爆破成井装药结构与中心孔药量的模拟与实践

为研究小断面急倾斜天井采用VCR法一次爆破成井的中心孔药量问题,采用ANSYS/LS-DYNA对成井过程进行了数值模拟。根据C·W利文斯顿球状药包理论,采用5孔布置、单孔中心掏槽、同分层中心孔与边孔不等高装药模拟成井过程。通过观察爆炸作用下岩石塑性应变场的变化,确定该方法能够很好地解决岩石夹制性问题。进而,改变中心孔药量进行多组模拟,发现不同中心孔药量与井壁上不同位置的单元应力对岩石抗拉强度的二阶矩的值呈非线性关系,并由此总结出中心孔药量的确定方法。工程实例验证了采用不等高装药与使用合理的药量能够达到理想的成井效果。     

小断面急倾斜天井VCR法一次爆破成井数值模拟研究

为研究小断面急倾斜天井VCR法一次爆破成井中的岩石夹制性问题,采用ANSYS/LS-DYNA3D非线性动力学有限元软件进行了小断面VCR法爆破成井的数值模拟。根据C·W利文斯顿球状药包理论,采用5孔布置、单孔中心掏槽、同分层中心孔与边孔不等高装药间隔起爆进行研究。通过对压力等值面云图和塑性应变场等值面分布云图的分析,得到药包起爆后应力传播规律和材料破坏特征。结合现场小断面急倾斜天井一次爆破成井试验,验证了同分层中心孔与边孔不等高装药间隔起爆对解决小断面急倾斜天井VCR法一次爆破成井所面临的岩石夹制性问题的可行性。     

巷道掘进药卷与钻孔直径匹配关系对爆破破裂范围的影响

为了研究炮孔不同耦合系数时的爆破效果,以满足现有煤矿岩巷掘进高效破岩的需要。通过对岩石的爆炸粉碎区和裂隙区范围进行探究,并且利用非线性动力模拟软件,模拟了在孔径32 mm、35 mm、42 mm情况下分别装入可装入的直径27 mm、29 mm、35 mm、42 mm药卷工况时的爆破效果,得到不同耦合系数装药的爆破过程和距炮孔中心不同位置的有效应力峰值;对不同时点岩石各个位置受到的有效应力峰值以及之后应力变化进行可视化表达;以及将各种情况下同一点所受到的峰值应力进行比对。结果表明：随着至炮孔中心距离的增大,应力峰值迅速衰减,且耦合装药无论在近处还是远处,其有效应力峰值的衰减程度均小于不耦合装药;耦合装药周边岩体受到的有效应力远远大于不耦合装药,且炮孔直径越大,有效应力峰值越大;耦合装药较之不耦合装药,有效应力峰值衰减相对较慢;不耦合系数相比较于炸药直径对有效应力峰值影响更大。且通过得到的裂隙圈半径,对单位炸药威力进行量化计算比对,得到采用42 mm炮孔耦合装药时,模拟单位炸药威力为447.02 mm²,更加适合施工现场采用。     

隧道掘进周边孔间隔装药结构选取及优化

在隧道掘进施工过程中采用水间隔装药爆破时,炮孔中同时存在空气和水两种间隔介质,其形成的爆炸应力相比单一空气间隔要复杂.为了选取合适的装药结构并确定合理的爆破参数指导现场施工,以温泉隧道为工程背景采用数值模拟的方法对周边孔水间隔和空气间隔装药爆炸应力进行模拟分析,然后选取合适的装药结构进行参数优化,最后通过现场试验进行验证.研究结果表明:在药量相同的情况下,周边孔采用水间隔爆破能够将爆炸能量比较均匀的传递到孔壁,对孔壁周围和炮孔上部围岩的破碎情况要好于空气间隔爆破,意味着达到相同的爆破效果,采用水间隔装药结构能够降低炸药单耗;当周边孔采用水间隔装药结构时,装药量为三段药卷0.9 kg,孔底水介质长度0.5 m,孔口水介质长度0.8 m,药卷间隔0.3 m较为合适,通过现场试验是合理可行的.     

深孔连续与间隔装药爆破数值模拟研究

基于大型非线性动力学分析软件LS-DYNA,采用岩石材料的JHC本构模型,模拟了深孔连续与间隔装药爆破时的压力场、应力场以及速度场发展过程,分析了装药结构不同和起爆方式不同对爆破效果的影响。研究表明:与连续装药结构相比,中部间隔装药结构能够降低初始压力峰值,降低炸药单耗,减少爆破产生的震动效应,改善爆破效果。对于中部间隔装药结构,在不存在时差的前提下,底部起爆可提高能量利用率,而中部起爆可减小爆破震动。     

