[发明专利]一种露天矿爆破冲击载荷模拟试验方法

说明书

本发明公开了一种露天矿爆破冲击载荷模拟试验方法，步骤是：对露天矿单孔爆破进行分区，设立对应的区域半径R₀、R₁、R₂；通过冲击载荷试验，获得煤岩破坏的最小载荷值，通过相应公式反推得到R₂；以最小荷载为基础，进行冲击载荷试验并对煤岩试样破坏后的块度进行筛分，得出分布特征；结合现场煤层爆破块度分布特征，按照粒径范围将破坏后碎块划分为三组：大径、中径和粉粒，计算出相应载荷下不同粒径的质量百分比；根据露天矿爆破对大径、中径及粉粒质量百分比控制原则，得出冲击载荷最佳范围，根据相应公式确定R₀和R₁。方法简单易行，不仅建立了爆破荷载与室内试样冲击破坏试验施加载荷之间的关系，而且为露天矿爆破方案优化提供了思路。

技术领域

本发明涉及露天矿爆破技术领域，具体为一种露天矿爆破冲击载荷模拟试验方法。

背景技术

爆破松动开采是露天煤矿高效开采的重要方式之一，当爆破强度较低时，其爆破后产生的块煤过大，二次破碎成本增加、搬运难度提高；当爆破强度较高时，产生的块煤过小，粉尘量增加，严重影响矿山作业环境和企业形象，限制煤矿可持续发展能力。选取适当的爆破参数和爆破方式可有效解决露天矿块煤二次破碎成本高、搬运难度大、矿坑爆破煤尘粉尘污染严重等重大难题。但在露天矿现场进行参数优化试验基本是不可能的。现目前存在一种露天爆破预测方法、装置及系统，该方法可模拟爆破，可为爆破参数优化提供依据，但是在露天矿开采推进过程中，地形测量数据和地质数据是时刻变化的，所以获取这些数据相对较难，使得该方法应用受限。所以急需一种简单易行的模拟现场爆破冲击载荷的试验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种露天矿爆破冲击载荷模拟试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种露天矿爆破冲击载荷模拟试验方法,包括以下步骤：

A.根据煤层爆破后煤岩破坏程度，对单孔爆破的爆破区域进行划分，分为：粉碎核区：区域半径R₀、破碎区：区域半径R₁、破裂区：区域半径R₂及未扰动区；

B.在采煤工作面取得煤样，利用实验室仪器加工，制得多个试样；

C.借助分离式霍普金森压杆试验系统，通过多次冲击载荷试验，获得煤岩破坏的最小载荷值，通过爆破过程中冲击波的核算公式反推得到破裂区的半径 R₂；

D.以最小荷载为基础，依次增加荷载，进行冲击载荷作用试验，采用筛分直接测量方法对煤岩试样破坏后的块度进行筛分，得出相应载荷下的块度分布特征；

E.根据冲击载荷作用下煤岩试样破坏的块度分布特征，结合现场煤层爆破块度分布特征，按照粒径范围将破坏后碎块划分为三组：大径、中径和粉粒，计算出相应载荷下不同粒径的质量百分比，得出三组粒径的块度分布特征；

F.根据相应露天矿爆破对大径、中径及粉粒质量百分比控制原则，得出冲击载荷最佳加载范围，根据冲击波核算公式确定R₀和R₁。

优选的，所述步骤A中，所述粉碎核区内为小体积煤块；破碎区内煤层爆破后不需要进行二次破碎；破裂区内煤层爆破后需要进行二次爆破。

优选的，所述步骤B中，所述标准试样是直径50mm，高50mm的圆柱体，两端面的平整度0.05mm和两端面平行度0.02mm。

优选的，所述步骤C中，所述的大径碎块尺度较大，对应煤层爆破后需要进行二次爆破大体积煤块；中径碎块尺度适中，对应煤层爆破后不需要进行二次破碎的煤块；粉粒碎块尺度较小，对应煤层爆破后的小体积煤块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：