起爆方式对台阶爆破根底影响的数值模拟分析

在台阶爆破中,根底率是评价爆破效果的一项重要指标。根据爆前、爆后岩体声波降低率,计算爆后保留岩体的损伤大小,确定临界破碎状态对应的损伤阈值。基于LS-DYNA的二次开发爆破损伤模拟技术,采用拉压损伤模型,对台阶爆破不同起爆点位置的爆破损伤效应进行数值模拟,并重点比较正向起爆和反向起爆条件下,相邻炮孔之间爆破根底的分布情况。模拟结果表明:起爆点位置能够影响能量和应力的分布状态,导致不同的爆破效果,正向起爆对孔底岩体有较好的破碎效果,能够有效地消除爆破根底,提高爆后台阶面的平整度。     

黑山露天矿爆破参数优化数值模拟研究

为了改善黑山露天煤矿爆破效果,减少大块率,针对具有较好完整性岩体及较坚硬岩性特征的2505及2520等平台的爆破参数进行优化,开展不同孔距、坡顶距对爆破效果影响的数值模拟研究.通过现场岩石取样,进行密度测试、单轴抗压强度测试、直剪试验、巴西劈裂试验测试岩石强度、弹性模量、泊松比,获得现场岩石的真实力学参数.基于岩石真实力学参数确定模拟参数,建立了2.5 m、3.0 m、3.5 m三种坡顶距工况与5.0 m、5.5 m、6.0 m三种孔距工况下的有限元分析模型,分别对比分析了岩体整体的爆破损伤范围及孔口、坡顶线、坡面三处单元的拉应力作用,确定了适合黑山露天矿2505及2520等平台的坡顶距为3.5 m及孔距为6m.通过爆破参数优化,有效改善了黑山露天煤矿爆破效果,提高了采矿施工效率3％以上.     

黑山露天矿爆破参数优化数值模拟研究

为了改善黑山露天煤矿爆破效果,减少大块率,针对具有较好完整性岩体及较坚硬岩性特征的2505及2520等平台的爆破参数进行优化,开展不同孔距、坡顶距对爆破效果影响的数值模拟研究。通过现场岩石取样,进行密度测试、单轴抗压强度测试、直剪试验、巴西劈裂试验测试岩石强度、弹性模量、泊松比,获得现场岩石的真实力学参数。基于岩石真实力学参数确定模拟参数,建立了2.5 m、3.0 m、3.5 m三种坡顶距工况与5.0 m、5.5 m、6.0 m三种孔距工况下的有限元分析模型,分别对比分析了岩体整体的爆破损伤范围及孔口、坡顶线、坡面三处单元的拉应力作用,确定了适合黑山露天矿2505及2520等平台的坡顶距为3.5 m及孔距为6 m。通过爆破参数优化,有效改善了黑山露天煤矿爆破效果,提高了采矿施工效率3%以上。     

台阶爆破逐孔起爆网路的设计与应用

将导爆管雷管用于逐孔起爆网路设计中,结合雷管段别设置和延期误差,确定出25 ms（MS2）、50 ms（MS3）作为炮孔的最佳延期时间;利用正态分布概率模型进行定量分析,得到该延期时间能够提高地震波干扰降振的概率,避免多孔齐发、后排先爆现象的发生;结合Visual Basic编程语言和计算机辅助设计（CAD）,开发了台阶爆破逐孔起爆网路设计系统,实现延时爆破网路设计的可视化和智能化。经实践表明:该系统设计的起爆网路,爆后岩石块度均匀,大块率低,爆破振动明显降低,无飞石、滚石侵限的发生,爆破效果良好。     

节理岩体爆破数值模拟

岩体的节理裂隙常常会影响爆破效果,而且会由此增加大块率,提高爆破成本.为了探明节理岩体爆破特点,首先采用有限元方法模拟了节理岩体爆破应力场的分布特点,接着分析了在台阶底部不同点的等效应力的变化规律,最后模拟了爆炸能量在节理岩体的传播规律.研究结果表明,节理裂隙能有效地反射爆炸应力波,节理裂隙越多,波的反射就越强,而且反射波的强度随着弱面与岩体间的波阻抗的差值的增加而加大;台阶底部各点的有效应力随着节理裂隙的存在而发生复杂的变化,而不象在均质岩体中一样有规律;炸药爆炸产生的动能在节理岩体中衰减快,透过闭节理时能量的衰减比透过充填节理要慢,爆炸能量透过倾斜节理时衰减较慢,而透过垂直节理时衰减较快.     

