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基于Surpac软件的露天铁矿爆破数值模拟设计

更新时间:2009-03-28

爆破是露天矿山开采过程中的重要步骤之一,其费用约占露天开采总生产成本的15%~20%[1]。现在露天铁矿爆破工程技术人员通过CAD软件、Word软件进行岩土工程爆破设计,这种设计方式主要依据设计人的经验进行,不能预测爆破效果,爆破成本高、工作量大、效率低,无法满足露天铁矿现场精细化生产要求。随着矿山产量逐年增加,爆破规模、频率也逐年增加,爆破振动及飞石对采场边坡和采场周围建筑的影响也不断加剧,新的环保问题也随之产生,需要寻找新的设计方法保证爆破质量,降低爆破振动影响[2—3]

露天矿山穿孔爆破设计工作引起了国内外众多专家学者、工程技术人员及软件开发公司等的高度重视,并且在计算机辅助爆破设计领域做了许多尝试和探索,取得了一定成果。国外的L.G.Margolin和T.F.Adames研发了BCM模型,澳大利亚的C.K.Mck—enzie等人开发了爆破优化系统。国内的湖南长沙矿业集团有限公司利用AutoCAD中的二次开发语言Lisp研发了大中凿岩爆破的计算机自动化软件。北京科技大学的璩世杰和庞永军等人研发出了Blast—Code模型。北京矿冶研究总院研发出了露天矿爆破设计系统。西安近代化学研究所对AutoCAD进行二次开发后研制出了炮孔计算机辅助设计系统等[4]。但这些计算机辅助爆破设计的学习、操作较为繁琐。利用计算机软件技术改善岩土工程爆破设计,解决传统人工设计中难以实现的技术难题,可以将工程技术人员从繁重的绘图、计算等设计工作中解放出来,投入到创新性工作当中去[5]

1 Surpac软件爆破设计模块

Surpac软件是Gemcom(金康)国际矿业软件公司推出的一款功能强大,为采矿工程专业服务的大型三维矿山软件。该软件爆破设计模块含有起爆方式动画演示;计算爆破矿、岩量;储存根据岩体、矿体参数确定爆破孔网设计参数和爆破孔装药结构,从而进行爆破分区;预测爆破影响范围;计算爆破过程中的各种参数:飞石距离(m)、爆破振动影响(cm/s)等,以便实现安全生产等多种功能[6]。相比其他同功能软件,该款软件爆破设计模块最大的优点在于其易学易懂,使用方便。

2 爆破数值模拟设计

2.1 测量数据导入

AutoCAD格式的测量数据可以直接由Surpac软件读取,并可自动生成带坐标的平面图,便捷高效,降低工程技术人员的劳动强度。Surpac软件还可根据测量数据、人工处理建立三维地形,生动直观。

2.2 爆破设计选项

首先,对钻孔选项、装药选项、矿岩分类、爆破方式选项进行设定。钻孔选项确定钻孔直径及测量单位、钻孔设备编号。装药选项确定炸药、雷管、起爆弹型号、质量、成本、延时方式、延时时间等。爆破方式可确定起爆顺序、延时等。矿岩分类是根据爆破不同种矿岩试验,来确定应对爆破不同种矿岩的爆破孔网设计参数和爆破孔装药结构,为预测爆破效果做准备。该选项参数包括岩石描述、密度、孔隙率、岩石的波阻抗、岩石的强度特征、连接间距、粉末率、超孔距、排距、间距、爆破圆锥角、每个单位长度的打孔成本,见图1。

  

图1 爆破设计选项

2.3 矿、岩分穿分爆

该软件具备用闭合多边形指定岩石类型功能,将一个闭合多边形的第1个属性设定为岩石类型,在爆破设计选项为该岩石类型设定爆破孔网参数,通过被指定岩石类型的闭合多边形来划分采场爆破区域,这样就可以实现矿、岩分穿分爆,见图2。根据划分后采场爆破区域确定爆破设计方案,爆破设计方案参数包括爆破栅格、爆破设置、抵抗线/间距、多边形抵抗线/间距、爆破布置、孔顺序、炮眼标高、底部高程、钻孔设置,见图3。

(3)计算爆破影响范围指标飞石距离、爆破振动影响,优化爆破方案,有利于现场安全生产管理,且逐孔起爆参数优化功能可以在一定条件下实现智能优化。

炮孔装药确定钻孔装药结构,钻孔装药结构包括填塞物段、炸药段,炸药段中含有炸药类型、雷管类型、雷管位置、雷管数量、起爆弹类型、延时设置,见图4。起爆方式:排间微差起爆、斜线起爆、直线掏槽起爆、间隔孔起爆,见图5。设置结束后,可以采用动画对起爆方式进行演示,见图6。

  

图2 矿、岩分穿分爆

2.4 爆破方案动画演示

[2][8][9]Culpeper,Jonathan,Bousfield,Derek,Wichmann,Anne.Impoliteness revisited:With special reference to dynamic and prosodic aspects.Journal of Pragmatics,2003,35:1545-1579.

