工程爆破中装药不耦合系数的研究

在爆炸动力学和岩石力学理论分析的基础上,对工程爆破中不耦合系数在不同的装药条件下进行了计算,得到了相应的计算表达式,并以轴向不耦合系数为例进行了相关的试验研究,得到了良好的效果,对理论分析和工程应用都有一定的参考意义。     

水不耦合径向装药对预裂成缝效果影响分析

摘要：为研究空气和水两种介质对预裂爆破的影响,通过LS-DYNA软件,研究不同不耦合系数情况下大理岩HJC本构模型在空气和水介质条件的单孔爆破损伤情况和多孔爆破成缝情况。结果表明：（1）不耦合系数相同情况下,水不耦合装药岩石损伤范围会大于空气不耦合装药。随着径向不耦合系数增大,大理岩在空气不耦合装药和水不耦合装药条件下的损伤范围均逐渐减小这可以有效保护孔壁岩体。（2）水不耦合装药与空气不耦合装药的应力传播规律相同,但水不耦合装药相较于空气不耦合装药,对爆炸能量的利用率更高。（3）针对于本文的岩石条件,得到了最优的爆破参数组,在现场取得较好的预裂爆破效果。     

光面爆破中不耦合系数计算研究

在光面爆破中,为达到理想的爆破效果,不耦合系数必须合理选择。但目前对于不耦合系数还未有统一的计算方法。根据前人理论推导出了2种不同的计算公式,两者均是取值范围。经过实例计算,两者相互验证,计算结果存在误差,但相差不大。2种计算方法在实际爆破工程应用中,均可作为参考借鉴。     

空气不耦合装药爆破的管道效应及其预防措施

对炸药爆炸中出现的管道效应现象进行分析，通过理论计算得出在一定不耦合系数时炸药的传爆长度，并根据所得结果提出了空气不耦合装药时管道效应的预防措施。     

土体中垂直柱状药包的爆炸裂隙研究

分析了爆炸裂隙开裂及扩展机理,进行了土体中垂直柱状药包的现场爆破试验,研究了爆腔壁面爆炸裂隙展布,统计了柱状腔壁和底部半椭球腔壁的爆炸裂隙参数。结果表明:柱状腔壁上的爆炸裂隙较宽、较深,底部半椭球腔壁上裂隙细密,且较浅、较窄,裂隙条数随不耦合系数增大呈指数减少;柱状腔壁的裂隙深度与开口宽度随不耦合系数增大而先增后减,K≈1.2时,开口宽度出现最大值为2.50cm,深度出现最大值为9.24cm;底部半椭球腔壁的裂隙深度与开口宽度随不耦合系数增大而减小。     

基于数值模拟的预裂爆破参数优化研究

为了解决预裂爆破中预裂效果难以保证,爆破参数难以选取的问题,采用数值模拟技术对不耦合系数、孔间距等参数进行模拟分析。首先选取了RHT模型作为岩石材料模型,该模型能够较好地描述岩石在爆炸荷载下的拉伸和压缩力学响应行为。进而设计多个方案分别对不耦合系数和孔间距进行模拟,并分析其结果。模拟结果表明:不耦合系数越大,围岩受到的损伤破坏越小,而孔间距则对爆破损伤范围基本没有影响,但是其取值越大则不能形成有效的预裂缝,本次模拟确定最佳的爆破参数为不耦合系数k=3.5,孔间距L=700mm,为实际工程中预裂爆破中参数的确定提供了参考依据。     

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。     

单向荷载下不耦合装药预裂爆破效果研究

为研究预裂爆破效果与不耦合系数及单向荷载的关系,以某矿新设回采工作面的现场试验为背景,简化地应力为竖直方向上的单向荷载,运用LS-DYNA软件对直径为73、89、94、104、130 mm的炮孔进行预裂爆破数值模拟,分析了预裂爆破裂隙扩展过程、单向荷载对裂隙扩展的影响、预裂效果与不耦合系数的关系。结果表明:在垂直于炮孔轴向的单向荷载作用下,爆破粉碎区和主裂隙长度不受其影响,对尖端裂隙可实现裂纹二次扩展;不耦合装药系数在1.14～2.03时,形成粉碎区所耗能量低于爆炸总能量的20%;综合炸药能量利用率和预裂效果,不耦合系数取1.63左右时,预裂效果最佳。     

