残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟.pdf

DOI:10.11858/gywlxb.20220694残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟周朝兰1，刘志祥1，杨小聪2,3，刘立顺2,3，张双侠1，马泗洲1（1.中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083；2.矿冶科技集团有限公司,北京102628；3.国家金属矿绿色开采国际联合研究中心,北京102628）摘要：为减少回采过程中残留顶底柱资源浪费，以赤峰柴胡栏子金矿为研究对象，基于LS-DYNA有限元软件，建立挤压爆破崩落放矿回采底柱数值模型，根据 0.7、0.8、1.0m3 种最小抵抗线和0.8、0.9、1.0m3 种孔距设计 9 种方案，通过分析炮孔爆破过程中爆炸裂纹扩展与压力演化、有效应力和有效塑性应变时程曲线以及矿石的损伤情况，获取各方案的评判指标。采用模糊层次分析法构建目标相对优属度矩阵和模糊判断矩阵，通过综合评判选出最佳的爆破方案。结果表明：最小抵抗线取 0.7m、孔间距取 0.9m 为挤压爆破崩落放矿回采底柱的最佳爆破参数。现场试验结果表明，使用优化后的爆破参数获得的爆破效果更好。关键词：残矿回采；挤压爆破；爆破参数优化；模糊层次分析法中图分类号：O383;TD862文献标识码：A挤压爆破崩落放矿具有爆破能量利用率高、矿岩破碎质量好的特点，在矿山开采中得到了广泛应用15。采用挤压爆破回采底柱时，由于自由面较少，相较于一般爆破，挤压爆破产生的爆破振动会影响周围更多的围岩或充填体，可能造成矿石破碎不完全、上部充填体陷落等问题，从而影响矿山的回采效率和安全施工。因此，为了实现矿残留底柱的安全高效回采，有必要对挤压爆破参数进行优化。国内外学者对爆破参数优化开展了大量研究。传统研究方法主要包括理论计算法、相似试验法、室内试验法、现场工程试验法等。例如：张万志等6采用理论分析、现场试验等方法，针对寨山隧道洞身级硬岩全断面开挖，从扩展掏槽体积、爆破破岩负担体积等角度对掏槽爆破参数进行了优化；李祥龙等7采用正交试验法，开展了预裂孔爆破成缝过程的相似模型试验，以有效半孔率、预裂缝宽度和原岩损伤率为评价指标，通过极差与方差计算，分析了各因素对评价指标的敏感度，确定了模型试验的不耦合系数、延期时间和最大单响药量；余永强等8通过相似材料配比试验得到煤体相似材料，从而制作煤体模型，并开展了爆破漏斗试验，对爆破漏斗的半径、深度和体积等试验数据进行分析，得到了不同药量和埋深下煤体爆破漏斗特性曲线及其关系式；文兴等9基于阿舍勒铜矿深部大直径深孔爆破，在井下开展了单孔系列爆破、宽孔距同段爆破和斜面台阶爆破试验，得出了当前矿岩条件下药包的最佳埋深、最佳爆破漏斗体积、最佳炸药单耗以及最小抵抗线的合理范围。通过以上传统方法，在爆破参数优化方面获得了丰硕成果，但也存在着效率低、研究成本高等问题。随着计算机等现代科学技术的发展和数值软件的开发，数值模拟方法已广泛应用于岩土动力学问题分析。例如：Zhu 等10为了研究爆炸引起的炮孔破裂和裂纹扩展的动态断裂机制，使用 AUTODYN2D 程序对圆形岩石模型进行数值模拟，分析了边界条件、耦合介质、孔径、节理等因素对岩石断裂的影响；黄尘等11基于 PFC2D建立铜*收稿日期：2022-11-18；修回日期：2023-01-07 基金项目：国家“十四五”科技攻关项目（2022YFC2904101）；国家自然科学基金（51974359）作者简介：周朝兰（1998），女，硕士研究生，主要从事采矿工程与岩石力学研究.E-mail： 通信作者：刘志祥（1967），男，博士，教授，主要从事采矿与岩石力学研究.E-mail：第37卷第3期高压物理学报Vol.37,No.32023年6月CHINESEJOURNALOFHIGHPRESSUREPHYSICSJun.,2023035301-1陵冬瓜山铜矿采场爆破数值模型，通过分析不同参数下爆破后大块率、超/欠挖程度以及监测点的应力值，得出最优排距和孔距；殷锦训等12为了解决三鑫金铜矿扇形中深孔爆破后大块率高、缩口严重的问题，采用 LS-DYNA 数值模拟软件建立了不同孔网参数的中深孔爆破计算模型，确定出中深孔爆破的最优孔底距和排间距；霍晓峰等13运用 LS-DYNA 数值模拟软件，对铜绿山矿井下分段凿岩嗣后充填采场掏槽爆破的炮孔布置方案进行模拟，对各方案的掏槽爆破效果进行分析，得出最优孔径组合。上述研究结果表明，最小抵抗线、孔间距以及炸药单耗是最主要的爆破参数，这些参数的选取直接影响爆破效果的好坏。