城镇浅孔爆破逐孔起爆合理延时的研究

以昆明市某深基坑爆破开挖工程为背景,构建浅孔逐孔起爆的三维数值计算模型,对不同延时的应力时程和质点峰值振速进行数值模拟,获得浅孔逐孔起爆的合理延时。模拟研究结果表明:延时35 ms、50 ms均可获得良好的岩石破碎效果,但延时35 ms引起的质点峰值振速更小,故针对工程要求的松动爆破,延时35 ms的逐孔起爆模型效果更佳。现场试验结果表明:延时35 ms的方案从岩石破碎、飞石及振动等各方面综合来看,效果是最佳的,验证了数值模拟计算结果的正确性。     

利用浅孔改善深孔台阶爆破孔口块度技术研究

新疆别斯库都克露天煤矿由于岩体节理裂隙发育,深孔台阶爆破中孔口部分容易产生大块。为了改善该露天矿岩石爆破效果,采用了深孔之间布设浅孔的方式对孔口的爆破破碎效果进行改善。为了确定合理的爆破参数,采用了数值模拟方法对参数进行模拟验证。在露天矿现场取样制作试件测试了现场砂岩的岩石力学性质,基于实测岩石力学性质与现场爆破参数建立了数值模拟模型。对不同浅孔深度的五种模拟条件进行了模拟,分析了不同条件下孔口1~4 m范围内的爆破应力波应力峰值,确定了4 m浅孔深度下对于孔口部分爆破效果的改善效果最佳。在别斯库都克露天矿1216台阶尝试采用了增加4 m深度1.5 m装药长度的浅孔,明显改善了现场爆破效果。该研究结果可以对利用浅孔改善深孔露天台阶爆破孔口部分爆破效果,减少孔口大块提供技术参考。     

露天台阶深孔爆破合理超深数值模拟分析

为了研究露天台阶深孔爆破超深对矿岩破碎效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟的方法对不同底盘抵抗线条件下超深对岩石破碎的影响进行了初步研究。结果表明,台阶深孔爆破存在临界超深,当超过该值后,作用在台阶坡底处应力值的增幅变小,爆破能量利用率显著降低。通过对应力变化规律的分析得到了临界超深值的范围,可为工程实践提供设计参考。     

露天台阶深孔爆破合理超深数值模拟分析

为了研究露天台阶深孔爆破超深对矿岩破碎效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟的方法对不同底盘抵抗线条件下超深对岩石破碎的影响进行了初步研究。结果表明,台阶深孔爆破存在临界超深,当超过该值后,作用在台阶坡底处应力值的增幅变小,爆破能量利用率显著降低。通过对应力变化规律的分析得到了临界超深值的范围,可为工程实践提供设计参考。     

台阶爆破孔间延时时间优化模拟实验研究

为探究露天台阶爆破工程中孔间延时时间对爆破效果的影响规律,基于应力波与爆生气体共同作用理论,通过Ansys/LS-Dyna软件建立双炮孔三维实体模型,对比不同孔间延时时间下岩体应力、动能及破碎形态的变化规律,探讨了延时时间与岩体爆破破碎效果之间的关系,引入岩体完整性系数对延时时间的选取方法进行优化,并进行了现场试验验证。结果表明：孔间延时时间过小及过大,均不利于爆破能量的充分利用,存在一个爆破效果最优的孔间延时时间;数值模拟与理论计算得到的合理孔间延时时间基本相符,结合现场试验的岩体完整性表现,修正后的延时时间选取方法具有较好的适用性,在现场爆破参数优化调整后,爆破大块率降低了50%以上,为现场合理延时时间的确定提供了技术支持。     

精确延时对台阶爆破岩石破碎块度影响的数值模拟研究?

为了研究精确延时间隔对岩石破碎的影响,利用有限元软件就不同延时间隔条件对岩石破碎的影响进行了数值模拟研究。研究结果表明:合理设定延时间隔利于台阶顶部岩石破碎块度控制,同时能够改善岩石破碎块度分布情况。通过爆生气体和应力波关系的分析,计算得出的延时间隔和数值模拟结果较为接近;在本次数值模拟中,延时间隔6 ms、抵抗线3 m,即延时间隔和抵抗线关系为2 ms/m情况下有利于岩石破碎。     

台阶炮孔排间毫秒延时爆破爆堆形状的计算机模拟

爆堆形状与尺寸是台阶炮孔爆破效果的一种反映.基于沿岩石抛掷方向爆堆剖面轮廓线具有Weibull分布函数曲线特征的假设,并综合考虑炸药爆炸性能与爆破设计参数、岩石(体)性质以及台阶自由面条件等因素的影响,建立了台阶炮孔爆破爆堆形状计算机模拟数学模型.鉴于纯理论分析分析方法尚不能确切反映上述因素与爆堆形状参数之间的关系,该模型的建立采用了理论分析和工程统计检验相结合的方法.对比预测与实测的结果表明,采用此模型预测台阶多排孔微差爆破的爆堆形状,能够基本满足爆破设计工作的要求,利于实现爆破设计的优化.     

