束状孔炮孔最佳间距的研究

束状孔炮孔的间距是决定束状孔爆破破岩有效性的关键因素。根据哈里斯模型,采用爆破漏斗试验的方法确定岩石极限抗拉应变值T,计算相邻两炮孔孔间距:;分析束状孔空隙率对炮孔联通性的影响,当束状孔内炮孔间距时,束状孔内炮孔,在爆破过程中可实现完全连通;通过爆破漏斗模型试验,建立爆破漏斗模型,爆破漏斗体积最大时的炮孔间距。综合试验结果,束状孔合理炮孔间距 。     

松软低透煤层深孔微差聚能爆破致裂机理

针对松软低透煤层微差聚能爆破致裂增透问题,在分析微差聚能爆破作用过程及影响因素的基础上,利用流固耦合算法建立了微差聚能爆破数值模型,研究了煤体单元应力及裂隙发育特征,并通过煤层深孔微差聚能爆破现场试验探讨了微差聚能爆破致裂机理及对煤层增透的影响。结果表明:深孔微差聚能爆破的新自由面和应力波叠加效应是促进爆生裂隙扩展、衍生裂隙形成的关键因素,炮孔间煤体在短时间内经两次爆破作用使裂隙进一步发育和扩展。先爆炮孔为后爆炮孔提供了新的裂隙面,爆炸应力波经裂隙面绕射、反射并与入射波叠加,使裂隙面附近煤岩体处于拉伸应力状态并促进衍生裂隙的形成;后爆炮孔利用先爆炮孔形成的残余应力场使爆生裂隙密度增加,扩大了煤体致裂范围。微差时间与炮孔间距是影响爆生裂隙扩展特征的重要因素,在其他条件不变的情况下,两者共同作用决定了爆生裂隙的发育形态。当先爆炮孔产生的应力波在微差时间内传播距离小于炮孔间距时,爆炸应力波在两炮孔间煤体中相互叠加增强,随后在裂隙面之间发生反射形成拉伸应力波对煤岩体产生复杂的破坏作用,在原有爆生裂隙间形成新的裂隙。煤层实施深孔微差聚能爆破后增透效果显著,先爆炮孔附近煤体裂隙在后爆炮孔作用下进一步发育,炮孔间煤体裂隙随孔间距减小更易贯通。     

束状孔当量球形药包爆破漏斗的模型研究

束状孔当量球形药包爆破是一种大量落矿的爆破技术,通过综合利用漏斗爆破最优埋深条件及增强爆破中远区破岩作用的束状孔效应,可极大提高爆破作业效率,该项技术在多个矿山开展了大规模应用试验,取得了良好的技术经济效果。开展了不同埋深条件下束状孔当量球形药包爆破漏斗试验,通过三维激光扫描仪精确扫描爆后漏斗体积,建立了束状孔药包埋深与爆破漏斗体积的关系,确定了束状孔爆破药包最佳埋深。通过分析药包埋深比与单位炸药爆破体积的关系特征,采用高斯函数进行了爆破漏斗曲线拟合,得到了爆破漏斗的高斯函数关系式。分析了单位炸药爆炸释放能量、岩石抗拉强度、药包埋深、炸药能量利用率等指标对束状孔当量球形药包爆破作用的影响,为束状孔爆破效果评价提供了定量化表征方法。根据束状孔当量球形药包爆破漏斗试验及漏斗爆破高斯函数模型,开展了4个炮孔及5个炮孔组成束状孔的爆破参数计算,确定了束状孔爆破时药包最佳埋深,为束状孔爆破设计提供了技术参考。     

束状孔分层落矿采矿方法研究

针对球形药包分层崩落采矿法落矿分层厚度小、采场生产能力较低的问题,基于束状孔爆破理论,研发束状孔分层落矿采矿方法。束状孔爆破具有增强破岩作用的爆破效应。4～5个炮孔组成的束状孔,采用当量球形药包装药,爆破分层高度为单孔球形药包爆破的2～3倍。束状孔分层落矿采矿方法采用束状深孔当量球形药包漏斗爆破,束状炮孔间距7～8 m,采用普通工业炸药爆破。每次分层爆破落矿高度5～8 m,贫化率8%,损失率10%,大块率<5%,采场生产能力1 800～2 400 t/d。与单孔球形药包爆破VCR法比较,大块率降低10%～20%,采场生产能力提高1倍以上。束状孔分层落矿采矿方法是一种适用于厚大矿体、中厚急倾斜矿体的大规模高效开采方法。     

采煤工作面松动爆破提高块煤率的实践

通过对采煤工作面松动爆破机理的分析和C262(1)采煤工作面松动爆破参数的确定,提出了炮采工作面爆破合理设定爆破参数,充分利用爆轰应力波叠加使裂隙区扩展和炮孔静压的综合作用破岩的观点。在采煤工作面松动爆破技术提高块煤率是一种有效的途径。     

