基于高速摄影技术爆破鼓包运动规律的研究

为研究球形药包爆破漏斗实验中自由面鼓包运动规律,采用能够较好模拟现场岩土的相似材料制作了一组水泥砂浆模型进行了爆破漏斗实验,利用高速摄影系统记录了模型在球形药包作用下自由面的鼓包运动,得到了鼓包运动轮廓、鼓包表面中心位移和速度分布.结果表明:鼓包表面中心在速度分布上呈现出加速-匀速-二次加速-减速的特征,鼓包上升到约1.5倍抵抗线后,抛体按照弹道运动规律进行抛掷.      

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.     

基于高速摄影的台阶爆破坡面鼓包运动规律研究

为了研究高台阶抛掷爆破台阶坡面速度场分布规律以及实现对最大抛掷速度和最远抛距的预测,以相似理论为基础,基于台阶模型试验相似准则,在试验场按相似材料配比浇筑了5个以黑岱沟露天煤矿为原型的相似材料台阶模型,并进行了单排孔台阶模型爆破试验.基于高速摄影观测结果,得出台阶坡面鼓包中心运动速度呈现出加速-匀速-二次加速-减速"的特征,并基于相似理论预测出高台阶抛掷爆破中抛体的最远抛距为108.11 m,最大抛掷速度为24.01 m/s.     

炮孔装药分段爆破的模型试验研究

同等药量、不同起爆方式的单孔爆破漏斗模型试验研究证明:炮孔装药采用分段微差爆破可增大爆破体积,提高破岩深度、改善破碎块度。本文初步探讨了孔内装药分段爆破一些主要参数的设计方法。     

特大断面隧道倒T型掏槽爆破研究与应用

提出特大断面隧道倒T型掏槽爆破方法,并分析了该方法的爆破原理.以龙南隧道为工程背景,利用数值模拟对比分析了现场单楔形掏槽爆破方法与倒T型掏槽爆破方法的爆破效果,并将倒T型掏槽爆破方法运用到工程实践.研究结果表明:在掏槽爆破作用下,距炮孔底部1/4位置处爆破形成的破碎范围最大,当掏槽孔爆破时该位置受爆破作用影响最大;倒T型掏槽爆破成腔体积大于单楔形掏槽爆破成腔体积.除自由面附近的单元外,倒T型掏槽爆破作用下单元有效应力约为单楔形掏槽方式爆破作用下同一位置单元有效应力的4倍.在自由面附近,两种掏槽方式爆破产生的有效应力接近.现场试验炮孔利用率平均为90.2%,炸药单耗由试验前的0.78 kg/m~3降低到0.75 kg/m~3,光面爆破效果提高,加快了现场施工进度,节约了施工成本.     

栗木山隧道层状硬岩掘进控制爆破技术

岩体中的节理会造成爆炸应力波的耗散和泄露,从而影响爆破效果。平罗高速栗木山隧道围岩以Ⅲ、Ⅳ级为主,岩层中厚层状、质地坚硬,因水平节理的影响施工过程中易出现炮孔利用率低、周边超欠挖现象。通过采用楔形加直眼混合掏槽形式、合理布置炮孔、控制单孔装药量、周边孔采用空气间隔装药结构等措施,增强掏槽爆破能量而控制周边孔、二圈眼的装药量,减少了节理面附近的岩体过度破坏;同时严格按设计爆破图表施工,提高了炮孔利用率和光面爆破半孔率,研究取得了良好的爆破效果。     

边坡分段装药炮孔的压力变化与爆破效果

具有分段装药结构炮孔的缓冲孔爆破是边坡控制爆破方法之一。通过对分段装药炮孔中填物的轴向压缩运动分析。计算出了爆破作用初期炮孔压力随时间的变化关系。缓冲单孔和普通单孔的台阶爆破漏斗试验,以及带缓冲孔的爆区和普通孔生产爆区爆后的坡面裂隙调查都证明了,由于分段装药缓冲孔的初期压力较低,减轻了对孔壁的破坏,对边坡的完整及稳定大有好处。     

井下积水对下山巷道爆破震动的影响研究

下山巷道掘进过程中,巷道岩石爆破为含水爆破作业。利用爆破动力学和岩石力学理论,通过对爆破装药的合理简化,深入研究了含水裂隙岩体中的爆破地震效应及飞石抛掷特性。针对爆破震动特性进行了理论计算,并和测试结果进行了对比,计算结果与现场实践吻合较好。结果表明:随炮孔含水量的增加,炮孔壁质点速度呈增大趋势,爆源处爆破地震效应相对略有增强,且传播较远,但是震动速度的增长趋势比无水爆破时缓慢,距爆源远处地震效应减弱。由此可见,岩体中含水爆破能有效地降低爆破地震效应,对预防和减少爆破灾害具有一定的指导作用。     

