超大型露天礦復(fù)雜群礦體裂隙巖體爆破優(yōu)化成套技術(shù)-科技進(jìn)步獎(jiǎng)申報(bào)書(shū)(編輯修改稿)
2025-02-03 02:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 狀 藥包爆破的本質(zhì)屬 性； 利用 激光全息 動(dòng)光彈進(jìn) 行了 各類模型 實(shí)驗(yàn)研究 。最后在研究?jī)?nèi)容方面， 通過(guò)動(dòng)光彈實(shí)驗(yàn)研究了集中藥包與柱狀藥包不同起爆方式下的應(yīng)力波差異，發(fā)現(xiàn)柱狀藥包同時(shí)起爆效果最好，這一觀點(diǎn)澄清了過(guò)去對(duì)此的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。在三維數(shù)值模擬方面， 將白云鄂博西礦的礦、巖石力學(xué)特性和炸藥參數(shù)輸入計(jì)算模型， 探討了 高臺(tái)階 深孔爆破的 可行性；通過(guò)大孔距布孔、設(shè)計(jì)起爆方向與節(jié)理裂隙優(yōu)勢(shì)方位之間的關(guān)系，與爆破震動(dòng)波頻特性匹配的合理微差間隔時(shí)間優(yōu)選等爆破優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了延米爆破量提高，爆破單耗降低，無(wú)根底，大塊率低的良好爆破效果 。 以上研究無(wú)論從 技術(shù)手 段和內(nèi)容都具備了先進(jìn)性和創(chuàng) 新性的 特點(diǎn)。體現(xiàn)在下列幾方面： 復(fù)雜群礦體裂隙巖體爆破性分區(qū)和可鉆性分級(jí) 方面， 國(guó)內(nèi)外目前 研究現(xiàn)狀是： 8 ① 巖石可爆性分級(jí) ： 以巖石為單元，選取一種或幾種表示巖石可爆性 能 的指標(biāo)，制定一套標(biāo)準(zhǔn)，將各種巖石按爆破的難易程度劃分成一定等級(jí)。目前，國(guó)內(nèi)外在指標(biāo)選取、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和類別劃分上都不統(tǒng)一，差異大；突出的缺陷是不能適應(yīng)礦山（尤其是露天礦）以爆區(qū)為生產(chǎn)單元、單元內(nèi)多種巖石交叉互層共生的復(fù)雜現(xiàn)象 ； ② 巖體的可鉆性：以一種或幾種巖石的力學(xué)性能指標(biāo)或模擬鉆機(jī)的巖芯實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，按人為劃分的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)巖體的可鉆性進(jìn)行劃分。存在技術(shù)指 標(biāo)差異大，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的亂象。近年來(lái)，雖然有許多新的數(shù)理方法應(yīng)用，但實(shí)質(zhì)的突破鮮見(jiàn)；較為成熟的分級(jí)方法適應(yīng)以沉積巖為主的石油行業(yè)，與金屬礦山群礦體、多礦種共生的復(fù)雜現(xiàn)象的實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)。 ③ 臺(tái)階爆破特別是高臺(tái)階爆破理論：近些年對(duì)爆破理論的研究較少，有限的研究多是將露天深孔爆破簡(jiǎn)化成球形藥包或多個(gè)球形藥包的組合體，借助球形藥包的研究成果進(jìn)行類似研究，存在明顯的技術(shù)缺陷，忽視了柱狀藥包與球形藥包的本質(zhì)差別，對(duì)實(shí)際以深孔柱狀藥包為主的露天礦生產(chǎn)爆破指導(dǎo)意義不強(qiáng)。 ④ 露天爆破技術(shù)優(yōu)化：對(duì)于一般礦巖結(jié)果較為單一的 礦山爆破，優(yōu)化技術(shù)的重點(diǎn)放在大孔距布孔、毫秒微差延期時(shí)間、擴(kuò)大一次爆破規(guī)模、控制大規(guī)模爆破震動(dòng)方面；但對(duì)于群礦體互層交叉、裂隙發(fā)育復(fù)雜礦體的針對(duì)性優(yōu)化爆破技術(shù)研究欠缺。 本課題通過(guò)不斷探索，在復(fù)雜群礦體裂隙發(fā)育巖體深孔爆 破 優(yōu)化 技術(shù)方面的創(chuàng)新如下： ① 復(fù)雜群礦體交叉共生裂隙巖體的爆破分區(qū)：以生產(chǎn)爆區(qū)為單元，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定和自相關(guān)分析，確定巖石的抗拉、抗壓強(qiáng)度、縱波速度和裂隙平均間距為技術(shù)指標(biāo)，用層次法 +熵值法的綜合賦權(quán)法確定四項(xiàng)指標(biāo)對(duì)爆破分區(qū)的影響權(quán)重，多指標(biāo)加權(quán)聚類法將白云鄂博西礦的交叉共生復(fù)雜群礦體分成 3 個(gè) 大區(qū) 5 