深孔爆破的炮孔封堵机理及参数优化研究

深孔爆破炮孔封堵质量的好坏直接影响到炸药能量的有效利用和爆破的破岩效果。通过理论分析、实验室模型试验、数值模拟和现场试验相结合的方法，对超深孔爆破时的炮泥封堵机理、封堵方式、封堵材料的选择以及封堵长度等参数展开研究，获得了炮孔在完全封堵作用下爆生气体对围岩的破坏作用及裂隙生成范围，优选了封堵方法和封堵参数，提高了炮孔封堵质量。在对炮孔封堵机理研究中，通过理论分析，推导出合理的最短封堵长度。在实验室模型试验中，通过对炮泥的直剪试验，获得了炮泥的黏聚力、内摩擦角等物理力学参数。应用LS-DYNA软件对有无封堵情况下的爆破模型进行模拟分析，得到无炮泥封堵时靠近自由面一侧岩体比有炮泥封堵时受到更大的应力作用，进一步分析有无封堵情况下炮孔内部及围岩的应力场分布规律，验证了炮泥封堵可以有效地减少爆生气体的逸出，将爆破能量更好地集中于岩石深部，使岩石径向裂隙更好的发育，说明有炮泥封堵情况下，爆炸应力波与爆生气体的共同作用可以更好地提高炸药破岩效率。通过PFC软件分析了不同封堵长度的炮泥移动规律，得到合理的炮泥长度是确保爆生气体作用及不产生外部破坏的主要因素，并验证了最短炮泥封堵长度的理论计算方法，同...     

煤矿岩巷束状孔掏槽爆破掘进试验研究

国内煤矿井下岩巷掘进以传统钻爆法施工为主,其效率低,难以适应煤矿强化开采的需要,研究提高钻爆法的掘进效率对于煤矿生产具有重要意义。影响掘进效率的关键因素是炮眼深度和掏槽爆破效果,本文从增加炮眼深度和改善掏槽效果的角度出发,设计采用束状中深孔掏槽方式,在发挥中深孔掏槽优势的同时,利用束状孔最优埋深条件下的当量球形漏斗,实现炮孔的充分利用,改善掏槽效果,从而提高掘进循环进尺和效率。试验表明,与传统浅孔楔形掏槽相比,束状中深孔掏槽爆破掘进每炮循环进尺提高了45%,效果显著。     

大红山铜矿束状孔采矿及爆破振动监测技术

研究大红山铜矿束状孔当量球形药包爆破采矿技术,通过经验公式预测爆破块度与束状孔及炸药单耗的关系,设计束状孔爆破布孔及装药结构,爆破大块率较低,矿石块度均匀,出矿进路无破坏。采用DSVM-4C型爆破振动测试仪对爆破过程的动态振动波型及振动速度进行监测,监测结果与经验公式预测安全距离基本一致,安全距离应大于180 m。     

束状孔等效直径当量球形药包大量落矿采矿技术

束状孔等效直径当量球形药包爆破技术是一种全新概念的爆破技术.它以数个密集平行深孔形成共同应力场的作用机理为基础,由数个束孔进行组合漏斗爆破,实现高分层大量爆破落矿.由于装药约束条件的改善,可采用普通低成本炸药,从而大大降低采矿成本.采用大参数束间距,凿岩硐室可以布置成凿岩巷道的形式,简化了采场地压管理.下向分层落矿,采场爆破避免了切割井、拉槽等低效率作业辅助工程.工业试验表明,由于创造了充分利用炸药能量和控制爆破作用的良好条件,矿岩破碎质量好、大块率低,爆破炸药单耗低、炮孔每米崩矿量高,边帮、直接顶板的完整性保护效果良好.     

水压爆破应力波传播及破煤岩机理实验研究

开展了水压爆破爆炸应力波传播及破煤机理实验研究,采用超动态应变测试系统对模拟煤体中产生的爆炸应变进行了采集分析,研究了水压爆破爆炸应力波在煤体中的传播,根据损伤破坏区域、裂纹形态等爆破效果,研究了水压爆破破煤机理,通过分析水、空气2种炮孔不耦合介质对煤体爆破作用的影响,对比证明了水压爆破煤体致裂效果明显。研究结果表明:煤体首先呈现塑性压缩破坏,在炮孔周围形成粉碎区,粉碎区半径约为炮孔半径的1.5倍;然后呈现脆性拉伸破裂,形成大范围裂隙区,裂隙区半径约为炮孔半径的13倍;最后应力波衰减为地震波,引起煤体质点产生弹性震动,形成爆破松动区。     

岩体爆破综合实验研究系统及其应用

为定量分析研究毫秒延时爆破破岩过程特征物理量分布演化机制,进一步优选爆破参数、完善毫秒延时破岩机理,进行了室内毫秒延时台阶爆破相似模型实验。应用高速摄影机和超动态应变仪建立综合实验研究系统,对毫秒延时爆破进行动态实时监测,得到台阶自由面处裂纹扩展规律和延时时间对边坡表面应力峰值及内部应力场叠加的影响程度。结果表明,确保后序药包起爆时已形成新自由面的最小临界延时为9 ms;设计延时为15 ms或25 ms时,可降低对边坡表面应变峰值影响程度;为促进相邻炮孔爆炸应力波充分叠加、增强岩体破碎效果,孔间延时最大临界值为15 ms。综合考虑坡体应力状态及台阶爆破效果双重因素,实验条件下最优孔间延时为15 ms。     

