金属矿山

作者：王伟,李亚东,郑永香,尹超,李朝博,路小茜,周星宇

单位：1.石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北 石家庄 050043；2.石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室，河北 石家庄 050043；3.石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050043；4.石家庄铁道大学河北省金属矿山安全高效开采技术创新中心，河北 石家庄 050043；5.河北省应急管理科学研究院，河北 石家庄 050051

关键词：CO2相变爆破,爆破增渗,CFD,泄能头,RNG k-ε湍流模型,数值模拟,

基金：国家自然科学基金项目（编号：51979170，U1967208）；河北省自然科学基金项目（编号：E2021210128，E2021210036）。

采用CO2相变爆破代替传统炸药爆破作为输入能量，对低渗砂岩铀矿层进行“爆破增渗”物理改造，对于提高我国天然铀产量具有十分重要的意义。目前工业化生产的CO2致裂器主要针对煤岩开采等领域设计，在爆破增渗工况中适应性不佳。为此，对传统致裂器泄能头进行多孔设计、平衡各泄气孔压力，为设计出针对爆破增渗领域的“各气孔压力大且均匀”的致裂器提供理论参考。以RNG k-ε湍流模型为理论基础，基于计算流体动力学（CFD）对致裂器泄能头部分进行了数值仿真试验，分析了泄能头内的气体流动规律及压力分布特征，探讨了位置关系和孔径特征两个因素对泄气孔压力变化的影响规律。结果表明：为保持气孔压力的稳定输出，对称式分布的泄气孔优于交错式分布的泄气孔布置；同时，泄气孔直径设置为由首部至端部递增的非均匀式，可有效降低各气孔之间的压差。上述分析进一步表明：非均匀对称式的泄能头类型更符合爆破增渗的需求。

来源：2022年第07期

《金属矿山》期刊编辑部

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