同时，可运用数值模拟手段进行爆破参数的初步确定，从而降低矿山爆破危险，减少人力和物力的消耗。以往研究大多针对掏槽爆破、预裂爆破、光面爆破等，对挤压爆破参数的模型试验研究相对较少。为此，本研究基于爆破破岩理论，采用 LS-DYNA 数值模拟软件，对不同最小抵抗线和孔间距条件下的挤压爆破崩落放矿方案进行爆破模拟；通过对炮孔爆破过程中爆炸裂纹扩展与压力演化、有效应力和有效塑性应变时程曲线以及各方案中矿石的损伤情况进行分析，获取各方案的评判指标；采用模糊层次分析法（fuzzyanalytichierarchyprocess，F-AHP）进行综合评判优选，确定最佳爆破参数；根据优选出的爆破参数，在柴胡栏子 2 号井 4 中段开展现场试验，验证优化结果，从而为金属矿残矿底柱回收挤压爆破参数选取提供参考。1 工程概况与方案设计 1.1 工程概况以赤峰柴胡栏子 2 号井 4 中段为例，其矿体为盲矿体，均产于原生带内。矿体和围岩都属于坚硬岩组，岩石强度较高，稳固性较好。矿床工程地质勘探类型以块状岩类为主，工程地质条件属于中等型矿床。矿区内没有地表水体，主要含水层为角闪斜长片麻岩中的裂隙水，靠近分水岭，地下水补给主要依赖大气降水。矿体含水层的富水性弱，矿区水文地质条件属于简单型。矿区内地质灾害不发育，仅对土地资源造成小范围损毁，未对耕地造成破坏，矿山地质环境良好。挤压爆破崩落放矿回采底柱如图 1 所示，底柱沿矿体走向的长度为 32.0m，平均高度为 2.4m，矿体厚度为 3.0m，底柱漏斗间距为 5.0m，漏斗尺寸为 1.8m1.8m（长宽），运输巷道的高度为 2.8m，通过提前施工 40cm 的充填垫层来达到 2.4m 的控顶高度。从运输巷尽头向矿石溜井一侧后退式回采，一次爆破两排炮孔，崩矿步距控制在 23m，并根据漏斗的位置灵活调整爆破参数，确保安全施工和出矿便利。A-A-3.0 m2.0 m4.0 m32.0 m2.5 m2.8 m1.8 m2.4 m0.4 m81.8 m7691112101234512.Funnel closure.11.Support bolt;10.Ore pass;9.Funnel;8.Pass connecting way;7.Ore loose;6.Man-made slope;4.Intra-venous transport lane;3.Concrete cushion;2.Concrete cement;1.Waste rock filling;5.Bottom pillar;图1挤压爆破崩落放矿回采底柱Fig.1Cavinganddrawingoreofbottompillarbyextrusionblasting第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-2 1.2 爆破模拟方案设计根据赤峰柴胡栏子金矿及相似矿山以往的生产实践经验，初步确定挤压爆破崩落放矿回采底柱的最小抵抗线范围为 0.71.0m，炮孔间距范围为 0.81.0m。考虑到最小抵抗线取值太大会导致崩落矿石的大块率较高，取值太小会使爆破时产生较多飞石，为获得最佳的爆破效果，在上述取值范围的基础上确定最小抵抗线分别为 0.7、0.8、1.0m，孔间距分别取 0.8、0.9、1.0m，排距均取 1.0m。根据正交试验法，设计 9 种挤压爆破回采底柱模拟方案，见表 1。2 数值模拟运用 LS-DYNA 软件，采用任意拉格朗日-欧拉算法进行爆破模拟，该算法结合了拉格朗日算法和欧拉算法的优点，适合解决多孔爆破这种大变形问题14。2.1 数值模型挤压爆破数值模型长 240cm，宽 300cm，为了节约计算资源，厚度取 1cm。方案 2 的炮孔布局如图 2 所示，其余方案的炮孔布局与方案 2 相同，但参数不同。模型上、下表面为自由面，其他面设置无反射边界，采用关键字*Boundary-Non-Reflection 定义，旨在减少边界对应力波的反射，使模拟与实际情况接近。该模型单元尺寸为 0.5cm，炸药与空气之间共节点连接，空气半径为炸药半径的 10 倍，共计82800 个单元、1225323 个节点。