個(gè)亞區(qū)；相近歸類簡(jiǎn)化的分區(qū)，克服了傳統(tǒng)以巖石為單元可爆性分級(jí)的不足，更適合大型露天礦以區(qū)域爆破效果優(yōu)化為手段，大規(guī)模毫秒微差爆破為目標(biāo)的高效開(kāi)采模式； ②可鉆性分級(jí)：在對(duì)白云鄂博西礦主要礦巖進(jìn)行全面物理力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究和牙輪鉆穿孔速度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自相關(guān)性分析，確定用巖石的抗拉強(qiáng) 9 度、縱波速度和牙輪鉆的實(shí)鉆速度為指標(biāo)，綜合考慮巖體力學(xué)特性、地質(zhì)構(gòu)造、鉆孔機(jī)械、施工工藝技術(shù)水平的影響，客觀確定三項(xiàng)指標(biāo)對(duì)巖體可鉆性影響的權(quán)重，將白云鄂博西礦巖體的可鉆性劃分為：易鉆、一般、較難鉆和難鉆四類，克服了傳統(tǒng) 分級(jí)法以巖石單元為對(duì)象、以沉積巖為主體，不適合多礦種群礦體復(fù)雜金屬礦的弊端，提供了大型露天礦合理安排生產(chǎn)計(jì)劃、按勞分配考核的科學(xué)依據(jù)。 ③柱狀藥包和高臺(tái)階爆破理論：通過(guò)全息激光動(dòng)光彈模型實(shí)驗(yàn)獲得了藥柱中心單點(diǎn)起爆、兩端同時(shí)起爆和藥柱全長(zhǎng)同時(shí)起爆不同方式下的柱狀藥包爆炸應(yīng)力場(chǎng)的珍貴條紋圖，揭示了柱狀藥包與球形藥包爆炸應(yīng)力場(chǎng)的本質(zhì)不同，對(duì)柱部應(yīng)力場(chǎng)、端部效應(yīng)的應(yīng)力特征有深刻揭示； LS— DYNA3D數(shù)值模擬的成果驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)論， 解決了 露天礦臺(tái)階爆破特別是 24m高臺(tái)階爆破理論的 難題； ④裂隙巖體爆破優(yōu)化技術(shù)：針對(duì)白 云鄂博西礦復(fù)雜群礦體交叉共生裂隙巖體的特點(diǎn)，突出與爆破振動(dòng)波頻匹配的合理短毫秒微差延時(shí)、控制起爆方向與裂隙優(yōu)勢(shì)方位垂直、大孔距布孔、孔底起爆超前壓縮阻尼匹配等成套爆破優(yōu)化技術(shù)，將白云鄂博西礦延米爆破量提高了 ～ %，炸藥單耗降低 ～ %，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 10 （ 不超過(guò) 1000 漢字 ） 白云鄂博西礦屬超大 型現(xiàn)代化露天礦，設(shè)計(jì)原礦生產(chǎn)能力 1500萬(wàn) t/a，剝巖總量為 9750萬(wàn)t/a，采剝總量 11250萬(wàn) t/a。 礦區(qū) 鐵、稀土、鈮礦帶 等多種金 屬共生，礦體 東西長(zhǎng) 10 km，南北寬 1 km左右，呈向斜構(gòu)造。分南北兩個(gè)礦帶（向斜兩翼）， 礦體空間分布極其復(fù)雜，其中 鐵礦體劃分出 數(shù) 十 個(gè)主礦體， 一百多個(gè) 附屬礦體。 鈮礦劃分了 數(shù)百 個(gè)獨(dú)立礦體，集中分布 于 中區(qū)，基本為單工程控礦的透鏡體，最大礦體延長(zhǎng)超過(guò) 1 km。 稀土礦共劃分 出 幾十 個(gè)礦體，礦體由西向東呈現(xiàn)由小變大、由分支到復(fù)合、南部礦體逐漸尖滅消失的趨勢(shì)。 如此復(fù)雜的礦體分布和地質(zhì)構(gòu)造，在世界范圍內(nèi)也不多見(jiàn)。 除了復(fù)雜的礦體分布，所開(kāi)采礦巖的地質(zhì)構(gòu)造也非常復(fù)雜，節(jié)理、裂隙發(fā)育，錯(cuò)綜復(fù)雜的裂隙將原巖預(yù)分割成了天然的“ 塊狀體”；礦區(qū)雖地處干旱地區(qū)，但巖體中裂隙水較發(fā)育，炮孔普遍有水，水深高達(dá) 8～ 10m，致使日常生產(chǎn)爆破質(zhì)量差：大塊多、根底、孤島時(shí)有發(fā)生；電鏟效率低下，臺(tái)階工作面高低不平；生產(chǎn)成本較高。 自 2022年 10月 年以來(lái)，通過(guò)“ 超大型露天礦復(fù)雜群礦體裂隙巖體爆破優(yōu)化成套技術(shù) ”的實(shí)施，大幅度 改善了爆破質(zhì)量，降低了大塊率，基本消除了根底 ， 顯著 提高了 臺(tái)階 中深孔爆破的效果，降低了 生產(chǎn) 成本，為 白云鄂博西礦 復(fù)雜難采礦體的高效開(kāi)采，提供了有利保障 ，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于我礦的日常生產(chǎn)中 。 11 濟(jì)效益 （本欄目基礎(chǔ)理論和社會(huì)公益類可不填寫(xiě)） 單位：萬(wàn)元人民幣 項(xiàng)目總投資額 回收期（年） 年 份 新增利潤(rùn) 新增稅收 新增 產(chǎn)值 創(chuàng)收外匯 （萬(wàn)美元） 節(jié)支總額 2022 118 累 計(jì) 各欄目的計(jì)算依據(jù)（通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施或新產(chǎn)品的銷售新增的利潤(rùn)、稅收等，不超過(guò) 600 漢字）： 巴潤(rùn) 采場(chǎng) 2022年 1—
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