光面爆破破岩机理的研究

本文着重论述光面爆破破岩的作用力、岩体内应力衰减的规律、相邻炮孔间形成贯通裂缝的机理,并对炮孔装药量和炮孔间距提出了计算方法。     

过大落差断层深孔预裂爆破合理孔距研究

针对新巨龙煤矿2302N工作面过大落差断层问题深孔预裂爆破合理孔距进行研究。基于相关研究,阐述了深孔预裂爆破裂隙区的作用机理和发育规律,分析了深孔预裂爆破裂隙区的计算方法,提出了根据深孔预裂爆破裂隙区贯通并部分重叠确定孔距的方法;通过数值模拟,分析了爆破后裂隙区的扩展和重叠情况,结合理论计算最终将试验区炮孔间距确定为1.5 m。经现场试验。取得了较好的爆破效果,验证了选取孔距方法的合理性,极大提高了工作面过断层的效率。     

试谈浅孔断裂控制爆破裂纹扩展的长度

本文分析了当前炮孔爆裂纹扩展长度理论计算方法和现状,介绍了采用高速转镜分幅相机和美国爱泰宝相机记录岩石与国体介质爆破裂纹扩展长度实验的结果,列举了不同爆破方法的裂纹扩展长度及其爱影响的因素,推荐算炮孔径爆破向裂纹生成数量的计算公式和实验结论。     

地应力及岩石抗拉强度对双孔爆破的影响

为研究地应力和岩石抗拉强度对爆破效果的影响,本文利用颗粒流程序（PFC2D）开展数值模拟实验,用单孔爆破实验效果验证了模型的合理性。考虑炮孔间的相互影响,从裂纹形态、应力场及能量场三个角度来分析双孔爆破实验结果。结果表明:（1）双孔爆破在地应力为40~60 MPa时裂纹才会受到明显的抑制作用,当地应力小于40 MPa时,随着地应力的提高,平行于炮孔方向的裂纹受到的抑制作用较小,而垂直于炮孔连线方向的裂纹受到抑制作用较大。（2）地应力在0~5 MPa时,摩擦能和动能衰减最严重;地应力在20~40 MPa时,岩体内部应变能峰值最高。（3）抗拉强度每增长10 MPa,裂纹数量会减少约80%,同时,岩石抗拉强度对能量场的影响也较严重。     

基于相场法的岩石三点弯曲细观破坏数值模拟

岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通等行为是研究岩石变形、强度及稳定性的关键力学问题,通过数值方法预测和分析裂纹扩展行为具有重要意义。相场法在严谨准确的理论框架内,克服了传统断裂力学理论及数值计算方法显式追踪裂纹面的挑战,能很好地模拟裂纹起裂、扩展、分叉和多裂纹相互贯通。本文通过裂纹扩展主要区域建立了能够反映岩石内部细观结构的多尺度模型,利用相场法从细观力学尺度预测和分析了岩石三点弯曲时内部裂纹的起裂、扩展和贯通的破坏过程,分析了矿物颗粒的位置分布和能量释放率等参数对裂纹扩展行为的影响规律。通过与室内岩石三点弯曲宏观和细观试验对比分析,结果表明,相场法能够很好地模拟和预测具有复杂细观结构的岩石内裂纹的萌生、扩展和贯通的破坏过程。     

用动光弹方法研究与光面爆破机理有关的几个问题

作者用多火花动光弹仪记录了炸药爆炸后光弹模型中裂缝产生、扩展和贯穿的动态过程以及驱动裂纹扩展的应力场的动态应力条纹。根据实验结果分析和讨论了与光面爆破机理有关的几个问题:(1)炮孔用围裂纹的产生与扩展,(2)相邻炮孔同时起爆时炮孔之间裂缝的贯穿,(3)起爆时差对炮孔之间裂缝贯穿的影响。为深入研究光面爆破机理提供了新的实验方法和实验依据。     

水下深孔爆破岩石裂纹扩展及损伤规律

由于水下环境的隐蔽性，水下爆破效果及其对周围的影响具有不可预见性。基于LS-DYNA数值模拟，分析了单孔水下爆破对岩体的损伤及上部水体的影响、不同起爆位置与多孔爆破对围岩的损伤规律。结果表明:水下单孔柱状装药爆破时，炮孔破坏范围主要沿孔径方向扩展，底部出现两条明显的“八字形”损伤裂纹；炮孔底部起爆、炮孔装药中点起爆、炮孔装药段两三分之一点起爆，三种起爆方式对围岩的损伤形态基本一致，但底部起爆模式下，底部的“八字形”裂纹开口更大、长度更长。炮孔装药中点起爆时，炮孔底部岩石损伤的深度最大、底部起爆时最小。底部起爆对上部水体的压力峰值最大，中点起爆压力峰值最小；多炮孔起爆下岩石损伤形态相似，损伤范围随着炮孔数目的增加而横向扩展，爆炸区域下方两边角处的横向、纵向裂纹，随爆破孔数的增加而继续向外扩展。研究成果对于水下深孔爆破围岩损伤规律的研究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。     

