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。     

煤矿硬岩巷道掘进大直径炮孔爆破试验研究

增大药卷直径可提高炸药爆速,配以较大直径炮孔爆破能够增强岩石的破裂和破碎。为了提高煤矿硬岩巷道掘进爆破效率,在液压凿岩台车施工巷道首次进行大直径炮孔和大直径药卷中深孔爆破试验研究,同时对各段雷管起爆延期时间进行优化,其中第2段雷管的延期时间由原先的25 ms增加至50 ms,目的是使掏槽爆破后岩石有足够的时间破碎、运动和抛掷出槽腔,形成新的自由面。并配用底部集能装药掏槽爆破技术和水垫层周边光爆装药结构,爆破试验取得了良好的效果。     

水介质不耦合装药爆破岩石破坏范围的研究和应用

根据水中爆炸理论和爆炸应力波理论,探讨了水介质不耦合装药爆破孔壁初始冲击压力和岩石内的动态应力分布,并以强度理论求算出了炮孔周围岩石中粉碎圈和裂隙圈的范围。在某立井掘进爆破中依据炮孔周围裂隙圈半径理论计算的结果进行掏槽炮孔布置参数设计,从工程实践上进一步验证了炮孔水介质不耦合装药爆破时岩石破坏作用范围理论分析的正确性。     

深孔间隔装药爆破对不同孔壁介质的影响

数值模拟研究了岩石、混凝土和土三种不同孔壁介质深孔间隔装药爆破时的扩孔特征、压力场、应力场、速度场和能量分布及传播衰减规律,还分析了间隔介质(空气和水)和起爆方式等对孔壁介质中冲击波传播规律的影响。研究表明:由于岩石、混凝土和土三种孔壁介质的波阻抗和可压缩性不同,导致爆破后分别形成"狼牙棒"型、"纺锤"型和"圆柱"型三种爆腔。与岩石和混凝土相比,在土体中的扩孔宽度分别提高约60%和约45%,土能缓解孔壁压力和等效应力、降低爆破振动效应、减缓爆炸冲击波的衰减速度和提高能量利用率,而在岩石和混凝土介质中,上述效果的差异性不太明显。与水间隔装药相比,在岩石和混凝土孔壁介质中采用空气间隔装药结构能降低约7%的孔壁压力。在岩石和混凝土孔壁介质中,采用底部起爆方式能够提高炸药的能量利用率,中部起爆方式能够减缓爆破振动效应,而在土体中并不明显。     

深孔间隔装药爆破对不同孔壁介质的影响

数值模拟研究了岩石、混凝土和土三种不同孔壁介质深孔间隔装药爆破时的扩孔特征、压力场、应力场、速度场和能量分布及传播衰减规律,还分析了间隔介质(空气和水)和起爆方式等对孔壁介质中冲击波传播规律的影响。研究表明:由于岩石、混凝土和土三种孔壁介质的波阻抗和可压缩性不同,导致爆破后分别形成"狼牙棒"型、"纺锤"型和"圆柱"型三种爆腔。与岩石和混凝土相比,在土体中的扩孔宽度分别提高约60%和约45%,土能缓解孔壁压力和等效应力、降低爆破振动效应、减缓爆炸冲击波的衰减速度和提高能量利用率,而在岩石和混凝土介质中,上述效果的差异性不太明显。与水间隔装药相比,在岩石和混凝土孔壁介质中采用空气间隔装药结构能降低约7%的孔壁压力。在岩石和混凝土孔壁介质中,采用底部起爆方式能够提高炸药的能量利用率,中部起爆方式能够减缓爆破振动效应,而在土体中并不明显。     

PVDF薄膜传感器用于测试块状岩石表面爆炸应力的研究

采用PVDF（聚偏二氟乙烯）薄膜传感器对岩石表面爆炸应力进行测量,并分析炮孔内不同填塞介质对爆炸应力波在岩石介质中传播的影响。在直径为28 mm、孔深为25 cm的炮孔内填塞不同的介质（空气、水或沙子）,采用不同的装药结构分别进行爆破试验,通过PVDF薄膜传感器得到了不同工况下岩石表面应力波时程曲线。分析炮孔内不同填塞介质对爆炸应力波透射的影响发现,水作为炮孔填塞介质时,爆炸应力波透射能力强,炸药爆炸产生的能量用于岩石破碎的比例高。水作为炮孔填塞介质时,为达到岩石开裂效果,装药结构设计为1发8^#雷管加2 g传爆药（聚黑-14）;当沙子作为炮孔填塞介质时,为达到岩石的开裂效果,装药结构设计为1发8^#雷管、2 g传爆药（聚黑-14）和20 g炸药（聚黑-2）;前者炸药用量仅为后者的15.3%。炸药使用量减少,也降低了爆破次生危害的影响程度。用PVDF薄膜传感器在岩石表面直接测量爆炸应力的方法是可行的。     

偏心不耦合装药对岩石损伤的试验研究

对露天边坡倾斜孔偏心不耦合装药光面爆破的边坡开挖壁面上按不同区域、不同岩石钻取岩芯,计算岩芯率,分析岩芯切片的微观损伤破坏规律,并在爆破孔旁侧钻孔测试声速并分析其规律.结果表明,偏心不耦合装药爆破引起边坡岩体损伤层厚度均达到1.5 m左右.还计算了水泥砂浆模型孔壁应力和模型侧面应变在孔壁不同方向的应力、应变峰值增大率.结果也表明,炸药紧贴孔壁的应力、应变峰值比其它方向高出5-10倍以上.实验结果为更合理地进行穿爆工作提供依据.     