2.5 逐孔起爆参数优化

露天矿山爆破普遍采用逐孔起爆或同段起爆,以求控制单响药量振动。最新版本的Surpac软件爆破设计模块具备逐孔起爆参数优化功能,先设定首启爆破孔、起爆顺序、爆破过程中的各种影响参数;再将单孔药量、延期时间按一定步距设定在某区间内;最后模拟起爆,获得满足爆破影响参数要求的优化爆破设计参数。

  

图3 矿、岩分穿分爆爆破设计模式

  

图4 炮孔装药

  

图5 起爆方式

  

图6 爆破动画演示

2.6 爆破影响范围

通过爆破数值模拟可以计算出飞石距离(m)、爆破振动影响(cm/s)、大块率(%)。这些爆破影响数据可做为安全生产的依据,是传统人工设计无法获得的。如果这些爆破影响数据,不满足安全生产需要,可调整爆破设计参数,重新计算爆破影响数据,简单方便。

2.1 内源性细菌的除去 SD大鼠40只,用普通饲料喂养1周。在大鼠饮用水中加入氨苄西林2.4 mg∕mL、链霉素0.5 mg∕mL,除去大鼠口腔内的内源性细菌,连续3 d。第3天用棉签取大鼠口腔唾液,接种在TPY固体培养基上,37℃厌氧培养48 h,观察口腔内细菌生长情况。实验大鼠从第3天开始至实验结束都喂养致龋饲料2000#。

2.7 最终报告

在爆破设计中选择确定真实的爆破边界线,确定爆破量、爆破器材消耗量及爆破成本,这些都以最终报告形式自动生成,无需人工查询预算成本再累加计算,爆破实体见图7。

  

图7 爆破实体

3 矿山爆破应用实例

3.1 齐大山铁矿采场概况

辽宁省鞍山地区的铁矿床受鞍山穹隆的控制,从樱桃园、齐大山经胡家庙子、西大背、关门山、大砬子、眼前山、谷首峪越过千山花岗岩占据的部位,由西北向弧形弯曲,转为与大孤山、黑石砬子、东鞍山、西鞍山相连,构成围绕铁架山的半环形分布。齐大山铁矿位于图8齐大山处。

  

图8 鞍山地区铁矿分布简图

从爆堆揭露的岩块观察,清晰地反应出采用Surpac爆破设计模块设计后的区域大块率明显降低,可见爆破质量得到明显改善,见图9~10。

现执行爆破设计参数,齐大山铁矿段高13,15 m,双并段开采时,一次爆破段高为26,30 m,孔径 310 mm,超深 1.5 m,填塞长度 4 m,孔距 7 m,排距8 m,前排抵抗线7 m,爆破时不根据矿、岩类型划分爆破区域。爆破质量主要问题是存在根底,大块率高,达到7%~10%;爆破飞石距离、爆破振动影响无法控制,对采场边坡、建筑物、设备造成损坏。

3.2 矿、岩类型

矿石按自然类型分有磁铁石英岩、赤铁石英岩和假象赤铁石英岩,岩石上盘以千枚岩为主,下盘以玄武岩为主。

矿石的单轴抗压强度为213.83 MPa,岩石混合岩的单轴抗压强度为38.83 MPa,岩石玄武岩的单轴抗压强度为103.75 MPa。

3.3 应用实例

将Surpac软件爆破设计模块应用于齐大山铁矿最低水平的开段沟生产中。将齐大山铁矿大量的参数数据如上所述输入软件中,调整各爆破设计参数及使用逐孔起爆参数优化功能。通过预测爆破影响范围指标(单方向平均值最大),来预测爆破设计的爆破效果,见表1。

 

表1 预测爆破影响范围指标(单方向平均值最大)

  

指标类型 飞石距离/m 爆破振动影响/(cm·s-1) 大块率/%数值 87.5 20 4.5

在爆破现场进行爆破测试,获得3个测点的爆破影响范围指标(单方向平均值最大),见表2。对比表1和表2,预测数值与实际数值两者的差距在10%以内。

 

表2 实际爆破测试数据的单方向平均值最大统计表

  

