破碎岩层中隧道爆破的装药设计

为了提高破碎岩体中隧道爆破的爆破效率,并做到最大限度降低爆破对隧道围岩的损伤,有效保护隧道围岩稳定性,对破碎岩层中的隧道爆破装药设计进行了研究.分析了炸药品种选择,装药量确定,装药结构,以及周边眼起爆方法及相应的参数计算方法.结果表明,采用低爆速炸药进行爆破,并针对所用炸药品种进行爆破参数确定,采用空气柱间隔装药,周边眼实行隔炮眼分段起爆,并进行相应周边眼参数设计等有利于获得良好的爆破效果.本文方法对加快隧道施工速度,同时降低爆破引起的隧道围岩损伤,有效保护隧道围岩具有参考价值.     

爆破振动对海底隧道覆盖岩石的损伤研究

海底隧道掘进爆破开挖岩石的过程中,爆破振动必然会对隧道覆盖岩石造成损伤和破坏,危及隧道施工安全.阐述了质点峰值振动速度临界值作为爆破围岩损伤的判别标准和作用于炮孔壁上爆炸脉冲荷载计算公式.以青岛胶州湾隧道为背景,采用Abaqus软件,对周边眼爆破振动的覆盖岩石动力响应进行数值模拟,并对计算结果按照最小二乘法进行拟合,得到覆盖岩石质点峰值振动速度衰减公式.按质点峰值振动速度判别标准计算出了周边眼爆破引起的覆盖岩石损伤范围仅为0 358 1 m.研究表明采用低爆速炸药、不耦合间隔装药光面爆破技术, 爆破对海底隧道覆盖岩石损伤范围较小.     

炸药破碎岩石能量利用率的研究

以爆炸动力学理论和岩石断裂理论为基础,分析了岩石爆破中的能量平衡问题,并给出了炸药破碎岩石能量利用率的计算方法,理论分析表明,平均爆破块度随岩石的单位表面能的增加而增加,计算结果表明,炸药破碎岩石能量利用率仅占炸药总能量的百分之十左右.     

台阶爆破模型试验下破碎岩石抛掷速度规律分析

为了研究台阶爆破破碎岩石抛掷速度的主要影响因素与变化规律,采用量纲分析法确定破碎岩石抛掷速度的主要影响因素,并借助高速摄影系统与台阶爆破模型试验研究不同影响因素下破碎岩石抛掷速度的变化规律.结果表明：破碎岩石抛掷速度的主要影响因素为炸药单耗、最小抵抗线与炸药量的关系(W³/Q)和不耦合系数,抛掷速度对炸药单耗最为敏感,W³/Q与不耦合系数次之;高速摄影图像显示,当爆破作用时间为0.5 ms时,台阶自由面岩石出现位移,当爆破作用时间为2.0 ms时,在爆炸应力波作用下,台阶自由面出现裂缝,破碎岩石的运动形态可分为鼓包运动阶段与抛掷运动阶段,二者之间存在明显的过渡阶段;炸药单耗、W³/Q、不耦合系数与抛掷速度间存在明显的非线性关系,抛掷速度随炸药单耗的增加呈指数函数递增,且存在临界炸药单耗使破碎岩石的抛掷速度出现激增,抛掷速度随W³/Q、不耦合系数的增大呈幂函数递减.     

再生顶板破碎岩石胶结体力学特性实验

本文以州景矿破碎巷道围岩为例,通过室内试验研究破碎岩石在胶结后的强度特性,利用RMT-150岩石力学实验系统对试件进行单轴压缩试验,并分析其影响因素,制作了破碎岩石重组水泥胶结试件。结果表明:胶结对破碎岩石的结构和强度特性具有显著影响,胶结后的破碎岩石抗压强度显著提高,被胶结的块体强度和破碎程度是影响胶结体强度的主要因素;被胶结的块体单粒径、粒径级配对胶结体强度有明显的影响,抗压强度随岩块粒径大小的变化而变化。通过对不同条件下破碎岩石的胶结体强度影响因素进行分析,为州景矿再生顶板支护研究提供参考依据。     