表 1 挤压爆破回采底柱模拟方案Table 1 Simulation case of bottom pillar by extrusion blastingCaseNo.Minimumburden/mHolespacing/mRowspacing/mCaseNo.Minimumburden/mHolespacing/mRowspacing/m10.70.81.060.81.01.020.70.91.071.00.81.030.71.01.081.00.91.040.80.81.091.01.01.050.80.91.0240 cm15 cm15 cm90 cm90 cm90 cm124ABC68573Non reflecting boundaryMonitoring pointsNon reflecting boundary70 cm70 cm100 cmNon reflecting boundaryNon reflecting boundary300 cmExplosive图2挤压爆破数值模型（方案 2）Fig.2Numericalmodelofextrusionblasting(Case2)第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-3 2.2 材料模型及参数 2.2.1 矿体材料模型选用适于双孔或多孔爆破的 Riedel-Hiermaier-Thoma（RHT）模型进行数值模拟15，主要模型参数如表 2 所示，其中：剪切模量由弹性模量和泊松比计算得到，弹性模量、泊松比以及单轴抗压强度均由室内压缩实验获得，D1和 D2为损伤因子。2.2.2 空气材料模型空气采用空物质材料模型描述，该模型没有屈服强度和剪切刚度，关键字为*Mat-Null。采用*EOS-Linear-Polynomial 状态方程表征材料的动力学性质，其线性多项式状态方程为pa=C0+C1a+C22a+C33a+(C4+C5a+C62a)Ee0(1)a=/e01式中：pa为空气压力；a为比体积，其中 和 e0分别为材料的当前密度和初始密度；Ee0为单位体积内能；C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6为空气材料参数。相关参数取值见表 35。2.2.3 炸药材料模型赤峰柴胡栏子矿挤压爆破回收底柱采用 2 号岩石乳化炸药，炮孔直径为 40mm，药卷直径为32mm，采用不耦合装药方式。选取高能炸药材料模型（*Mat-High-Explosive-Burn），结合 Jones-Wilkins-Lee（JWL）状态方程模拟炸药爆炸过程中压力与体积的关系，即p=A(1R1V)eR1V+B(1R2V)eR2V+E0V(2)式中：p 为压力，V 为爆轰产物的相对体积，E0为初始比内能，A、B、R1、R2和为 JWL 方程的独立常数。炸药的材料参数见表 410，其中 D 为炸药爆速，pCJ为炸药爆压。3 数值模拟结果分析运用 LS-DYNA 对不同最小抵抗线和孔距的计算模型进行数值求解，分析炮孔爆炸过程中爆炸裂纹扩展与压力演化过程、有效应力和有效塑性应变时程曲线以及矿石损伤程度。3.1 损伤演化分析以方案 2 为例，对爆炸裂纹扩展与压力演化过程进行分析，如图 3 所示。从图 3 中可以看出，当表 2 岩石 RHT 模型的主要参数Table 2 Main parameters of RHT model for rockDensity/(gcm3)Relativeshearstrength/GPaRelativetensilestrength/GPaElasticshearmodulus/GPaUniaxialcompressivestrength/MPaD1D22.8381019.2880.041表 3 空气材料参数5Table 3 Material parameters of air5e0/(gcm3)Ee0/(Jcm3)C0C1C2C3C4C5C61.2551030.2500000.4010.4010表 4 2 号岩石乳化炸药的材料参数及 JWL 状态方程参数10Table 4 Parameters of No.2 rock emulsion explosive and JWL equation of state10Density/(gcm3)D/(kms1)pCJ/GPaA/GPaB/MPaR1R2E0/GPaV1.23.53.17214.41824.20.90.154.1921.0第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-4t=20s 时，起爆后，爆轰波以环向形式向外扩张，受到快速增加的压应力和剪切应力的共同作用，形成粉碎区。在爆轰波传播过程中，能量不断衰减，呈现高应力区削弱、低应力区扩展的现象，粉碎区面积几乎不增大。t=80s 时，相邻炮孔间的应力波相遇。t=110s 时，应力波继续扩展，在拉伸应力的作用下，径向裂纹开始萌生。t=170s 时，应力波逐渐衰减，径向裂纹向外扩展。t=240s 时，径向裂纹在纵向逐渐贯通，其余方向裂纹继续向外扩展。t=1000s 时，爆炸反应结束，各条径向裂纹长度和面积均达到最大值，相邻炮孔间的裂纹在纵向和横向均贯通，应力波不断衰减，最终以炮孔为中心呈花瓣状。