夹层对乳化炸药传爆特性的影响

前言小直径深孔爆破,一般采用成串药卷装药。这种装药方式,不仅在径向存在着一定的间隙,而且,由于炮孔中有岩粉或者孔壁掉渣,致使装药时,药卷之间往往被某种岩粉隔开,形成轴向夹层。尤其是采煤掌子面爆破时,这种情况更是不可避免。本文对于在有径向间隙的条件下,夹层对小直径乳化炸药传爆特性的影响和规律,进行了初步探索。     

平行双自由面岩体爆破炮孔堵塞效应研究

为研究平行双自由面岩体炮孔堵塞效应,借助动量定理推导出炮孔堵塞长度范围计算公式;利用有限元软件LS-DYNA,采用ALE多物质算法,建立4 m深的四孔无限岩体模型。通过分析自由面附近单元应力峰值和岩体应力分布规律,得到:炸药长度为2.4 m的无堵塞炮孔爆破效果最优;1.2 m炸药长度的炮孔模型中,单向堵塞和非对称堵塞爆破对岩体的应力分布规律无影响,但岩体自由面附近单元的应力峰值增大,作用时间加长;双向对称堵塞的最佳堵塞长度为1.0~1.2 m。对比不同参数下的工程爆破效果,采用数值模拟结果的工程爆效最优,证明了数值模拟结果的正确性。     

分段装药结构爆破效果的数值模拟研究

基于大型非线性动力分析软件LS-DYNA,选用弹塑性模型*MAT_PLASTIC_KINEMATIC和JWL方程,建立无限岩体介质中中深孔爆破时连续装药结构和分段装药结构三维模型,并进行了数值模拟,再现了两种装药结构爆破过程中的应力发展过程,对比分析了它们在Von Mises有效应力分布、自由面有效应力峰值、孔壁压力分布及加速度等衰减上的差异。结合工程现场爆破实践验证了分段装药结构可以明显改善爆破效果。     

煤矿硬岩下山巷道掘进中深孔爆破技术试验研究

为了提高煤矿坚硬岩石下山掘进循环进尺和掘进进度,在满足煤矿井下爆破安全要求的前提下,根据下山巷道断面和岩石性质,对炮眼深度、炮眼直径和药卷直径、掏槽形式和掏槽参数、光面爆破参数和光面爆破装药结构、底眼爆破参数和底板控制、合理的起爆方式等进行了现场试验研究.采用底部集能装药掏槽爆破技术和水垫层周边光爆装药结构、增加底眼数...     

50 m厚岩石剥离的深孔抛掷爆破法及爆破振动特性

针对黑岱沟露天煤矿单一特厚煤层上覆50m岩石的高效剥离问题,提出了利用大直径倾斜深孔进行抛掷爆破+吊斗铲剥离的露天煤矿开采技术方案,探索了一套深孔抛掷爆破主要技术参数的确定方法,取得了深孔抛掷率32%以上的效果。在单孔装药量大,一次抛掷爆破装药量超过1 000t的条件下,通过现场爆破振动测试了解抛掷爆破的振动特性后,采用毫秒延时逐孔起爆、不同品种炸药匹配装药和大孔距预裂爆破等综合技术,取得了良好的减振效果,为黑岱沟露天煤矿高边坡稳定及邻近矿区房屋的安全创造了有利条件。     

特殊环境下石场延时控制爆破开采技术

结合花岗岩石场开采爆破实践,介绍了在特殊环境下,利用间隔装药结构和使用普通毫秒导爆管雷管,直接控制炮孔起爆的毫秒延时爆破技术,以及在深孔爆破对有害效应进行控制的相关技术方法和参数。当炮孔深度h≤20m时,采用一层间隔,分两段装药;炮孔深度大于20m,小于25m时,采用两层间隔,分三段装药,孔间间隔时间Δt=100¹25ms。在爆区采用"一钻到底"的钻爆施工方式,一次爆破用药量≤2 000kg;根据距爆区最近距离为60m的情况,确定最大单响起爆药量为79.7kg。为在当前电子雷管单价相对较高的情况下,运用普通毫秒导爆管雷管实现毫秒延时爆破、保障爆破安全、改善爆破效果、降低爆破成本等,提供了一种有益的参考。     