测点 指标类型 飞石距离/m 爆破振动影响/(cm·s-1) 大块率/%1 数值 95 22 5 2 数值 82 19 5 3 数值 92 21 4

齐大山铁矿是鞍钢集团铁矿石原料生产基地之一。矿区铁矿开采可以追溯到1914年,当时的开采对象是富矿,采用地下开采方式,1945年停采。解放后,上述地采坑道恢复生产,但又相继于1965年和1967年闭坑。矿区露天开采贫铁矿始于1969年,1970年投产,1975年正式建成大型露天矿[7]

  

图9 未经数值模拟设计的爆堆

  

图10 经数值模拟设计的爆堆

4 结论

(1)使用矿业工程软件Surpac爆破设计模块进行数值模拟爆破设计,操作简单容易,易学易懂,提高了工作效率,降低了工程技术人员的劳动强度,且可建立健全爆破数据库。

目前我国地方性院校的人才培养主要以服务于地方区域经济发展为主要目标,其师资配置也主要是以服务于这一目标的师资水平。从事国际贸易实务教学的教师接触实践的机会本身并不多,而同时又具有法律英语实践经验的教师更少。教师本身就缺少法律英语实践经验,不仅严重削弱教学质量,而且也很难传授实践经验给学生。即便是已经开设了法律英语课程教学的院校,其法律英语教学活动也缺少有效的实践性环节的安排,实践教学活动基本流于形式,学生在学习过程中不能获取相关的国际贸易法律实务技能训练,毕业后也很难胜任跨国的贸易纠纷处理实务。

她叫林岚,或许叫凌岚,凌宇生的另一私生女。但是她的真实身份已经不重要了,从此以后,她就是凌安安,就是那个继承凌宇生大笔遗产让众人羡慕的私生女。

(2)通过计算爆破后大块率,可以预测爆破质量,如果预测爆破效果不满足生产要求,可以调整各爆破设计参数,降低大块率,并可降低处理大块成本,提高生产效率。

(1)空间位置管理需要采用矢量数据结构。在地理位置表述时,矢量数据具有精确度高、数据量小的特性,以方便全面系统的阐述空间位置关系,对于数据图形、属性及数据恢复均能在短时间内实现,其具体格式如图4。

参考文献:

21世纪以来,随着中国成为世界第二大经济体,中美关系进入新阶段,“修昔底德陷阱”这一命题越来越为人们所熟知,引起了中美政界、学界的广泛关注,甚至进入两国的官方语汇,但也存在大量的争论。

[1]王青,史维祥.采矿学[M].北京:冶金矿业出版社,2007.

[2]汪惊奇,邱朝阳.基于surpac软件的露天爆破设计[J].铜业工程,2014(2):36-37,46.

5.综合防病。秋季既为鱼类最佳生长季节,同时也是最易感染病害的时期,一旦鱼病发生,传染极快,损失极大,故应抓好鱼病预防工作。①清塘消毒:在鱼类投放时期可用生石灰清塘,干法清塘亩用生石灰60~75kg,带水清塘则按每米水深用生石灰125~150kg。②鱼种消毒:鱼种放养前以2%~3%食盐水溶液浸体消毒。③定期防病:每月用生石灰消毒池水一次,水深1m亩用生石灰10~20kg,或亩用硫酸铜300g和硫酸亚铁125g兑水全池泼洒。④有病早治:秋季鱼类暴发性出血病、烂鳃病、肠炎病及锚头鳋病等发病率高,所以,发现鱼病,及时请专业技术人员正确诊断,对症下药,不可讳疾忌医,终酿苦果。

2.4 大鼠肝癌组织中CD4+CD25+Foxp3+Treg的表达 经DC疫苗处理后的肝癌大鼠肝癌结节中CD4+CD25+Foxp3+Treg的表达要显著低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表4,图3(封二)。

[3]邓鹏宏,王海龙,孙运峰.弓长岭露天铁矿爆破方案的模拟优选[J].金属矿山,2016(5):6-10.

[4]白润才,邓超,刘光伟.露天矿爆破设计三维可视化系统[J].2014(9):116-120.

[5]兰振.计算机辅助软件在露天矿爆破设计中的应用[J].中国钼业,2017,41(2):16-20.

[6]Gemcom(金康)国际软件公司.GEMCOMSURPA矿业软件帮助文档[M].北京:Gemcom(金康)国际软件公司,2008.

[7]王瑜.基于地质统计学的关宝山铁矿品位模型基础储量估算[J].盐城工学院学报,2016,29(3):40-44.

 
王瑜,戴兴宇,赵俊英,董训波
《宁夏工程技术》 2018年第01期
《宁夏工程技术》2018年第01期文献

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