Damage1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10Damage1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10Damage1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10Damage1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10Damage1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10Damage1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10t=20 st=80 st=110 st=170 st=240 s(a)Blasting crack propagationt=1 000 sPressure/MPa37033030026022018015011073361Pressure/MPaPressure/MPa18016014012011087685032135Pressure/MPa230200180160130110886441186Pressure/MPa250230200180150120987246206Pressure/MPa210190170150120100816038176t=20 st=80 st=110 st=170 st=240 s(b)Pressure evolutiont=1 000 s1401301101008671574328140图3爆炸裂纹扩展与压力演化过程Fig.3Blastingcrackpropagationandpressureevolution第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-5 3.2 评判指标选取为进一步揭示多孔爆破的破岩力学机制，分析爆破过程中有效应力和有效塑性应变的动态演化过程。从方案 2 模型几何中心沿 x 轴正方向每间隔 60cm 取 1 个监测单元，依次为 A、B、C，如图 2 所示，得到各单元的有效应力时程曲线和有效塑性应变时程曲线，如图 4 和图 5 所示。从图 4 可以看出，在爆炸过程中，各监测单元受到的应力波的振动幅度逐渐减弱，振动频率逐渐减小。由于爆炸应力波的相互叠加，越靠近炮孔连心线的单元越先受到应力波的冲击作用，且冲击作用越剧烈，如监测单元 B。从图 5 可以看出，由于爆炸应力波传播过程中能量不断衰减，当应力衰减到某定值后，不再产生塑性应变，最终应变曲线趋于一条水平线。监测单元 C 距离炮孔连心线最远，受到的应力波作用较弱，因此其有效塑性应变始终为零。由于监测单元 B 最先受到应力波的冲击作用，所以优先产生塑性应变。同时，由于监测单元 A 同时受到 8 个炮孔爆破产生的冲击波的叠加作用，因此该处的塑性应变最大。通过数值模拟，各方案形成的损伤分布如图 6 所示。对比发现，各方案的主裂纹数和发展方向几乎相同。多孔爆破时，相邻炮孔的爆炸应力波相互叠加，增强了炮孔间区域的环向拉应力，促使裂纹优先向炮孔连线方向传播。因此，相邻炮孔间的裂纹贯通，并且与横向裂纹相比，纵向裂纹数量更多，各条裂纹的损伤程度更大。对于靠近无反射边界的炮孔，由于炸药爆炸后部分能量向外传播未作用到矿石，因此炮孔周围的破碎区和裂隙区面积均较小，径向裂纹发展不充分。同时，因各方案的最小抵抗线02004006008001 000010203040Effective stress/MPaTime/s A B C图4有效应力时程曲线Fig.4Variationofeffectivestresswithtime02004006008001 000Time/s A B C00.20.40.60.81.0Effective plastic strain/103图5有效塑性应变时程曲线Fig.5VariationofeffectiveplasticstrainwithtimeDamage1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10(a)Case 1(f)Case 6(g)Case 7(h)Case 8(i)Case 9(b)Case 2(c)Case 3(d)Case 4(e)Case 5图6各方案的矿石损伤分布Fig.6Oredamagedistributionforvaryingcases第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-6和炮孔间距不同，即爆炸能量的叠加区域不同，导致矿石损伤分布存在差别。