义海木里露天煤矿冻土爆破实验研究

为确定适用于义海木里露天煤矿地区的冻土爆破参数,采用现场实验的方法,研究了钻孔设备的选择、炮孔防护方法、起爆器材和炸药的爆炸性能以及爆破参数之间的关系等。结果表明:钻孔设备宜选用阿特拉斯D9钻机或更先进的钻机;利用PVC管做防护器材,炮孔利用率提高20%以上;导爆管应提前泄压才能在高原环境下使用;采用药壶爆破实验评估炸药爆炸性能,结果显示乳化炸药的作功能力强于铵油炸药。得出适用于义海木里煤矿地区的冻土爆破参数:孔径为80¹20mm,孔深不大于6m,孔距和排距的组合取(4120mm,孔深不大于6m,孔距和排距的组合取(4⁵)m×(2.55)m×(2.5³.5)m,炸药单耗为0.283.5)m,炸药单耗为0.28⁰.3kg/m0.3kg/m³,底盘抵抗线不宜超过2.8m,采用斜线起爆网路。     

深孔爆破对隐患资源开采两帮的动力响应特性研究

隐患资源安全开采是采矿工程领域面临的难点问题。结合某铅锌矿隐患资源开采工程实际情况,利用显示动力分析软件LS-DYNA构建深孔爆破荷载作用下充填体动力响应的数值仿真模型;设计了5种不同装药结构,分析爆炸应力波在充填体环境下的传播特征。结果表明:隐患资源两帮受到的拉应力小于其动态抗拉强度,两帮不会发生"片落";采用不耦合装药并且空气间隔系数为0.52可以使爆破应力分布更均匀;爆破振动速度和应力叠加使药包中心点到充填体的投影位置的速度和应力达到最大值;爆破参数为:炮孔直径为110 mm,排距×孔距=2.0 m×1.8 m,边孔与充填体之间的距离为1 m,一卷炸药(长0.67 m,直径90 mm)+1 m空气间隔的边孔装药结构即方案4。现场试验表明,优化的装药结构可以较好解决深孔爆破对隐患资源开采稳定性的问题。     

义海木里露天煤矿冻土爆破实验研究

为确定适用于义海木里露天煤矿地区的冻土爆破参数,采用现场实验的方法,研究了钻孔设备的选择、炮孔防护方法、起爆器材和炸药的爆炸性能以及爆破参数之间的关系等。结果表明:钻孔设备宜选用阿特拉斯D9钻机或更先进的钻机;利用PVC管做防护器材,炮孔利用率提高20%以上;导爆管应提前泄压才能在高原环境下使用;采用药壶爆破实验评估炸药爆炸性能,结果显示乳化炸药的作功能力强于铵油炸药。得出适用于义海木里煤矿地区的冻土爆破参数:孔径为80~120mm,孔深不大于6m,孔距和排距的组合取(4~5)m×(2.5~3.5)m,炸药单耗为0.28~0.3kg/m~3,底盘抵抗线不宜超过2.8m,采用斜线起爆网路。     

张庄铁矿高阶段边帮光面爆破试验与应用

张庄铁矿一直采用大直径深孔爆破进行矿石崩落回采,新中段增加至90 m高后,为了有效控制爆破对高边帮完整性的影响,结合本矿山工程特性,通过分析现有控制爆破技术的适用性,引入光面爆破技术,定型孔径、装药直径、炮孔间距等爆破参数后,按不同线装药密度进行爆破工业试验。整个采场爆破后利用空区扫描技术对空区边界形状进行绘制,由此分析各组爆破试验实际效果,并确定了适合张庄铁矿高阶段边帮的主要光面爆破参数为:孔径165 mm、装药直径70 mm、不耦合系数2.36、线装药密度2 kg/m,该技术已在张庄铁矿其他采场广泛应用。     

大直径深孔采矿爆破震动对凿岩巷道围岩稳定性影响研究

为了研究矿山采用大直径深孔爆破方案采矿作业中爆破震动对凿岩巷道囤岩的影响,以实测爆破震动荷栽为依据,用FLAC3D3.0版作为基本计算工具,从采矿巷道的应力场和变形场的研究着手,研究在爆破震动荷载作用下凿岩巷道的固岩应力场、变形场和塑性区的状况及其变化特征,最终分析得出大直径深孔爆破震动荷载对凿岩巷道囤岩的影响.模拟过程中,相应监测点的变化过程体现了爆破震动对围岩影响的特点.     

露天矿山台阶深孔爆破大块成因及解决措施

露天矿台阶深孔爆破大块率高是露天矿山生产过程中普遍存在的一个问题,在白马铁矿采场西帮断层角砾岩和下盘伟晶辉长岩等部位爆破大块率高的情况尤其突出。为此,结合白马铁矿近几年爆破开采情况和地质条件,详细地阐述了大块产生的位置以及采场难爆区域的状况,分析其产生的原因。根据实际条件,从起爆网路,炮孔布置,装药结构,优化难爆部位孔网参数、创造有利爆破条件以及施工与管理等方面,总结出有效降低白马铁矿露天台阶深孔爆破大块率的具体措施和方法。