基于ALE算法的隧道开挖爆破振动特性数值分析

基于ANSYS/LS-DYNA软件,分析隧道开挖过程中爆破振动对围岩及初期支护的影响.为了使数值模拟能够真正反映实际情况,采用更精确合理的爆炸数值计算方法:利用软件内置炸药模块和状态方程模拟爆破荷载的作用,并采用ALE算法模拟炸药与岩石之间的接触关系.在ALE算法中,为防止爆炸过程中网格的过分畸变给结果带来不利影响,将炸药定义成流体.分析结果表明:应力、速度均在爆炸发生的极短时间内达到峰值,而后迅速衰减,10ms后达到稳定状态.上台阶爆破在围岩拱顶处产生的水平振速峰值为下台阶爆破的6倍左右,在拱脚位置约为0.88倍;上台阶爆破在围岩拱顶处产生的竖直振速峰值为下台阶爆破的8倍左右.下台阶爆破在围岩拱顶处产生的应力峰值是上台阶爆破的1/5,在拱脚处相差不大;同一位置,初期支护结构质点振速峰值与单元应力峰值均比围岩大.     

深孔水压爆破的数值模拟研究

利用LS-DYNA对深孔水压爆破过程进行了数值模拟,比较了水介质不耦合的深孔正反起爆以及不同炸药等因素对岩石作用效果的影响。结果表明,反向起爆的深孔爆破效果优于正向起爆,有利于自由面附近岩石的破碎,并且延长爆生气体压力作用时间约10%;梯-黑炸药对岩石同一位置质点的径向位移比TNT高出11%,炸药的能量越高,对岩石的破碎效果也越好。     

炸药破碎岩石能量利用率的研究

以爆炸动力学理论和岩石断裂理论为基础,分析了岩石破中的能量平衡问题,并给出了炸药破碎岩石能量利用率的计算方法。理论分析表明,平均爆破块度随岩石的单位表面能的增加而增加;计算结果表明,炸药破碎岩石能量利用率仅占炸药总能量的百分之十左右。     

改善原地溶浸工艺中矿石破碎质量的力学机理

通过改善矿石的破碎质量,提高矿堆的渗透性,使原地溶浸法开采稳固性和渗透性极差的低品位铜镍矿石成为可能.依据矿石中缺陷存在的情况,应用断裂动力学和损伤力学的观点,着重分析了爆炸应力波能量加载对矿石破裂、损伤行为产生的影响;对矿石块体中贮存爆破动能加载,致使块体产生破裂或损伤的行为进行了探讨.此外,对浸蚀裂解与作用在爆堆上的地压能在破裂或损伤过程中所起的辅助作用进行了讨论.给出了应用中深孔挤压爆破技术,原地崩落低品位铜镍矿石,形成溶浸矿堆的一些相应相关技术参数.分析结果表明采用合理的爆破技术,可以改善应力波和爆破动能的加载条件,能提高矿石块体的破碎质量及累积损伤程度;借助于浸蚀裂解与地压能的作用,可进一步改善堆浸矿石的块体分布,提高溶浸液与有用组分的接触和被浸出的机会.     

管棚超前支护隧道掘进周边控制爆破方法

为了改善松软岩隧道,采用管棚超前支护条件下的周边爆破效果,分析了隧道开挖周边爆破效果差的原因,以及改善周边控制爆破效果的方法。研究表明:周边眼及二圈眼应以较大角度向外倾斜钻进,通过按光面爆破要求进行二圈眼爆破参数设计,实行间隔炮眼不等装药,间隔分段起爆等,可为周边眼爆破创造良好条件;进一步得到了相应的二圈眼和周边眼爆破参数确定方法,有助于达到充分利用炸药能量,降低周边控制爆破对隧道围岩的损伤,实现良好的周边控制爆破效果;算例表明:二圈眼间距和最小抵抗线均小于周边眼的相应值,计算结果与工程实践相符。对提高松软岩石的爆破施工效率有参考价值。     

论岩巷掘进的掏槽和光爆问题

结合岩石爆破破碎理论、对岩巷掘进中深孔光爆几个较为关键的技术问题,特别是掏槽爆破和光面爆破进行了较为细致地分析和研究,推荐了较为合理的掏槽形式和掏槽参数、光爆装药和光爆参数,提出了较为合理的起爆延迟间隔时间。     

基于有效保护围岩的定向断裂爆破参数研究

对岩石周边爆破进行深入研究。指出了光面爆破不可避免造成围岩损伤的不足，提出了采用定向断裂爆破技术是降低围岩爆破损伤的有效方法：进而，依据现有的定向断裂爆破原理，导出了定向断裂爆破的预裂纹长度、炮孔装药量与炮孔间距的计算式：最后，结合工程算例对这些爆破参数之间的关系作了分析。表明：计算结果与所得结论以工程实际相符，有参考价值。     