预裂爆破参数的理论计算及应用

爆炸应力波及爆生气体在损伤岩体中形成的应力场衰减规律及破岩机理是预裂爆破参数计算的基础。根据孔壁初始冲击压力与岩石强度的关系,得出了预裂爆破不耦合系数范围。然后,分析了损伤岩体中爆生气体形成的静态应力场,得出了预裂爆破形成的初始裂隙圈和炮孔间距。最后,以紫金山露天矿为试验现场,对理论研究进行了验证,为露天矿深孔预裂爆破的施工设计提供了参考依据。     

水压爆破岩石的破坏特征

根据水介质特性和爆炸作用特点，得出水压爆破最佳不耦合系数为４．４，其粉碎区和裂隙区范围分别为炮孔半径的１．０１～１．８４倍和３．６～１４．５倍；讨论了水的水楔作用。指出水压爆破可增大孔距，丰富了水压爆破破碎理论。     

耦合装药特性对深孔预裂爆破应力波能量衰减的影响

针对利用深孔预裂爆破技术对低透气性煤层进行强化增透过程中爆生应力波能量弱、衰减快、信噪比低的现状,对爆破孔装药结构提出了改进方案,建立了耦合装药对爆破孔孔壁透射波能量和爆炸载荷影响特性的数值计算模型,利用Matlab编程技术对此数值计算模型进行了计算并获得解析解。在淮南矿业集团顾桥矿进行了爆生应力波能量受耦合装药系数ξ变化的影响特性的现场实验,对基于功率谱的能量分析法进行了改进,并利用此分析法对实验数据进行分析。数值计算和现场实验均表明:随ξ的增大应力波总能量反而减小;当ξ为1.5时,应力波信号在10~50 Hz频段的能量最强,且信噪比也最高。因而在爆破增透实施过程中应将耦合装药系数ξ设计为1.5左右,从而获得最佳的增透半径和增透效果。     

Evaluation of space radius formed by blasting pressure with linear charges

Based on the mechanism analysis of space form caused by blasting with linear charges, elastic-plastic model of space form caused by blasting was established in this paper. In terms of state equation of blasting and the balance of quality, evaluation formula based on elastic-plastic to estimate space diameter caused by blasting with linear charges was given. The procedure structure of evaluation was introduced. We did 18 experiments on situ and compared experiments results with evaluation ones. They are correspondent very well. Then a new method of evaluating underground space diameters caused by blasting with linear charges was given. The method has more great guidance significance to the optimism plan of the new blasting technology that utilizes the explosion effect of the explosive to compact the soil to form the underground space.     

微差挤压爆破落矿筑堆装药量的计算：—试论挤压对装药量的影响

探讨在利用小补偿空间进行原地爆破浸出压爆破落筑堆时,补偿系数大小、爆破自由面及岩石松散系数对药量,得出挤压爆破装药量确定的经验方法。     

云锡多金属矿中深孔爆破振动速度衰减规律研究

对云锡多金属矿地下中深孔爆破进行振动测试,分析监测数据,对振动速度、爆破药量及爆源距离的关系进行一元线性回归处理,求得地震波的衰减系数α=1.44964,k=84.7162,计算结果与爆破安全规程中的经验值相符,表明所得衰减公式适用该矿山,为矿山确定最大一段起爆药量提供了依据,同时也为类似矿山提供参考。     

