石移动和处理过程，帮助学生理解爆破后处理技术的原理和应用，以及掌握相关技术的实施方法。
4. 安全评估与风险控制爆破工程具有一定的安全风险，因此进行安全评估和风险控制是非常重要的一环。
数值模拟可以模拟不同爆破参数下的安全风险，帮助学生了解不同参数对安全性的影响，并提供最佳的风险控制策略。
二、数值模拟在爆破工程教学中的教学效果1. 提供直观的视觉效果数值模拟可以将爆破过程的各种参数和现象以图像和动画的形式展示给学生，使得学生能够更加直观地理解爆破原理和技术，从而加深记忆和理解。
2. 构建真实情境数值模拟可以在虚拟环境中模拟真实的爆破场景，包括岩石破碎、震动传播等。
通过模拟真实场景，学生可以更加深入地理解爆破过程的细节和复杂性，提高学习效果。
3. 培养实践能力数值模拟可以为学生提供实践机会，使他们能够亲自设计不同爆破参数下的爆破结构，并通过模拟结果分析和优化参数。
深孔爆破中不同起爆方式对爆生裂纹的数值模拟马波涛;李德林;纪冲【摘要】为了分清齐发爆破和逐孔起爆的方式对岩体裂纹的影响,运用LS-DYNA 动力有限元分析软件,分别对深孔三孔齐发起爆和深孔三孔逐孔起爆的爆生裂纹扩展机理进行了数值模拟,并描述了深孔爆破时的应力分布云图和裂纹扩展以及损伤演化情况,得到岩体的破碎区和裂隙区的范围.模拟分析结果表明:采用逐孔起爆法使岩石的自由面发生改变,炮孔破坏更为严重,对爆破效果产生很大的影响.并对计算结果进行了分析,对指导工程实践有一定的参考价值.%In order to distinguish the simultaneous detonation blasting and hole-by-hole detonation blasting on the impact of rock mass,LS-DYNA dynamic finite element analysis software was used.The explosion mechanism of explosive crack propagating in three holes simultaneous initiation and the three holes hole-by-hole initiation were explored respectively.And the distribution of stress distribution and crack propagation and damage evolution during deep-hole blasting was described,rock mass crushing zone and fracture zone range was get.The results of simulation analysis showed that the free surface of rock was changed by hole-by-hole blasting,the damage of blast hole was more serious and the blasting effect was greatly affected.The results of the calculation were analyzed,which had certain reference value for guiding the engineering practice.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2017(023)006【总页数】4页(P64-67)【关键词】深孔爆破;数值模拟;裂纹扩展;粉碎区;裂隙区【作者】马波涛;李德林;纪冲【作者单位】山西省运城市公安局,山西运城 044000;解放军理工大学理学院,南京210000;解放军理工大学理学院,南京 210000【正文语种】中文【中图分类】TD235摘要：为了分清齐发爆破和逐孔起爆的方式对岩体裂纹的影响，运用LS-DYNA 动力有限元分析软件，分别对深孔三孔齐发起爆和深孔三孔逐孔起爆的爆生裂纹扩展机理进行了数值模拟，并描述了深孔爆破时的应力分布云图和裂纹扩展以及损伤演化情况，得到岩体的破碎区和裂隙区的范围。
白云鄂博铁矿中深孔爆破数值模拟及应用李明杰;张红军;秦鹏渊;王嘉慧;李江华【摘要】白云鄂博铁矿现已进入深深部开采,矿床开采技术条件及工程地质条件均已发生较大变化,特别是对于大直径中深孔的爆破现状,原爆破参数已不能满足现在的露天生产要求.调整和优化爆破参数,提高爆破质量对于矿山降本增效具有重大意义.为适应日益变化的采场条件,利用LS-DYNA有限元模拟软件,模拟白云鄂博铁矿磁铁矿区和白云岩区爆破漏斗的形成过程,相邻炮孔不同间距的爆破效果,进而探讨不同时刻和位置冲击波的压力影响范围和应力应变等参数.分析了不同时刻和位置冲击波的压力传播范围和应力应变等参数.研究表明:磁铁矿区的孔距为8～9 m,但不能大于9 m,白云岩区的孔距可大于9 m.结合中深孔爆破模拟参数,对白云鄂博铁矿采场矿石区、岩石区和矿岩混爆区进行爆破试验.优化后爆破大块率降低了0.5个/万t,电铲满斗系数提高了4个百分点,装车时间快了3.5 s/台,铲装与试验等量矿岩铲斗牙尖用坏个数减少1个.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】7页(P24-30)【关键词】中深孔爆破;爆破漏斗;爆破参数;数值模拟【作者】李明杰;张红军;秦鹏渊;王嘉慧;李江华【作者单位】武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉430081;包钢(集团)公司白云鄂博铁矿,内蒙古包头014080;武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉430081;包钢(集团)公司白云鄂博铁矿,内蒙古包头014080;包钢(集团)公司白云鄂博铁矿,内蒙古包头014080;深圳市佳保安全股份有限公司,广东深圳518052【正文语种】中文【中图分类】TD235.4白云鄂博铁矿是一座大型露天矿山，采剥总量4 200万t/a以上，铁矿石生产能力1 200万t/a，现已进入深深部开采。
随着开采深度的加大，矿岩物理参数、工程地质条件、矿床开采技术条件都已有很大变化。
