采动影响破碎围岩大断面硐室施工技术应用

采动影响、破碎岩石的复合顶板中施工大断面绞车硐室,施工难度大,为保证施工安全和质量,改进了支护技术和爆破方法。     

2种切削顺序下TBM刀具破岩机理的数值研究

为研究切削顺序对全断面岩石掘进机(TBM)刀具破岩机理的影响,基于二维离散单元法,利用离散元仿真软件建立无围压条件下2把TBM刀具同时、顺次切削节理不发育岩石的仿真模型.在此基础上设计1组数值试验,模拟TBM刀具在不同刀间距下分别以这2种方式切割岩石时,岩石裂纹生成、扩展和岩石破碎块形成的全过程.最后,利用滚刀回转实验台对顺次加载方式下岩石的破碎模式进行验证.研究结果表明:切削顺序决定了岩石的破碎模式,但并不影响最优刀间距;当刀间距大于80mm时,顺次加载方式的破岩效率不再高于同时加载方式下的破岩效率;在2种加载方式下,岩石应力场的分布基本对称;破碎块的形成与侧向裂纹的交汇密切相关.     

硐室爆破空腔比的动光弹研究与工程应用

为了分析不同空腔条形药包爆破效果,以动光弹为研究手段,用五种不同空腔比实验模型进行了爆破动应力场及破坏结果研究,并在首钢128t硐室大爆破中进行了工程应用.研究和应用结果表明:最佳空腔比约为4.0;在岩石特别破碎地区为控制飞石,可采用大空腔比进行爆破设计理论.     

分形理论和岩石破碎的分形研究

介绍了分形的基本概念和4种分维数的确定方法,探讨了岩石破碎过程中的分形特征,推导了岩石爆破块度分布和分形维数的关系式,并建立了分维数与爆破参数的关系,从而为爆破参数优化进行块度预报提供了科学依据,为岩石破碎理论的研究提供了新的途径.     

爆堆矿岩块度分布测试方法概述

爆堆矿岩块度分布是评价爆破效果重要的指标之一.准确地测定出爆破后矿岩的块度分布,既是正确评价爆破质量的前提,又是建立爆破块度计算模型和优化爆破参数的基础.关于爆堆矿岩块度分布研究已经历了半个多世纪.本文对于爆堆矿岩块度分布的现有的测试方法,进行了系统的归纳总结,介绍了爆堆矿岩块度分布测试方法的发展历史和研究现状,将有助于该领域的深入研究.     

爆堆矿岩块度分布测试方法概述

爆堆矿岩块度分布是评价爆破效果重要的指标之一.准确地测定出爆破后矿岩的块度分布,既是正确评价爆破质量的前提,又是建立爆破块度计算模型和优化爆破参数的基础.关于爆堆矿岩块度分布研究已经历了半个多世纪.本文对于爆堆矿岩块度分布的现有的测试方法,进行了系统的归纳总结,介绍了爆堆矿岩块度分布测试方法的发展历史和研究现状,将有助于该领域的深入研究.     

螺旋切槽孔松动爆破参数

在螺旋切槽孔松动爆破机理研究的基础上，为避免爆炸冲击波对孔壁的破碎，采用不耦合装药方式，同时对其爆破参数加以分析研究，获得理论计算式，并得到爆破裂纹的宽度、裂纹扩展长度、爆破块度等的表达式。分析了爆破效果与螺旋升角、切槽角的关系，在岩石破碎中，为获得合理块度的爆破方案提供依据。     

分形理论和岩石破碎的分形研究

介绍了分形的基本概念和4种分维数的确定方法，探讨了岩石破碎过程中的分形特征，推导了岩石爆破块度分布和分形维数的关系式，并建立了分维数与爆破参数的关系，从而为爆破参数优化进行块度预报提供了科学依据，为岩石破碎理论的研究提供了新的途径。     

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。     

不同动静载荷组合作用下盘形滚刀破岩机制

为了研究TBM盘形滚刀在不同动静载荷组合作用下切削花岗岩过程中的切削特性,在动静载荷组合作用下对盘形滚刀进行受力分析,采用颗粒离散元法建立岩石破碎全过程的二维数值模型,研究破岩过程岩石内部的裂纹扩展情况、内应力分布情况以及盘形滚刀的贯入度和破岩比能耗,分析在不同动静载荷组合作用下盘形滚刀破岩的情形,得到破岩效果最优的动静载荷组合。研究结果表明:随着静载荷和冲击动载荷增加,盘形滚刀的贯入度增加;盘形滚刀在动静载荷组合作用下破岩过程分为3个阶段,岩石内部应力基本符合J.Boussinesq应力圆规律;动静组合载荷作用下,岩石内部萌发的侧向裂纹比中间裂纹扩展得更快,以受拉破坏为主;破碎体积、贯入度和破岩效率相对于单一静载或单一动载有很大的提高;合理选取动静组合载荷能使破岩比能耗最小,破岩效果最好。     