立井深孔直眼掏槽大直径中心空孔作用分析和参数计算

为提高立井基岩段掘进爆破效率,改善破碎块度,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探讨深孔直眼掏槽大直径中心空孔的作用机理。理论研究表明:空孔为装药掏槽炮孔提供了一个与其相平行的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间,加大了爆炸应力波的反射拉伸作用,空孔的存在造成了槽腔岩石中的拉应力集中,从而增大了岩石中的拉应力作用强度,引起槽腔中裂隙的进一步扩展延伸,使槽腔内岩石的破裂和破碎更充分。数值模拟结果进一步验证了大直径中心空孔所具有的应力叠加和反射拉伸作用。在此基础上,对空孔与装药孔间距的合理取值进行了理论分析计算,中心空孔应处在掏槽孔形成的爆破裂隙区之内,并选用较大的松动爆破作用指数进行设计。     

柱状装药端部等效药量及合理填塞长度计算

利用集中药包的叠加原理,结合爆破效果研究端部等效集中装药与柱状装药的等效关系。假设柱状药包是由一系列集中药包组成,柱状药包对端部岩石的作用是由一系列等量的集中药包对端部作用叠加的结果,计算获得了端部等效集中装药药量。以集中装药药量为依据,确定井巷掘进爆破及台阶深孔爆破等柱状装药端部抵抗线及合理的填塞长度。     

柱状装药端部等效药量及合理填塞长度计算

利用集中药包的叠加原理,结合爆破效果研究端部等效集中装药与柱状装药的等效关系。假设柱状药包是由一系列集中药包组成,柱状药包对端部岩石的作用是由一系列等量的集中药包对端部作用叠加的结果,计算获得了端部等效集中装药药量。以集中装药药量为依据,确定井巷掘进爆破及台阶深孔爆破等柱状装药端部抵抗线及合理的填塞长度。     

水下爆炸冲击波作用下屏蔽装药的冲击引爆理论和仿真研究

针对水下爆炸冲击波对屏蔽装药的冲击引爆问题展开研究。从理论上建立了水下爆炸冲击波对屏蔽装药的冲击压力计算方法,结合炸药起爆判据,可确定炸药冲击引爆的临界条件;采用AUTODYN仿真软件,对水下爆炸冲击波冲击引爆屏蔽装药的过程进行了数值模拟;分析了主发药量和屏蔽板厚度对炸药临界起爆的影响;采用最小二乘法得到了临界理论起爆判据的参数n、K,与文献中的起爆判据进行对比,在一定范围内符合较好。结果表明:理论计算与数值模拟误差不超过6.75%,说明所建立的理论计算方法是有效的;相同条件下,随着主发药量的增加和屏蔽挡板厚度的减小,水下爆炸冲击波对屏蔽装药的临界起爆距离随之降低。     

淮海战役纪念馆基础桩井岩石爆破实践

介绍了淮海战役纪念馆改扩建工程人工挖孔桩基础岩石爆破实践情况.通过对爆破场所所处地理位置、地层岩石性质及岩石风化程度等进行分析,并结合爆破操作要求制定了爆破技术方案.爆破参数中,单位用药系数取为1 200～1 600 g/m3,药孔布置10个,药孔间距为30～50 cm,药孔圈距为20～35 cm,药孔深度为1.0～1.2 m,总装药量为1.5 kg,在爆破过程中,所有装药均采用密实性装药结构,起爆网络采用串联形式.同时通过控制同段起爆的最大药量,采用橡胶轮胎炮被,及时排除炮烟等措施来保证操作安全.此项桩井爆破工程实践所取得的成功经验,对类似工程具有借鉴和推广价值.     

起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。     

基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模拟

在LS-DYNA框架内建立基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模型,克服有限元法或有限差分法在处理爆炸近区大变形和不连续问题的弊端,模拟了柱状装药起爆时岩石内部爆腔的形成过程,并对内部质点的压力和位移变化规律进行分析。结果表明:SPH方法能够较好地模拟柱状装药爆炸时岩石爆腔的形成过程,在处理爆炸近区具有一定优越性。柱状装药反向起爆后,在岩石中引起强烈的爆炸应力波,应力波波阵面近似成椭圆形;炸药底部的3个SPH粒子压力在短时间内达到峰值,然后逐渐振荡衰减;爆炸扩腔完成时间大约是500μs,爆腔呈椭球形,直径大约是16cm。     

基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模拟

在LS-DYNA框架内建立基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模型,克服有限元法或有限差分法在处理爆炸近区大变形和不连续问题的弊端,模拟了柱状装药起爆时岩石内部爆腔的形成过程,并对内部质点的压力和位移变化规律进行分析。结果表明:SPH方法能够较好地模拟柱状装药爆炸时岩石爆腔的形成过程,在处理爆炸近区具有一定优越性。柱状装药反向起爆后,在岩石中引起强烈的爆炸应力波,应力波波阵面近似成椭圆形;炸药底部的3个SPH粒子压力在短时间内达到峰值,然后逐渐振荡衰减;爆炸扩腔完成时间大约是500μs,爆腔呈椭球形,直径大约是16cm。     