当最小抵抗线不变时，随着炮孔间距的增大，爆炸裂纹的数量和损伤程度均减小，但微小裂纹增多。此外，相邻炮孔间距越大，主裂纹相互贯通的位置越靠近炮孔连线，如方案 1、方案 2 和方案 3 的损伤分布云图所示。当炮孔间距不变时，随着最小抵抗线的增加，爆炸裂纹的扩展长度和损伤程度均减小，相邻炮孔间的裂纹贯通效果较差，如方案 1、方案 4 和方案 7 的损伤分布云图所示。vpd对于矿石爆破，可用相应的公式表征，将无损伤的应力张量（）转换为损伤状态的应力张量（）16，即dij=(1D)vpij(3)vpijdijvpd式中：和分别为和的分量；D 为损伤参数，其范围为 01（当材料未发生损伤时，D=0；当材料完全开裂时，D=117），具体取值由矿石受力情况决定。达到屈服面之前，D 随着应变的增加逐渐增大，直到爆破释放能量等于矿石断裂所需能量。在矿石损伤值达到阈值之前，矿石发生变形而不产生损伤，只有矿石屈服之后即损伤值达到阈值后才产生损伤15。图 7 为方案 2 在不同损伤因子下的裂纹分布特征。从图 7 中可以看出：随着 D 的不断增大，径向裂纹逐渐消失，矿石损伤面积减小；当D=1.0 时，径向裂纹完全消失，仅出现炮孔周围的小面积粉碎区。结合实际情况，将损伤值 D0.4 称为矿石有效损伤，图 8 显示了 D 取不同范围时损伤面积的变化曲线。可以看出，D 的取值范围越大，矿石的损伤面积越大，与图 7 呈现的规律相符。在爆炸反应前100s 内，矿石的有效损伤面积快速增长；100200s 时增长放缓；200s 之后，矿石损伤面积几乎不变。定义平面损伤云图中岩石有效损伤面积占总面积的比例为岩石在平面上的有效损伤率15，各方案的有效损伤率如图 9 所示。方案 1 的矿石有效损伤率最大，方案 9 的矿石有效损伤率最小。保持最小抵抗线不变时，各方案的有效损伤率随炮孔间距的增大而减小，如方案 1、方案 2 和方案 3；保持炮孔间距不变时，随着最小抵抗线的增大，矿石有效损伤率减小，如方案 3、方案 6 和方案 9。(a)D0.4(b)D0.6(c)D0.8(d)D=1.0图7不同损伤因子下裂纹的分布特征Fig.7Crackdistributioncharacteristicsunderdifferentdamagefactors2004006008001 00000.51.01.52.0Crack area/m2Time/s D0.4 D0.5 D0.6 D0.7 D0.8 D0.9 D=1.0图8各损伤因子下的裂纹面积（方案 2）Fig.8Crackareaundereachdamagefactor(Case2)0123456789182022242628Effective damage rate/%Case图9各方案的有效损伤率Fig.9Effectivedamagerateforeachcase第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-7根据上述计算结果及分析，选取有效应力、有效塑性应变、位移、速度、有效损伤率 5 个指标作为各方案的评判指标，如表 5 所示。4 F-AHP 法优选爆破参数 4.1 F-AHP 分析法F-AHP 分析法由美国著名数学家和运筹学家 Saaty 教授提出，是一种有效的将半定量和半定性问题相结合的多准则决策评价方法，具体过程分为以下 3 步18。Y=(yij)mn(1)确定爆破参数隶属度矩阵。按照参数设计选择原则，n 个方案的 m 个指标可构成一个 m 行n 列的评判目标值矩阵 Y，。对数据进行标准化处理，得到目标相对隶属度矩阵R=R1R2.Rm=r11r12r1nr21r22r2n.rm1rm2rmn(4)式中：i=1,2,m；j=1,2,n19。(2)选用 19 标度法确定评价各爆破方案优劣的指标之间的相对重要程度。通过比较各项指标对爆破效果的影响程度来定义模糊判断矩阵 A，A=(apq)mm的一般形式为A=a11a1m.am1amm(5)式中：元素 apq为指标 p 对于指标 q 的重要性。同时，为使判断矩阵达到层次分析的要求，须检验其一致性。(3)根据模糊变换的合成运算，得到模糊综合评判结果集合 B19B=R=b1,b2,bn(6)式中：为影响爆破参数方案选择的权重向量。