炮孔填塞对爆破作用影响的试验研究

<正>一、引言 岩石介质内受载强度及载荷作用形式取决于炸药种类、药量、填塞物、岩石性质和炮孔的几何尺寸等。这些因素的综合作用决定着岩石的最终破碎效果。 在给定岩石种类、炸药、药量及爆破方式的条件下,炮孔填塞就成为影响爆破破碎效果的主要因素。适当的炮孔填塞能加强爆炸气体对周围岩石的作用,改善爆破效果,这已被大量的生产实际和实验结果所证实。 本文试图将填塞物作用与岩石爆炸应力     

基于ALE算法的单孔台阶爆破数值模拟研究

岩石在炸药爆炸荷载作用下,其瞬态破坏过程难以用现有的技术进行有效的监测。为研究在台阶爆破中岩石的破碎及抛掷过程,采用LS-DYNA建立单孔台阶爆破三维数值计算模型,通过ALE算法并结合流固耦合定义岩石和炸药的接触,模拟炸药在炮孔内爆炸的全过程。分析了炮孔内炸药的爆轰过程及其压力极值分布、岩石裂纹的形成和拓展的宏观现象、岩石的块度分布及其抛掷过程。模拟计算结果显示,炮孔粉碎区半径为装药半径的3.9倍,坡面破碎岩石的最大抛掷速度为73.8m/s。采用ALE法模拟单孔台阶爆破,其爆破效果与现有工程实际相吻合,可以为工程爆破参数的设计和优化提供参考。     

露天爆破微差起爆系统的选择

要了解微差爆破,须了解炮孔内炸药爆炸后岩石的破碎过程。当孔内炸药起爆时,其周围的岩石呈三个阶段破碎。第一阶段为挤压阶段。冲击波或应力波     

深孔水压爆破孔壁压应力模拟分析

在工程爆破中,炸药爆炸的大部分能量消耗于炮孔周围粉碎区中对岩石的过度破碎。通过数值模拟,对深孔水压爆破孔壁压应力进行了分析。模拟结果表明,深孔水压爆破可以降低孔壁的峰值压力和准静态压力,避免或很大程度上减小爆破粉碎区的存在,明显提高炸药能量利用率。     

影响小直径乳化炸药爆破效果的因素分析

分析了影响“三小”爆破效果的原因和小直径乳化炸药的爆炸参数及影响因素，说明选择质量好的小直径乳化炸药并采取正确的炮孔装药及合理布置炮眼，就能达到较好的爆破效果。     

狮子山铜矿多排同段爆破的实质及其破岩机理

狮子山铜矿多排同段爆破的实质是“短时微差”起爆和“随机同时”起爆爆破作用的复合,其主要特点表现为爆破工艺及相应的采矿工艺得到简化。“短时微差”起爆的爆破作用机理类同于排间段别微差爆破,但爆破应力波的叠加作用及爆炸气体作用更加充分,爆破裂纹的形成、交叉分枝现象更为普遍。“随机同时”起爆,炸药能量同时对岩石释放,极易沿孔间连线形成足够宽的贯通裂纹,但在炮孔的其他作用方向上,这种炸药能量同时释放对岩石的破碎作用没有明显效果。     

断层硬岩超深孔预裂爆破分析研究

以巴彦高勒煤矿311202工作面为背景,采用理论分析、数值模拟等手段对断层硬岩超深孔预裂爆破进行研究,研究结果表明:断层硬岩深孔爆破过程中,呈现"近-中-远"3个区域分布特征,结合311202工作面过断层实际情况,采用钻爆法施工炮孔,裂隙区半径为15～30倍的炮孔半径为0.5～1.2 m。爆破孔内炸药起爆瞬间,爆炸波的传播速度比爆生气体传播速度要快,爆炸波优先对岩石起破碎作用。随着爆炸波的传播与反射,应力波出现叠加卸载效应,降低爆破孔周围岩石应力强度,导致试块在沿对边中心连线方向发生破坏。炸药起爆时炸药爆炸的内能会转化为岩石试块破裂块体的动能及爆破孔周围岩石裂隙发育所损耗的能量,系统的总能量呈现降低趋势。     