分集药包在爆破封堵非法盗采煤窑中的应用

为彻底封堵非法盗采煤窑,采用分集药包爆破的方法,来破坏非法盗采煤窑的内部结构。盗采煤窑深度30～40 m不等,依据类似工程经验,每个煤窑需要炸毁的长度约为20 m;采用分集装药结构,将装药的药包均匀分布于巷道内,每个药包间距4 m,参考硐室爆破计算,获得分集药包位置和爆破参数。为了保证爆破安全及封堵效果,在硐内部支巷用编织袋装土后进行填塞,填塞长度不少于8m。爆后检查结果为煤窑顶板围岩坍塌,沿巷道形成爆破漏斗,达到封堵目的。     

水封爆破装药结构优化数值分析及其应用

以温泉隧道为研究背景,从应力、振速变化、动态损伤以及爆后粉尘的角度对药柱上部水间隔、两端水间隔和下部水间隔三种装药结构进行模拟分析,选取最优结构用于工程施工。研究结果表明:(1)药柱底部水间隔装药结构易造成孔口围岩破碎导致爆炸气体流出,降低爆破效果;药柱上部和两端水间隔装药结构爆炸应力持续时间较长,有利于围岩破碎,其中药柱两端水间隔装药结构底部存在水介质,对孔底围岩起到保护作用;(2)采用两端水间隔装药结构能够同时降低炮孔两端围岩振速和所受应力,减少炸药能量流失,使其充分作用于围岩进行破碎,降低炸药单耗;(3)药柱上部水间隔装药结构对孔口围岩损伤最小,导致爆破后岩石块度较大;药柱底部水间隔装药结构形成的整个损伤区域最小,采用这种装药结构炸药单耗偏高;药柱两端水间隔装药结构形成的损伤区域规整,爆破后岩石块度最小;(4)三种装药结构中,下部水间隔结构爆后粉尘浓度最高,两端水间隔装药结构爆破后粉尘浓度稍高于上部水间隔装药结构,但是相差不大,而两端水间隔装药结构的爆破效果要优于上部水间隔装药。综上所述,药柱两端水间隔装药结构最优,可用于工程施工。综上所述,药柱两端水间隔装药结构最优,可用于工程施工。     

乳化炸药聚能射流侵彻靶板的数值仿真

为了研究聚能射流侵彻靶板的过程,采用乳化炸药对半球形药型罩聚能射流侵彻靶板实验,控制炸高为9cm,药型罩采用铜质材料。利用AUTODYN软件对聚能射流的形成、侵彻铝板的过程进行数值仿真,并且对多物质EULER算法求解得到的模拟结果进行分析,仿真结果与实验结果基本一致。     

线性聚能装药侵彻深度的影响因素

为了研究民用膨化硝铵炸药为主装药的线性聚能切割的工艺参数,采用实验研究和三维数值模拟(ANSYS/LS-DYNA)相结合的方法,对以膨化硝铵炸药为主装药的聚能射流侵彻钢靶板过程的特点和规律进行了研究。对比各工况数值模拟结果与实验结果表明,2种方法的侵彻深度吻合较好,验证了拉格朗日-欧拉(ALE)方法的有效性,说明可采用此方法模拟射流的形成和侵彻。研究结果表明,采用民用膨化硝铵炸药作为主装药用于线性聚能切割时,在实验给出的工况条件下,炸高为40 mm,药型罩厚度为1.0 mm,药型罩锥角为80°时,可获得最大侵彻深度。     

超声波倒车雷达中电荷放大器的分析与选择

为了提高超声波倒车雷达系统的量程及灵敏度,提出利用PROTEL软件对电荷放大器进行仿真选型.今对常见的LM2904、OP07、LF356和LF357_NSC四种不同性能的运算放大器所组成的电荷放大电路的性能进行分析及仿真,得出了适合本应用的电荷放大电路.实验数据表明,本电路的实际测量距离能达到6m,误差为0.6%.     

深水岩石钻孔爆破连续与间隔装药爆破效果研究

基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破采用连续装药和间隔装药结构时,岩体内动态应力场的发展过程,对比分析了这两种装药结构对爆破效果的影响。结果表明:采用间隔装药并以水作为间隔填塞介质,水冲波的压力足以压碎岩石,这部分水介质相当于延长了装药的长度;相同装药量的前提下,采用间隔装药可以提高装药的高度,使应力场轴向分布更加均匀,从整体上改善了岩石破碎效果。因此,使用间隔装药可以降低单耗、节约成本,是一项值得在水下钻孔爆破中推广的技术。