切缝药包爆破在公路边坡开挖中的应用

在阐述切缝药包岩石定向断裂爆破炮孔间贯通裂纹的形成机理的基础上，介绍了公路边坡工程中采用切缝爆破方式时切缝药包制作的技术要点、爆破方案的选择、主要爆破参数的确定等关键技术问题。四川江油某公路边坡开挖工程实例证明了该方案的可行性和良好的经济效益。     

岩石中相邻炮孔装药爆破的数值模拟

采用动力有限元DYNA3D程序中的Arbitrary Lagrange-Euler描述法(ALE),对岩石中相邻炮孔水耦合装药爆破应力场随时间的变化情况进行了数值计算,并分析了有效应力和剪应力的相互叠加作用,以深入了解孔间贯通裂隙的形成过程.结果表明,基于工程实践的数值模拟,能较客观地反映爆破破岩的动态过程,有助于为爆破设计提供参考.     

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...     

四面山砂泥互层隧道爆破参数优化研究

在近水平软硬互层围岩隧道钻爆开挖的过程中,由于水平方向层理、节理、弱面以及软弱夹层的存在,使得光面爆破的轮廓平整度很难得到保证,并导致较为严重的超欠挖现象。以四面山层状围岩隧道为工程依托,基于X射线衍射试验以及室内物理力学试验所获取的砂、泥岩的力学参数,综合考虑微差、孔间距、不耦合系数等因素,采用正交试验制定了砂泥互层围岩隧道爆破模拟方案,并对重庆江习四面山近水平砂泥互层围岩隧道进行了爆破优化数值模拟,得到了层状围岩隧道爆破优化方案,将原爆破方案及优化方案与现场测试结果进行了对比,结果表明模拟结果与现场测试值基本符合．研究成果可在类似隧道爆破施工中推广应用。     

急倾斜薄矿脉夹制作用下中深孔爆破模拟与参数优化

以内蒙古某金矿急倾斜薄矿脉中深孔开采为工程背景，采用经验类比、数值计算和现场试验等手段开展研究.分析了不同爆破参数下薄矿脉中深孔爆破围岩裂纹演化规律，得到了爆破孔网参数与爆破超欠挖百分比、爆破裂纹密度及围岩质点振动速度等指标之间的关系.结果表明:当孔间距为1.2~ 1.4m时，爆破超欠挖面积趋于零;当抵抗线为0.8~1.0m时，爆破块度较均匀;最优中深孔爆破参数为抵抗线1.0m，孔间距1.2m.现场中深孔爆破试验验证了本文的研究结果.     

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。     

9孔桶形掏槽一次成井技术

 为解决一次成井中天井断面小、深度低的问题,提出9孔桶形掏槽一次成井技术。通过对掏槽爆破机理研究,选取了4空孔掏槽方式,装药孔与空孔直径分别为0.11、0.25m,掏槽孔与空孔间距0.46m等爆破成井主要参数。采用非线性动力分析软件LS-DYNA对9孔桶形掏槽一次成井的关键—掏槽过程进行了数值模拟,实现了9孔桶形掏槽槽腔成形过程的可视化。模拟结果表明,成井参数选取合理,主掏槽孔能与空孔有效贯透形成“莲花形”槽腔,副掏槽孔能以“莲花形”槽腔为自由面进一步扩大槽腔。最后在理论分析和数值模拟基础上,以某露天矿为工程实例,对所取参数进行现场实验,一次爆破形成了23.4m天井,天井断面4m×4m,证明数值模拟结果准确,该技术在深孔一次成井中可行。     

水平边界条件下深孔微差爆破的数值模拟

目的 研究水平边界条件下深孔微差爆破的作用机理。方法 采用动态非线性有限元法对单个水平自由面深孔微差爆破进行数值模拟。根据模拟结果分析岩块运动和槽腔内岩块的破坏方式。结果 孔底部分的岩石主要以冲击压缩破坏为主,而自由面附近的岩石主要以层裂破坏为主。结论 掏槽孔的爆破作用和微差时间的确定是影响微差爆破的重要因素,使用含定向裂纹的弹塑性模型可较好地描述脆性岩石本构行为。     

急倾斜厚大矿体矿房阶段爆破技术

针对司家营南区大规模落矿的安全性问题,提出阶段凿岩侧向爆破方案.该方案包括利用上向扇形炮孔爆破形成堑沟,下向垂直深孔爆破侧向崩矿,具有工程量小、机械化程度高、管理简单等优点.利用FLAC3D研究阶段爆破技术,对塑性区、监测点振速和应力场的动态模拟计算验证了大规模爆破起爆顺序的合理性和减震性,以及爆破对围岩或充填体的非破坏性.同时,研究VCR法开掘切割天井技术,采取中心与交错正菱形布设炮孔,孔间分5段起爆,保证了阶段爆破自由空间的形成.