基于LS-PrePost在优选爆破方案中数值模拟评价分析

应用统计分析法对某矿山爆破方案进行可靠性研究,并建立一个网络模型优选出爆破方案,最后运用LS-PrePost有限元分析软件对最优方案进行静力学分析,模拟炮孔间岩石在给定静载荷作用下在水平方向上的应力分布状况,并对优选爆破方案进行评价。研究得出:方案1中孔间距为0.7 m,达到岩石屈服应力作用时间长,并且炸药爆炸的能量分布得均匀,同时延伸了爆炸轰波作用。     

炸药和破碎作用的控制

岩石的爆破破碎程度取决于一组相互关联的因素,它们与岩石、炸药及其起爆顺序、炮孔及其布置以及巷道的类型相关。一种特定的破碎程度大多是借助于反复试验爆破方法而取得,因为爆破工程师一般可资利用的资料仅适用于普通教科书所述的一些岩石类型,然而,爆破技术远非静止不变的;新近的研究已集中于应用炸药燃烧速率数据的计算机模型,使炸药与每种类型的岩石和炮孔直径相匹配。未来的研究开发有可能定制炸药,使之在装入炮孔时与岩石特性的三维图相吻合(由凿岩作业得知岩石特性并将其储存在计算机的存储器中)。本文是珀森教授在最近举行的桑德威克凿岩工具公司(Sandvik Rock Tool)凿岩日会议上所作报告的修订稿,本文阐述破碎过程,提出一个用于测定岩石应力和破碎度的简单数学模型,讨论和分析了不同炸药的效率。     

混装炸药与水及岩屑混合装药试验研究

露天台阶爆破过程中,混装乳化炸药的爆破效果与炮孔内的积水量密切相关。通过改变不同炮孔内水位高度和岩屑混合工况,开展了相似试验研究,并对不同装药速度下的装药过程进行了数值仿真模拟。结果表明:含水、岩屑炮孔内,炸药入水后被水整体切断形成断层,水位越深孔底留有水团概率越高,岩屑越不容易被扰动与炸药混合,孔内积水会使炸药运动速度变慢,装药射流的最大有效射程及最小有效射程均减小,通过增加装药速度,能在一定程度上增加炸药连续状态,保证混装乳化炸药爆炸效果。     

单孔爆破的室内模拟试验

试验目的是研究在各种条件限制下的岩石破碎性态。大量的试验室和野外试验已成功地预测到在不同威力的炸药和各种裁荷条件下爆破岩石的破碎特征。对在瞬时栽荷怍用下的岩石特性也进行了一些研究。爆破时通过瞬时载荷的爆炸作用使岩石破碎,这是该试验的基点。试验旨在将岩石在瞬时裁荷作用下的性态与其现场爆破的性态联系起来研究。因此所设模拟试验是借助不用炸药的简单室内研究就可预测     

低密度混合炸药的起爆

可利用各种方法控制爆炸能来达到岩石爆破破碎的预定效果。方法之一是调节或改变装药体积密度,亦即沿炮孔全深进行分散装药。尤其是在工业炸药中添加低密度的聚苯乙烯泡沫可达到这种分散装药的目的。改变混合物组分的体积比可改变爆炸能量的体积集中程度和药柱高度。在各个药包中,这个比值沿药包全长可能不变,也可能是变化的,例如,在露天矿倾斜坡面台阶垂直深孔的爆破中改变抵抗线的阻值。采用低密度炸     

可变密度的炮孔填塞材料的应用

研究确定,破碎效果不仅决定于力的参数,也决定于爆破脉冲作用的时间参数。控制时间参数就可改变爆破脉冲和爆破对介质的作用时间。因此,填塞材料和填塞结构是影响岩石破碎程度的主要因素。使用填塞材料作为炮孔炸药的密封材料,对爆破破碎效果和安全性会产生极大影响,可延长爆破产物对岩体     

