JDC深孔台阶爆破数码雷管延期时间及爆破效果优化研究开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

（1）研究目标

1）通过本项目的研究，提出基于炸药爆炸理论和波动学理论的岩体破碎理论机理，确定能够合理描述露天台阶逐孔延期爆破的基本模型，为准确表达破碎效应、确定最优延期时间、创造最优爆破效果提供依据；

2）利用现场试验测振和动力有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，对露天台阶逐孔延期起爆过程进行试验分析和数值模拟，验证理论研究，为以后最佳延期时间选取的工程实践提供理论依据。

（2）研究意义

露天开采在我国金属矿山中占有相当重要的地位，而爆破工作是露天采矿生产过程中的一个至关重要的工序。爆破成本在矿山生产成本中占有较大的比例，爆破质量的好坏对其后续工作如电铲采装、汽车运输、矿岩破碎等工序的生产效率和成本也有关键性的影响。选取合理的逐孔起爆延期时间，不仅可以明显改善爆后效果，提高铲装和运输成本，而且可以降低爆破振动危害，减少爆炸能对围岩和周围建筑物以及边坡稳定性影响。

金堆城露天矿一直应用的是奥瑞凯高精度非电导爆管雷管起爆网络，与以往的起爆网络比起来，爆破效果得到了很大的改善。应用电子数码雷管以来，在起爆网络延期时间设计上有了很大的灵活性，因此针对南北露天矿矿石的特点和工程水文地质条件研究合理的孔网参数和延期时间对于提高矿石粉矿率、降低炸药单耗具有重要意义，主要体现在以下几个方面：

1）通过优化爆破网络设计软件，可以根据设计的孔、排间延期时间画出爆破网络图，为现场爆破提供依据；

2）调研南北露天矿矿石特性，依据岩石可钻性、可爆性分级方法，以及以往延期时间选取经验公式可为延期时间的选取提供依据；

3）通过大量试验得到的最佳孔、排间延期时间可以满足金堆城钼业股份有限公司选厂对矿石粒度的要求，提高粉矿率；

4）在大量试验数据的基础上，开发的数码雷管不同延期时间下爆破块度预测软件可为后期露天爆破提供工具和参考。

（3）国内外研究现状

爆破的优化模拟

爆破优化一直是矿山爆破研究的热点领域。世界采矿技术比较发达的国家，如澳大利亚、南非、加拿大、瑞典和美国都在矿山爆破优化研究方面投入了大量的资金，并取得了可喜的成果。如瑞典皇家工学院曾同布拉登矿山合作耗费2000万瑞典克朗研究建立爆破优化与评价模型；南非的著名爆破专家Cunningham提出了著名的罗辛-罗姆勒爆破优化模型；2007年加拿大大不列颠哥伦比亚大学从爆炸应力波对岩石的冲击破碎和微裂隙的形成研究岩石的破碎效率，其中对岩石粗糙度和表面积的测定是研究破碎与能耗相关关系的重要内容；2004年加拿大麦吉尔大学的Saharan ManiRam从能量利用角度研究了爆炸拉应力波对岩体的破坏作用，开发了离散化的动态模拟模型来评价拉应力波对岩体的破坏程度；我国鞍山矿业公司大孤山铁矿、本溪钢铁公司南芬铁矿、新疆磁海铁矿等仅针对奧瑞凯公司高精度起爆雷管的使用开展了逐孔起爆的爆破参数优化研究，极大地促进了爆破质量的提高和爆破成本的优化。

毫秒延期爆破的理论研究

在20年代的初期，国外开始有人提出了毫秒延期爆破的想法。在30年代，毫秒延期爆破技术在定向抛掷爆破中被广泛应用。从1945年开始，许多国家把毫秒延期爆破作为降低地震效应的一种新型控制爆破技术。从50年代中期开始，毫秒延期爆破技术在我国很多领域（例如金属矿、煤矿、铁路及水利水电建设等工程爆破）中得到初步应用，随着高精度毫秒导爆管雷管的出现，毫秒延期爆破的精度也不断提高。到目前为止，毫秒延期爆破在介质的内部产生的物理力学现象，国内外没有一个相对准确的研究成果，也没有一个公认的毫秒延期爆破理论，所以，至今为止研究学者们提出的观点只是一种定性推断或者说是假说。目前，研究学者们提出以下四个方面的毫秒延期爆破理论假说：增加自由面假说、应力波干涉假说、岩石相互碰撞假说和最小抵抗线假说。

2、基本内容和方案

（1）基本内容

1）露天矿现场地质条件和矿石力学性质调研，矿石可爆性分析；

2）爆破延期时间的选取方法，计算，延期时间及模拟方案确认；

3）露天深孔台阶爆破延期时间数值模型构建，数值模拟及分析；

4）电子数码雷管延期时间现场试验方案，试验过程及结果记录。

（2）研究方案

1）对采矿场北露天、南露天及坑底矿石区域岩性分析调查研究，补充、完善不同作业平盘岩性资料，根据金堆城露天矿的工程地质资料，分析该区域的岩性分布特征，评价露天矿各主要岩石的可爆破性；

2）根据采矿场北露天、南露天及坑底矿石区域岩性分布情况，寻找不同岩性区域合理爆破延期时间，改善爆破质量；

3）利用动力有限元分析软件ANSYS-LS/DYNA,并以金堆城露天矿深孔台阶爆破为基础，建立现场试验起爆所用雷管段别为延期时间的模拟模型，即分别建立不同延期模型，通过观测模拟过程中监测点合成速度曲线变化规律，给出最佳延期时间。

3、进度安排

（1）第1-2周：完成和地下开采相关专业英文文献翻译工作；

（2）第2-3周：完成开题报告；

（3）第4-10周：完成论文的主要内容，提交初稿；

（4）第11-13周：完成论文的修改工作，提交所有成果；

（5）第14-15周：准备答辩汇编材料，完成毕业答辩。