摘要
面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，煤炭资源的开发使用受到限制。但是绿色转型是一个过程，以煤炭为主的能源结构短期内着实难以改变。需要在保证日常生产生活中不受影响的基础上实现节能减排，增产提效。露天开采具有资源回收率高、安全条件好、劳动效率高、生产规模大等优点，符合我国当前能源转型阶段的需求。现有的开采程序还是穿孔-爆破-采装-运输-排弃五大开采工艺环节，进行生产优化仍需从此方面入手。对露天煤矿的爆破方式加以优化，可以提升爆破效果、减少炸药单耗，轻易实现成本的大幅度降低，实现节能提效的目的。水介质爆破是提高露天矿岩爆破效果的一个潜在研究方向，况且水介质爆破藉由在炮孔内部存在水介质的特殊性，能在爆炸中提高爆破能量利用率的同时产生一些化学反应、物理反应，使因爆破产生的二氧化碳、有害气体等减少，具有实际工程意义。 本文从水介质的力学特征出发，详细分析了其在爆破过程中起到的作用：传递作用、水介质换能作用、气泡脉动现象及“水楔”作用，表明若在爆破中引入水介质将会对爆破起到良性作用，产生较好的爆破效果，具有一定的工程应用前景。而针对实际工程中的天然含水炮孔孔和干燥炮孔的问题，分别对其装药结构进行研究，借助TrueGrid/LS-DYNA有限元分析软件对爆破的动态过程进行模拟，研究孔周、边坡上的最大主应力变化及岩体破碎程度，然后结合实际矿山生产状况进行了爆破现场试验，最后借助AHP-模糊综合评价法对现场试验的爆破效果进行评价，验证改良的装药结构具有可行性。共得到如下结论： （1）在天然含水孔中，随着炮孔中水量的增多，作用在岩体上的最大主应力越大，破碎程度也越高，在实际工程中可以考虑进行不处理岩体中的水介质直接进行水介质不耦合装药。 （2）在干燥炮孔中，利用水介质换能作用在炮孔内部装填水介质，以期水介质换能作用对爆破效果的提升来达到减少装药量的目的。通过数值模拟表明了此种方案具有一定可行性，最佳方案为在炮孔内1/3、3/4处添加水介质，其次为在炮孔内2/3处、炮孔内1/3、9/10处部装填水介质。 （3）在试验矿山中进行了干燥炮孔的水介质爆破，验证其是一种优秀的装药方案，在控制块度、节省爆破成本方面有着突出表现，能够很好的提升爆破质量，具有良好的爆破效果。
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