煤炭工程

作者：王浩,李祥龙,胡涛,李昊明,周宇,王小平

单位：1. 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 6500932. 云南省教育厅爆破新技术工程研究中心，云南 昆明 6500933. 河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 4540004. 国能准能集团有限责任公司 哈尔乌素露天煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 0103005. 金川集团镍钴股份有限公司 三矿区，甘肃 金昌 737100

关键词：煤岩破碎效率 , 柱状药包, ,爆破漏斗试验 , 煤岩损伤演化 , 数码电子雷管,

基于柱状药包爆破漏斗理论与相似准则,开展了煤台阶单孔变孔深、变孔距爆破漏斗系列试验设计，获取了试验条件下煤岩体的关键爆破参数，包括弹性变形能系数、临界深度比、最佳埋深比以及合理孔间距等。依据柱状药包平方根相似律进行推导，得出在孔径为200mm的工况下，最佳排距为7.60m，最佳孔间距为8.38~10.44m。结合类似工程经验和现场实际情况，对孔间和排间距进行优化，最终确定孔间和排间分别为9m和8m。运用ANSYS/LS-DYNA构建二维数值模型，对42ms×65ms、42ms×100ms两种延期时序下煤岩损伤演化规律与应力波传播特性进行定量表征。在此基础上，揭示延期时间对破碎均匀性的控制机制，即：42ms×100ms的组合通过应力波叠加，能够显著扩展裂隙网络，使有效破碎区面积更大，进而提升煤岩破碎的均匀性。现场工业试验结果显示，在优化时序下爆堆形态呈缓坡状，爆堆高度适中，自由面可见贯穿的裂纹，松散程度合适，大块率降低。相较于42ms×65ms的延期时间组合，电铲作业效率提高约10%，该结果与数值模拟研究结果相吻合。该研究成果从能量匹配与波动干涉角度出发，完善了柱状药包爆破参数设计理论，为露天煤矿高效开采提供了兼具科学性与经济性的工程解决方案。

来源：2025年第9期

《煤炭工程》期刊编辑部

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