4.2 爆破参数方案优选根据表 5，可得定量指标有效应力、有效塑性应变、位移、速度、有效损伤率的目标值矩阵，对其进行标准化处理，得到目标相对隶属度矩阵表 5 各方案的主要技术指标比较Table 5 Comparison of the main technical indicators of each schemeCaseEffectivestress/MPaEffectiveplasticstrainDisplacement/cmVelocity/(ms1)Effectivedamagerate/%1245.00.7551.22211.1727.7172241.20.8101.30212.0325.7903211.10.7441.2016.1421.7584211.50.7001.23911.1425.2065227.60.7401.2727.5123.9096214.80.7641.1865.3720.5887228.10.7011.23310.4922.1518227.50.8311.3116.1921.5619212.60.6521.1713.3417.878第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-8R=1.000 00.907 80.932 10.928 51.000 00.984 50.974 60.993 11.000 00.930 50.861 60.895 00.916 10.510 30.785 00.863 30.842 50.945 10.926 00.909 40.929 00.890 40.970 30.623 90.862 60.876 70.919 00.904 70.446 20.742 80.931 00.842 80.940 50.872 00.799 20.928 61.000 01.000 00.514 60.777 90.867 80.784 60.893 20.277 40.645 0(7)再运用层次分析法，得到 5 个指标的权重判断矩阵A=121/231/21/211/321/3231311/31/21/311/423141(8)求得最大特征值 max=5.0653，一致性指标（consistencyindex，CI）为 0.0163，平均随机一致性指标（randomindex，RI）为 1.12，则随机一致性指标比值（consistencyratio，CR）为 0.0163，小于 0.1，满足一致性检验。B=R各个方案的模糊综合评判向量可由式(6)求得，=(0.9636，0.9698，0.8314，0.9056，0.8935，0.8151，0.8774，0.8794，0.7511)，即各方案按照优先顺序依次为方案 2（96.98%）、方案 1(96.36%)、方案 4（90.56%）、方案 5（89.35%）、方案 8（87.94%）、方案 7（87.74%）、方案 3（83.14%）、方案 6（81.51%）、方案 9（75.11%）。因此，方案 2 为最优的爆破方案，即最小抵抗线取 0.7m，孔距取 0.9m。5 现场试验应用 5.1 现场试验为了验证数值模拟优化结果的可行性，在柴胡栏子 2 号井 4 中段 1213 线典型残矿采场进行底柱挤压爆破回采试验，采场底柱及钻孔作业面如图 10 所示。底柱只有 1 个面为自由面，其余面几乎都被充填体包裹。试验矿块属于 4 号脉，矿体走向约 300，倾向西南，倾角约 75。爆破前，对底柱前后的巷道进行支护，以防止上部充填体塌陷堵塞巷道，影响后续底柱回采和出矿工作。试验过程中，采用数值模拟确定的最优采场爆破参数，即最小抵抗线 0.7m，孔距 0.9m，排距 1.0m。采用 YSP45 风动凿岩机，钻凿竖直上向孔，炮孔直径为 40mm。(a)Bottom pillar(b)Drilling operation surface图10试验采场Fig.10Teststope第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-9 5.2 试验结果分析现场爆破情况如图 11 所示。底柱爆后矿堆块度均匀，大块率低，上部矿房中的充填体无陷落情况，爆后边帮较平整，底柱崩落彻底，爆破效果好，验证了数值模拟结果的正确性。6 结论采用显式动力学分析软件 LS-DYNA，研究了不同最小抵抗线和孔间距条件下炮孔爆破过程中爆炸裂纹扩展及压力演化、有效应力及有效塑性应变时程曲线、矿石损伤情况，获得了各方案的评判指标。运用 F-AHP 分析法，对设计的 9 种方案进行优选，确定方案 2（最小抵抗线为 0.7m，孔距为 0.9m）为最优方案。在赤峰柴胡栏子 2 号井 4 中段 1213 线典型残矿采场进行底柱挤压爆破回采试验，试验效果较好，验证了优选方案的可靠性。该优选方案可为赤峰柴胡栏子金矿挤压爆破崩落放矿回收底柱提供参考。参考文献：刘维信,王劲翔,王其杰,等.