低能量密度炸药连续装药光面爆破技术研究

为了提高光面爆破成型质量，提出了一种低能量密度炸药连续装药光面爆破技术，利用LS DYNA进行数值模拟，对比2#岩石乳化炸药间隔装药和低能量密度炸药连续装药的应力场，然后将此技术用于长九（神山）灰岩矿四号隧洞控制爆破和露天边坡光面爆破。结果表明：2#岩石乳化炸药间隔装药模型中，装药段与非装药段测点应力峰值相差很大；而在低能量密度炸药连续装药模型中，沿炮孔轴向相同爆心距的测点应力峰值保持一致；使用低能量密度炸药进行连续装药，能够避免装药段的过度破坏和非装药段的欠挖，提高残孔率，且省去了导爆索捆绑时间，提高周边孔装药效率，节省了爆破成本。     

论宽孔距微差爆破技术

本文以爆破漏斗理论为基础,通过分析炮孔密集系数m变化所引起的爆破几何条件、岩石破碎机理的变化,说明宽孔距微差爆破技术对破碎质量的改善是由于临空面的增加、发育的爆破裂隙系及最小抵抗线的减小、应力降低区域的消失、附加破碎概率的增加和炸药单耗的微小增加等情况所致,从而获得较合理的炮孔密集系数。     

乳化炸药的压力减敏作用

由于压力减敏作用会恶化炸药性能，因此较短的炮孔间距未必就能得到更好的破碎效果。本文叙述了在铁管中研究三种乳化炸药爆轰性能的一系列试验结果。结果表明，来自一个炮孔炸药爆轰的压力可以压死邻近炮孔中的乳化炸药，其程度取决于炮孔间距和炸药的耐压性。因此，在爆破设计和破碎度分析时应对这种作用给予注意。     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。     

基于数值模拟的岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破研究

随着炮孔深度增加,炮孔底处岩石夹制作用增强导致破岩效率和炮孔利用率较低,原有的连续装药方式不能解决上述问题。在这个基础上,研究了岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破技术来提升掏槽爆破效率。使用光滑粒子流体动力学-有限元方法（SPH-FEM)建立了不同分段装药结构的单孔掏槽爆破模型,分析了不同模型爆破过程中岩石粒子抛掷速度、岩石抛掷数量以及爆破腔体特征。结果表明：不同装药结构会影响炮孔附近岩石的损伤范围,传统的连续装药结构在炮孔径向形成的损伤区域比分段装药结构大。此外,连续装药结构由于炸药集中在炮孔底部使得炸药能量分布不均匀,导致掏槽爆破效果差;采用分段装药结构可以增加岩石破碎数量和优化爆破腔体,岩石粒子在飞散过程中会产生2次加速现象;第一段装药比例较大或者较小会明显造成炸药能量利用不合理以及爆破腔体效果差。在模拟中设定的炮孔长度、岩石参数以及炸药性能条件下,当第一段装药比例为0.4时,深孔岩石巷道掘进掏槽爆破能够充分利用炸药能量,达到较好的掏槽爆破效果。将数值模拟得到的最优分段比例应用到现场巷道掘进爆破施工中,并利用数码电子雷管实现掏槽孔内2段炸药的延时起爆。现场试验结果表明分段装药能够在深孔...     

乳化炸药的压力减敏作用

由于压力减敏作用会恶化炸药性能，因此较短的炮孔间距未必就能得到更好的破碎效果。本文叙述了在铁管中铁管中研究三种乳化炸药爆轰性能的一系列试验结果。结果表明，来自一个炮孔炸药爆轰的压力可以压死邻近炮孔中的乳化炸药，其程度取决于炮孔间距和炸药的耐压性。因此，在爆破设计和破碎度分析时应对这种作用给予注意。     

爆破飞石的控制

飞散到爆破安全区以外的过远飞石所引起的事故,约占露天矿爆破事故的25％。也是毁坏矿山设备和设施的常见原因。炸药能量超过爆层所需能量、填塞不当或爆炸能经岩层弱化带迅速泄出都会产生飞石。发生这种现象时,大部分炸药能量都消耗于抛掷岩石,而不是用于破碎岩石和控制爆层的移动。地质因素、不当的爆破设汁或工作粗心大意都可能引起飞石。矿山必须掌握在易于产生飞石的地质条件下爆破时如何改变爆破方法。也必须要评价如何会影响产生飞石的其它因索,如单位炸药消耗量、炮孔排列方式、延期顺序、填塞高度、炮孔精度和装药方法等。