爆炸扩腔成腔机理探讨

在理论分析和实践的基础上，研究了封闭和敞口条件下爆炸扩腔的腔体形成机理。认为在封闭条件下腔体的形成是冲击压缩作用的结果，而敞口条件下的腔体形成则是压缩作用和冲击剥落共同作用的结果。对于爆炸扩腔理论的完善和爆炸扩腔技术的推广应用均有积极的意义。     

地应力对岩体爆破特征影响规律分析

为研究地应力对岩体爆破的影响,本文通过颗粒流软件（PFC2D）建立计算模型,进行数值模拟,从模型内部应力变化、裂纹分布、裂纹数量和能量场多个角度来分析爆破效果。结果表明：地应力严重影响岩体的爆破效果,尤其是压碎区,地应力每增长1 MPa,峰值应力就会大约增长26 MPa;地应力会抑制裂纹发育,对岩体裂纹分布状态和裂纹数量的抑制效果在3~6 MPa时最明显;地应力每增长1 MPa,岩体内部应变能会大约增长250 kJ;摩擦能和动能的能量变化峰值会随地应力的增加而稍微增加。     

岩体爆破的动、静作用耦合分析

引入损伤来评估炸药爆炸动作用对岩石作用后果，建立了爆炸动作用对岩石损伤作用的半解析算法，并引入了有效应力强度因子的概念。在此基础上，对岩石爆破过程进行动静作用的耦合分析。分析的结果较为深刻地接示了破岩过程的力学机理。     

静态破碎剂性能分析及致裂效果实验研究

为解决现有煤矿井工开采过程中预裂爆破安全性低、适用性差以及水压致裂条件苛刻,破岩效果弱的问题,提出静态致裂的方法,通过研究不同影响条件下静态破碎剂的反应状态和致裂效果,对不同拌合水温、水灰比条件下的静态破碎剂反应温度、反应时间、反应体积变化、岩样致裂效果、应力变化进行了研究。结果表明:水灰比一定,静态破碎剂完全反应时间随拌合水温升高而降低,但最终反应完全后温度不变;相同拌合水温条件下,水灰比越小,静态破碎剂反应时间越短,反应速率越快;水灰比越小,混凝土试件开裂时间越短,水灰比越大,开裂时间越长,开裂效果与裂缝位置有关,块体应变呈现先增后减的趋势。     

结构体爆破机理及应用研究

本文通过理论分析和模型试验,探讨了岩体结构面对爆破效果的控制作用。同时对结构体爆破的基本原理及破岩机理作了较深入的分析。研究表明,合理布置炮孔和爆破作用方向,可以改善爆破效果,降低爆破成本。     

圆锥破碎机挤压破碎力建模与衬板磨损预测

设计并进行了集料挤压破碎力实验,并以此建立较为精确的挤压破碎力求解模型;通过对物料的运动学特征分析和对破碎过程求解,获得破碎腔各区域的压缩比和粒度分布系数及挤压破碎压力;分析了破碎壁表面挤压破碎力的作用形式并求解其分量,实现了对破碎壁表面磨损量的求解.结果表明：所建立的集料挤压破碎力模型的求解结果与实地调研所得结果相符,并实现了对破碎壁表面磨损趋势的预测.     

岩性因素对岩石爆破的影响

通过对岩石爆破机理的分析,认为岩石的最终破坏是由于爆炸产生的作用力超过其强度所致·进而分析了岩石的物理力学性质与岩石爆破的关系,重点阐述了岩石强度、孔隙度及密度对岩石爆破效果的影响,指出了在岩石爆破中起主要作用的是岩石的抗拉强度,阐明了岩石的空隙度越小、密度越大则越有利于岩石爆破,并探讨了水对岩石爆破效果的影响,指出水介质的存在有利于岩石的爆破·     

光面护壁爆破的护壁效果及作用机理探讨

试验研究了光面护壁爆破的护壁效果,论述了护壁爆破的作用机理.采用智能声波检测仪测试爆破前后岩体的超声波速度,从而评价光面护壁爆破与普通光面爆破在相同条件下的爆破效果,结果发现护壁爆破声波平均降低率1.45%,普通光面爆破平均降低4.83%,普通光面爆破是光面护壁爆破的3倍以上,显示出光面护壁爆破避免岩体损伤的优越性.分析认为:在冲击波和爆生气体准静压作用下,光面护壁爆破在产生定向爆裂岩石的同时,保留部分岩体得到药包外壳半圆管的保护,从而避免爆破损伤.在龙16号油气井钻前场地施工工程中应用,岩体损伤小,护壁效果好.     

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.