爆破载荷作用下围岩裂隙发展特征试验研究

为研究爆破载荷条件下围岩损伤范围与裂隙扩展行为问题,以云南红河州咪的隧道爆破开挖为背景,通过理论分析与室内模型试验分析方法,以Froude比例法建立爆破载荷作用下裂隙发展试验模型,分析爆破载荷作用下围岩试样的动态力学与裂隙发展趋势.结果表明:通过对空气间隔装药孔壁压力计算得到应力波作用下裂隙范围计算公式,同时基于爆生气...     

柱状装药爆破的岩石压碎圈与裂隙圈计算

利用Mises强度准则,并考虑岩石三向受力及其强度的应变率效应,导出柱状药包爆炸在岩石中引起的压碎圈与裂隙半径的计算式,进而对周边控制爆破的单孔装药量进行探讨。对于常见的岩石种类,计算式能取得与爆破实际相符的结果。     

不耦合装药结构对岩石爆破的影响

为了研究不耦合装药结构对爆破效果的影响,在实验室中采用水泥砂浆模型对不耦合装药结构进行了模型实验,并对爆破块度和爆炸应力波进行筛选及统计与测试分析.采用AUTODYNA有限元分析软件对不耦合装药结构爆炸应力波在岩石传播过程中粉碎圈、裂隙形成进行了数值模拟研究.模型实验研究表明,不耦合装药结构可提高炸药能量利用率及改善爆破块度分布;数值模拟结果显示,炸药和炮孔壁之间的间隙可以改变应力波在炮孔壁上的加载率,延长了应力波和气体的作用时间,显著地降低了粉碎圈厚度,提高了炸药能量的利用率和爆破的效果.     

铁铊控爆解体的装药量计算

作者将钢铁冶炼厂的铁铊在控爆解体时所取得装药量与被爆体截面大小关系的原始数据,采用数理统计原理,进行回归分析后总结出装药量计算式,并在理论上作了方差分析。结果表明置信度高。据此,在实践上作了施爆,证明使用可靠、效果良好。     

岩石爆破破坏原因研究的立足点剖析

过去，人们常以无自由面和单自由面条件下的单个球形药包爆炸为基础对岩石爆破破坏的原因进行研究，并试图用由此而导出的理论解释条种不同的爆破现象。结果，不仅没有导出具有普适性的理论，相反，还造成多种理论并存的局面。其实，不同形式的爆破，其致破应力、破坏过程和破坏结果等都是不完全相同的，只有分别从不同爆破的特殊性出发，才能导出与其适应的正确理论。     

围岩损伤控制爆破数值模拟研究

为研究不同结构装药周边孔爆破对围岩损伤的影响规律,采用数值模拟方法开展了研究工作. 模拟结果表明,从获得良好爆破效果和降低围岩损伤的角度来看,在4种装药结构中,水+切缝管的效果最好,空气介质耦合时最差,中间依次为水介质耦合、空气+切缝管的装药结构. 因此在实际工程中,周边孔采用水+切缝管的装药结构,可适当增加炮孔间距或减小装药量,取得与其它装药结构相同的周边爆破效果,尤其对于松软破碎岩体爆破效果更加明显. 同时水的存在对于工作面的降尘和防止瓦斯爆炸等灾害事故的发生也具有一定的作用. 数值模拟结果与试验结果所得结论一致.      

岩石巷道周边双向聚能定向断裂控爆技术

传统光面爆破法受原理本身的局限应用效果不佳。针对这一情况,基于聚能爆破原理,采用ANSYS/LS-DYNA软件对无限岩体中的柱形药包爆破进行数值模拟。根据爆破特性,选取塑性炸药,采用高能炸药燃烧模型、Johnson-Cook塑性材料模型及切缝聚能爆破的定向断裂爆破方式。结果表明:聚能爆破比传统光面爆破形成的岩石裂缝长,裂纹增长率为91%～117%。根据东保卫煤矿地质条件,将PVC聚能被筒作为双向聚能爆破装置,确定技术参数。工业实验结果证明,双向聚能定向爆破有效提高了岩石巷道成型质量及巷道掘进速度,经济效益良好,具有推广应用价值。