露天矿临近边帮控制爆破岩石成缝机理的讨论

通过预裂爆破模拟试验，对应力波叠加理论，爆炸气体的“气楔作用”等分别进行了验证，同时以爆破测震为佐证，从理论上否定了预裂爆破，并以充分的证据证明，预裂爆破实施后，根本没有产生预裂缝，留下的半壁孔是实施主爆破时缓冲孔蓄能作用的结果，在此研究成果的基础上，提出了岩石成绩机理的回弹假说，并据此假说提出了一种新的临近近边帮控制爆破方法－蓄能爆破，回弹假说认为爆破的真正动力源是缓冲孔，缓冲孔爆炸后，邻近边帮的岩石受到压缩产生弹性变形，储存了弹性变形能，当有了足够的补偿空间后，岩石在惯性作用下恢复原状，变形能释放产生垂直于炮孔连心线上的拉伸力，当拉伸力大于岩石的结构力时，岩石产生裂缝。     

中空孔对直眼掏槽爆破效果的影响数值模拟

为了研究中空孔对直眼掏槽爆破效果的影响,运用非线性动力分析平台ANSYS/LSDYNA,建立有、无中空孔2种直眼掏槽爆破的三维数值模型,比较分析掏槽爆破过程中爆炸应力场演化历程以及岩体破坏特征。模拟结果表明:由于中空孔处发生了应力波反射,中空孔附近产生明显的应力集中效应,中空孔模型孔壁处测点的等效应力峰值为107.0 MPa,无中空孔模型中心区域测点的等效应力峰值为20.3 MPa;有中空孔时槽腔内岩体被充分破坏,空孔与掏槽孔之间形成贯穿裂隙,且空孔附近形成了层裂现象,而无中空孔时槽腔中间岩体破碎长度差、炮孔利用率低。     

空孔直眼掏槽微差起爆时间的力学模型及分析

工程实践表明, 微差起爆时间是影响掏槽效果的一个重要因素。掏槽孔装药爆破以后, 槽区内的破碎岩石与爆生气体混合并通过槽区口部向槽外抛掷, 工程上要求爆破结束时剩在槽腔内的岩石碎块越少越好。通过分析槽腔内岩石碎块的运动过程, 建立了掏槽爆破微差起爆延期时间计算的力学模型。应用模型对掏槽微差起爆时间进行的优化研究表明, 掏槽微差起爆时间与孔深成正比。     

深井扇形组合孔短延时爆破裂纹扩展模拟研究

提出了一种扇形组合孔短延时爆破的构想,即在常规的每排扇形崩落孔中间增加一排致裂孔,崩落孔与致裂孔之间短延时间隔起爆。使用ANSYS/LS-DYNA对不同延时时间及不同围压加载条件下的爆破方案进行数值模拟研究,发现高应力环境下常规扇形孔爆破无法形成有效爆破漏斗,扇形组合孔短延时爆破则损伤破裂更加有效、破岩效果更好。此外对不同围压条件下的裂纹扩展进行分析,爆破裂纹扩展趋向于最大主应力方向。数值模拟及现场工程实践证实,当最大主应力方向与扇形崩落排孔成一定小角度,即平行崩落排孔方向加载较大围压、垂直排孔方向加载较小围压时,扇形组合孔短延时爆破不仅可以改善岩石破碎效果,也可以有效保护后排炮孔和保留岩体。     

预裂爆破中柱状孔间应力场作用分析

建立深孔预裂爆破柱状孔间应力作用力学模型,以塔吉克斯坦吉劳露天矿南部边帮1915平台现场参数为试验模拟基础,利用ANSYS/LS-DYNA建立分段空气间隔装药条件下三维双孔预裂爆破数值模型,分析了预裂爆破中柱状孔间不同部位处应力作用过程。研究表明:孔口部位主要以反射拉伸破坏为主,炮孔中部可近似看作是平行于炮孔轴线方向的应力波多重叠加导致破坏,炮孔底部采用加强装药后,应力大小及持续时间大大加强,有助于克服孔底夹制力,形成孔底贯通预裂缝。     

复合掏槽在岩巷快速掘进中的研究与应用

为解决阳煤五矿南翼五采区集中高抽进风巷炮孔利用率低、大矸率高、整体掘进效率低等难题,运用LS-DYNA软件模拟楔形掏槽与复合掏槽方案,研究了岩体内部应力变化规律,并进行现场试验。结果表明复合掏槽更有利于破碎岩石,形成槽腔,提高爆破效率。新方案较原方案单循环进尺提高了0.46m,炮孔利用率由69.5%提高到92.5%,且无可见大块矸石,取得成效显著,对类似的岩巷爆破掘进具有参考价值。