水胶药柱深孔预裂爆破弱化综采面硬岩断层分析

针对采煤工作面开采路径中存在坚硬岩石断层、采煤机直接破碎岩石效率较低的问题,采用自制远距离传爆水胶药柱,通过数值模拟分析,设计合理的爆破参数,进行深孔预裂爆破。结果表明,该药柱远距离传爆性能可靠,当爆破孔孔径为75mm,装药直径为63mm时,破碎半径为0.4～0.5m,裂隙半径为0.5～1.0m。当相邻两炮孔之间的距离为1.6～2.2m时,深孔爆破后岩石中的损伤裂纹扩展,达到了采煤机破碎岩石的要求,为综采工作面顺利通过硬岩断层提供了保证。     

煤矿工程岩石巷道爆破技术研究

结合岩石爆破破碎理论和工程实践,从影响凿岩爆破效果等诸因素出发,对影响岩卷掘进中深孔爆破掘进速度和卷道质量的炮鼠深度、掏槽爆破和光面爆破等若于技术问题进行分析和研究,提出合理的掏槽形式和参数。     

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.      

基于结构模态的纵向采空区群爆破动力响应

构建纵向采空区群离散多自由度动力响应模型,提出基于结构模态的空区群爆破动力响应分析方法.针对某金矿工程实例,对该方法进行检验分析.结果表明:该方法计算结果可直观反映采空区群内部岩体的位移与速度响应规律,揭示岩体爆破动力响应特性,与数值模拟结果趋于一致;受内部阻尼作用,岩体作减幅振动,振幅逐渐衰减至0;在爆破荷载施加位置,岩体响应强度最大,随着与爆破作用点之间距离增大,响应强度呈减弱趋势.结构模态分析方法可大幅缩短计算时间、提高计算效率,为岩体的动力响应研究提供了一种新方法.     

基于粒子系统的爆破烟尘运动的模拟研究

在对爆破烟尘源及其特征分析的基础上,通过质量通量、动量通量、浮力通量分析,加之闭合假设,建立了描述爆破烟尘运动的数学模型,基于粒子系统对爆破烟尘的冲击运动、蘑菇云运动和扩散运动的烟尘云形状进行模拟研究,编制出BSMS模拟软件,实现了对爆破烟尘运动实时模拟.     

光面爆破效果BP神经网络预测

介绍了BP神经网络的基本原理，基于Matlab工具箱建立了预测光面爆破效果神经网络模型，从岩石力学性质，周边爆破参数两个方面对光面爆破效果进行分析和预测。为了加快神经网络模型的收敛速度。增强其跳出局部极小点的能力，采用了附加动量法和自适应学习速率结合的方法对网络进行训练，利用该模型对光爆效果进行了预测。取得了很好的效果。     

掏槽爆破中颗粒的受力分析

借鉴工业生产中的两相流动方法研究掏槽爆破中的颗粒运动规律。结合掏槽爆破中气－固两相流动的实际情况,研究了岩渣颗粒在复杂情况下的受力机理,讨论了这些不同因素对掏槽爆破的不同作用,并据此对掏槽过程进行了分析。     

多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征

为研究多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征,建立考虑扰动效应的时效损伤本构模型.二次开发扰动效应的时效损伤本构模型,并建立数值模型验证了开发程序的正确性.将本构模型应用于深部巷道多次爆破开挖的数值模拟中,研究围岩累积损伤演化特征与破裂特征.结果表明：地应力对巷道围岩爆破累积损伤有抑制作用,地应力越大,抑制作用越明显;围岩的损伤程度随爆破扰动次数的增加呈现非线性累积特征,围岩损伤范围也随着爆破荷载作用次数的增加而扩大;巷道围岩近区在多次爆破荷载作用下损伤严重,巷道围岩表层出现破裂现象.     

基坑爆破施工对邻近建筑物的动力响应研究

以深圳地铁某车站基坑开挖遇硬岩爆破施工为工程背景,分析了基坑爆破开挖对邻近建筑物的震动加速度及速度响应规律。结果表明:爆破施工引起会引起邻近建筑物的震动,建筑物的最大震动响应出现在炸药爆破过程中,随后逐步衰减致稳定。震动沿建筑物各个方向的响应增长或衰减情况有所差异,震动响应随着程高增加而增大,随着水平X方向距离和水平Y方向距离增加而减小;且水平Y方向响应衰减程度大于水平X方向;该建筑物各个监测点的震动速度均在工程安全规定范围内,在车站基坑爆破过程中处于安全状态。