煤矿地下水库储水空间构成分析及计算方法

针对西部近水平煤层煤矿地下水库有效储水空间难以确定的问题,提出了利用地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹方程计算各分带岩层冒落前后的体积差,从而确定煤矿地下水库不同分带内岩层的有效储水空间,解决了现有煤矿地下水库储水系数难以确定,导致地下水库储水空间计算困难的问题。基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与块体铰接带垮落岩层的空隙、裂隙与离层空间,得出了近水平煤层垮落带与块体铰接带有效储水空间的计算表达式。基于结构力学与断裂力学理论,分析了垮落带分界岩层可能形成的3种不同结构形式,推导了砌体梁结构、台阶岩梁结构及完全垮落情况下工作面上覆垮落带、块体铰接带分界岩层的垂直位移轨迹方程,得出了上覆不同岩层结构煤矿地下水库的有效储水空间理论计算表达式。以大柳塔煤矿近水平煤层煤矿地下水库工程实践为依托,采用UDEC数值模拟计算方法分析了工作面上覆岩层的断裂结构,研究得出了地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹曲线,发现地下水库四周边界位置较中间位置的垂直位移量小,即四周边界位置具有更大的储水空间。采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对各分界岩层的垂直位移曲线进行了拟合分析,得出了煤矿地下水库的有效储水空间。基于不同计算时步上覆岩层垂直位移曲线的差异,分析了煤矿地下水库储水空间的时空演化规律。通过在大柳塔煤矿进行现场抽放水试验,验证了上述煤矿地下水库有效储水空间计算方法的可行性及计算结果的可靠性。     

岩土体变形及稳定性耦合监测技术综合研究

随着人类对地下空间的开发,越来越多的大型地下工程被修建,因此对地下工程岩土体的稳定性监测变得尤为重要。文中详细介绍了传统单一监测方法在工程中的应用情况,针对传统单一监测方法在变形监测中捕获信息和反应问题的不足,提出采用多参数、多手段的几种耦合监测方法。耦合监测方法可以从多方位、多层次,立体空间角度反应岩土体实时动态变形过程。     

裂隙岩体渗流水-岩耦合数值分析

以单条平直裂隙中的水流运动规律和裂隙网络渗流模型为基础，介绍了裂隙岩体渗流场与应力场耦合非线性分析的基本原理以及两场耦合的数学模型，并说明了耦合计算方法及步骤，运用算例，通过对比分析耦合及非耦合两种情况下的渗流场等值线图，说明了在渗流场必须考虑水-岩耦合作用。     

西部缺水矿区地下水库保水的库容研究

利用井下采空区进行水源蓄存和循环利用的地下水库技术是实现西部矿区保水采煤的有效措施,研究确定采空区的合理储水容量对于地下水库技术的安全高效实施至关重要。综合采用理论分析、模拟实验与现场实测等手段,就地下水库储水容量计算、以及极限库容与合理库容的确定等问题进行了研究,结果表明：地下水库的储水容量即为储水范围内覆岩垮落带破碎岩块间自由空隙量与裂隙带断裂岩层离层裂隙量的总和;基于覆岩垮落带类抛物空间形态模型的构建,得到了考虑煤层倾角条件下垮落带岩体空隙量的计算公式;利用覆岩采动裂隙分布的“O”形圈理论模型,获得了覆岩各层关键层底界面及相邻关键层间断裂岩层的离层空隙量确定方法;由此根据储水水位在覆岩垮裂带内的不同位置,建立了地下水库储水容量的数学表达式,形成了地下水库极限库容与合理库容的确定方法,指导了李家壕煤矿地下水库工程实践。     

复合型粒状乳化炸药及其压气机械化装药在地下矿的应用

介绍了一种以多孔粒状铵油为粒核、以固态乳胶为外覆抗水层的复合型粒状抗水炸药。地表试验及在金川矿区井下小孔径（４０ｍｍ）爆破应用结果表明，此种炸药不仅爆炸性能良好、抗水能力强，而且具有便于压气输送的良好的流散性，适用于炮孔爆破时的压气设备机械化装药。与手工装填方式相比，压气装填新型炸药质量明显改善，爆破效率由原来的６０％～７０％提高到９０％以上。     

基于计算机仿真的井下矿车-轨道垂直耦合振动分析

井下矿车平稳运行是井运系统畅通的重要保障,轨道损坏、车体振动是引起矿车运输损坏的外在原因。以矿车-轨道接触耦合为研究对象,利用计算机仿真技术模拟了井运过程中轮轨作用力对矿车点头振动和垂直振动的影响,找出了影响矿车平稳运行的内在原因,并提出了安装金属橡胶的控制策略。研究对井下运输系统的建设提供了科学依据。