深孔台阶爆破振动模拟中的等效荷载施加边界比较

针对露天深孔台阶爆破,利用ANSYS/LS—DYNA动力有限元软件,采用将等效荷载施加在炮孔周边的弹性边界上和施加在开挖轮廓面上这2种等效模拟方法模拟爆破振动。对于荷载施加在炮孔周边弹性边界的情况,进行整段装药和分段装药的比较,研究发现,由于爆轰波的传播对爆破近区的影响较大,分段装药情况下振动幅值随爆心距衰减较快。对等效荷载施加在开挖轮廓面的3种加载情况(加后冲向荷载,加后冲向和侧向荷载,加后冲向、侧向和底面荷载)进行了比较,3种情况下得到的振动衰减规律相同。在爆破中远区,2种等效模拟方法对应的振动幅值和衰减系数大致相同,故将荷载直接等效到开挖轮廓面代替荷载施加在炮孔周边弹性边界的处理是可行的。     

爆破漏斗形成过程的数值模拟研究

爆破漏斗是爆破破坏的基本形式.利用Ls-dyna软件,模拟了条形药包和集中药包起爆时爆破漏斗的形成过程和形态,对模拟结果进行了分析,计算结果表明:靠近炸药部位的岩石是由于压缩破坏,岩体表面属于拉伸破坏,压缩破坏区和拉伸破坏区存在较明显的分界线.     

双孔微差及长柱药包爆破振动数值模拟研究

为进一步讨论双孔微差爆破及柱状药包爆破振动新特性,通过在空腔内壁施加等效爆源荷载方法,建立药包爆破振动LS-dyna数值模拟模型,分别对双孔微差爆破和长柱状药包爆破振动进行分析。通过控制加载时间模拟不同延时间隔下的微差爆破过程,同时建立不同长度的加载组元来表示柱状装药的药包长度,进而研究药包长度对爆破振动的影响。数值模拟结果与相应的理论计算结果具有较好的一致性。结果表明:微差爆破质点峰值速度与距离整体呈现负相关,但在衰减过程中出现局部的增大现象,增大的幅值和区间与延时间隔有关,间隔时间越长,局部放大效应距离爆源越远,放大幅值越小。对长柱药包的模拟结果则表明:对于介质中某一点,当药包长度达到特定值后,质点峰值速度将不随着药包长度的增长而增大,这表明传统的通过药量来衡量爆破振动幅值的计算方法具有一定局限性。这些成果对爆破振动预测及爆破施工设计具有一定指导意义。     

变直径与等直径深孔爆破效果数值模拟优化

对等直径和变直径2种深孔形式爆破后岩体的位移进行了数值模拟,得出了采用变直径深孔爆破工艺可较好地解决露天矿高台阶开采的爆破根底问题等有意义的结论,为在高台阶开采的矿山推广变直径深孔爆破提供了一些定量指导依据.     

水下钻孔爆破岩石各区应力的数值模拟

结合连续介质力学和动力非线性有限元理论知识,通过ANSYS/LS-DYNA建立20 m水深和无水两种情况下的钻孔爆破模型,采用多物质ALE算法,模拟得出了从孔底起爆时爆炸冲击波引起的应力响应,并根据岩石破碎机理判断出粉碎区、裂隙区和弹性振动区,在5~8倍的药柱半径范围内,由冲击波压碎岩石形成粉碎区,临界径向压应力为207 MPa左右,在10~14倍的药柱半径范围内,岩石被割裂形成裂隙区,且切向拉应力起主导作用,其临界值为16.1 MPa左右,对比分析两种模型的计算结果可知,水介质的存在会减缓冲击波与爆轰气体的衰减速率。     

台阶多排孔爆破合理堵塞长度计算

在分析台阶多排孔爆破时台阶顶部石爆破特点的基础上,提出了多排孔台阶爆破堵塞长度计算模型,从而推导出计算合理堵塞长度的近似方式,可供爆破设计时参考。