多排孔微差松动挤压爆破陷落柱技术研究J.煤炭工程,2020,52(10):6165.LIUWX,WANGJX,WANGQJ,etal.Milliseconddelaylooseandsqueezeblastingwithmulti-rowblastholeforsubsidedcolumnJ.CoalEngineering,2020,52(10):6165.1宋立群.矿房挤压爆破对岩石块度影响的研究与实践J.世界有色金属,2017,37(20):296,298.SONGLQ.ResearchandpracticeontheinfluenceofextrusionofstopeofrockblastingJ.WorldNonferrousMetals,2017,37(20):296,298.2汪辉,张延林,王小和.微差挤压爆破在堆石坝过渡料开采中的应用J.爆破,2011,28(3):4345,49.WANGH,ZHANGYL,WANGXH.ApplicationofmillisecondcompressionblastingfortransitionmaterialminingforrockfilldamJ.Blasting,2011,28(3):4345,49.3杜永军,郑德明,靖文青.徐明高速路基开挖大区域微差挤压爆破J.爆破,2012,29(2):5153,130.DUYJ,ZHENGDM,JINGWQ.MillisecondcompressionblastingappliedinlargeareaexcavationofXuminghighwayroadbedJ.Blasting,2012,29(2):5153,130.4WANGZL,LIYC,SHENRF.NumericalsimulationoftensiledamageandblastcraterinbrittlerockduetoundergroundexplosionJ.InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,2007,44(5):730738.5张万志,徐帮树,葛颜慧,等.硬岩隧道全断面开挖掏槽爆破参数优化J.爆破,2022,39(2):9499.ZHANGWZ,XUBS,GEYH,etal.OptimizationofcuttingblastingparametersforfullfaceexcavationofhardrocktunnelJ.6(a)Blasting pile(b)Pit slope图11现场爆破效果Fig.11Renderingsofthesiteblastingtest第37卷周朝兰等：残矿回采挤压爆破参数优化的数值模拟第3期035301-10Blasting,2022,39(2):9499.李祥龙,杨长辉,王建国,等.基于模型试验的预裂孔爆破参数优选J.高压物理学报,2022,36(2):025301.LIXL,YANGCH,WANGJG,etal.ParameteroptimizationofpresplittingblastingbasedonmodeltestJ.ChineseJournalofHighPressurePhysics,2022,36(2):025301.7余永强,褚怀保,王卫超,等.煤体爆破漏斗的试验研究J.煤炭科学技术,2011,39(5):4143.YUYQ,CHUHB,WANGWC,etal.ExperimentstudyonblastingconeofcoalJ.CoalScienceandTechnology,2011,39(5):4143.8文兴,赵亮,朱青凌,等.基于爆破漏斗试验的采场凿岩爆破参数优化研究J.矿业研究与开发,2021,41(7):2831.WENX,ZHAOL,ZHUQL,etal.OptimizationstudyonrockdrillingblastingparametersbasedonblastingfunneltestJ.MiningResearchandDevelopment,2021,41(7):2831.9ZHUZM,MOHANTYB,XIEHP.Numericalinvestigationofblasting-inducedcrackinitiationandpropagationinrocksJ.InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,2007,44(3):412424.10黄尘,李江腾,赵远,等.基于 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