煤矿下山巷道水与空气不耦合装药爆破技术对比研究

为了提高三级煤矿许用炸药能量利用率,改善爆破破岩效果，保证开采区的工作效率，对不耦合装药结构进行优化，以理论推导的方式分别得出空气不耦合与水不耦合装药系数对爆生气体准静压力的影响，并进行了对比分析；通过实验室爆破模型试验研究水和空气径向不耦合分别作用下爆炸应力波的传播分布特性，分析峰值应力与测点到炮孔比例距离、不耦合系数之间的关系，并与理论分析对比验证。结果表明：当不耦合系数相同时，炮孔处水不耦合装药爆炸应力波峰值高于空气不耦合装药，随着不耦合系数的增加，炮孔处爆炸应力波的峰值应力减小；模型试验测得同一测点的水不耦合装药峰值应力是空气不耦合装药峰值应力的1.15~1.52倍，峰值应力作用时间长于空气不耦合装药，同一测点水和空气不耦合装药结构测得的应力波及其峰值应力均随不耦合系数的增加呈负幂函数衰减，且空气不耦合装药时衰减得更快，与理论分析一致；贵州某煤矿下山巷道，于梯形掘进断面实施传统空气不耦合装药结构掏槽爆破，效果不甚理想，运用水不耦合装药爆破技术，提高了炮孔利用率，减小了岩石破碎块度，使爆堆集中，显著提高了岩石破碎效果与出渣效率。     

水介质不耦合装药爆炸比较研究

为研究水介质不耦合装药爆炸反应机理,进行水介质不耦合装药爆破与空气介质不耦合装药爆破对比试验.通过观测爆炸过程、检测爆炸超压和爆生气体化学成分定性分析等试验,研究结果表明:水介质不耦合装药爆炸产生的超压可提高6％,爆温降低19.1％.其作用机理为药柱爆炸时水介质吸收爆炸产生的热辐射和冲击波能量瞬间气化,冲击波破碎炮孔岩...     

孔底单式起爆试验研究

孔底单式起爆较孔口复式起爆爆轰产能作用于矿石物体时间长 ,且向外逸散少 ,能量利用率高 ,在矿体爆破作用时产生的冲击波强度大 ,从自由面反射回介质的拉伸波强度大 ,矿岩能得到很好的破碎 ,大幅降低大块率和二次破碎炸药单耗 ,提高出矿效率 ,大大降低了爆破空气波的危害 ,具有明显的先进性、实用性、效益性和推广性     

孔底单式起爆试验研究

孔底单式起爆较孔口复式起爆爆轰产能作用于矿石物体时间长，且向外逸散少，能量利用率高，在矿体爆破作用时产生的冲击波强度大，从自由面反射回介质的拉伸波强度大，矿岩能得到很好的破碎，大幅降低大块率和二次破碎炸药单耗，提高出矿效率，大大降低了爆破空气波的危害，具有明显的先进性、实用性、效益性和推广性。     

静态爆破剂的性质与应用

静态爆破是实施控制爆破的又一种新型破岩方法。它的破岩作用完全是靠静力作用,即在被破碎介质炮孔内,药剂的化学及物理变化,体积膨胀内在压力升高,最终使破碎体产生龟裂进而破坏。因而不存在爆炸时产生公害的影响。本文论述了静态爆破剂的主要组成物、作用机理、破岩性能、工程应用等,供进一步研究和使用参考。     

不同耦合介质光面爆破裂纹发展数值分析

为研究不同耦合介质条件下光面爆破裂纹发展特性,基于ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,利用脆性材料的Von Mises破坏准则,建立了不同炮孔间距、不同抵抗线条件下的光面爆破数值模型,分别分析了空气和水作为径向耦合介质下光面爆破裂纹发展规律。研究发现：由于2种物质的性质不同,导致耦合作用机理的不同,传递给岩体的爆炸能量有所差别,进而影响炮孔间裂纹的发展,数值模拟结果证实了这一点。空气耦合下的光面爆破较易形成合格的贯通裂隙,且炮孔周边爆生裂纹相对较少,裂纹分叉现象较少;水耦合条件下贯通裂隙形成质量较低或者不形成贯通裂隙,炮孔周边裂纹较发育,裂纹分叉现象较多,不利于炮孔间径向裂纹的贯通。2种耦合介质下,炮孔连心线上的Von Mises应力衰减曲线均符合幂函数衰减,水耦合条件下,炮孔壁的Von Mises应力明显高于空气耦合,但衰减速度相比空气耦合条件下较小。随着不耦合系数的增大,传递给岩体的压力减小,岩体爆破裂纹减少,不耦合系数为2.1时爆破效果最佳。     

关于提高爆炸能量利用率的探讨

从理论上探讨炸药爆炸时能量分布规律, 从实践上探索合理的爆破能破坏岩石的最大作用范围;依据不同的矿岩性质、起爆方式、装药结构、爆破参数、炸药性能与矿岩性质相匹配等,对炸药能量利用率的影响,探讨了如何减少爆破无用功的产生并提高爆炸能量利用率。     

切缝药包爆破定向断裂机理及围岩损伤特性分析

依据弹性波动理论,结合冲击波在岩石或类岩石介质中的传播规律,建立了切缝药包爆破时切缝方向与非切缝方向的孔壁峰值应力、粉碎区和裂隙区范围之间的比例关系。利用AUTODYN软件建立了切缝药包爆破模型,在其切缝方向与非切缝方向各等间距设置5个测点,对测点处的应力峰值、爆破振动速度峰值以及峰值对应的时间进行了分析。而后基于淮南矿区顾北煤矿的巷道爆破试验,进行了普通药包、切缝药包以及不同周边孔间距的爆破试验,研究了切缝药包以及周边孔间距的大小对围岩损伤度的影响。结果表明,使用切缝药包爆破时,在其切缝方向会产生爆轰产物射流和应力集中,同时会减弱非切缝方向的应力峰值和爆破振动速度,延缓非切缝方向的能量传播速度,减弱非切缝方向的能量传播大小,从而达到定向断裂的目的;通过现场试验可以发现,使用切缝药包比使用普通药包爆破后,围岩的损伤度下降了30%以上;当使用切缝药包爆破时,随着周边孔间距的增大,爆后围岩损伤度呈下降趋势。      

大型爆破安全技术计算与商榷

提出大型爆破技术操作常用的危险半径及地震波震速计算公式主要系数存在的问题与解决方法;评析其相关公式对单段最大药量提出不同看法与做法;指出沙氏公式中爆破介质系数K和震动衰减指数a,用类比法选取有一定风险性,提出露天爆破个别碎石飞散计算常用公式的弊端并给出以炸药能量推动碎石飞散距离计算的新方法;对大型爆破中网路被摧毁从空气冲击波速度和地震波相位角度剖析认为微差爆破的网路摧毁发生在后段炸药起爆之前并提出相应改进措施。     

掏槽孔超深深度对爆破效果的影响

煤矿岩巷钻爆施工中,速度的关键在于掏槽。随着岩巷掘进工程量不断增大,虽然炮孔深度逐渐增大,但是掏槽孔超出普通孔的长度并没有改变,基本保持在200 mm及以下。针对掏槽孔超深与炮孔利用率这一问题,本文在超深系数η的基础上,引入裂隙区重合度φ的概念,利用数学建模方法,分析了不同超深深度爆破时的岩石应力状态,建立了超深深度及岩石碎胀系数之间的关系,并确定了掏槽槽腔主要参数的计算公式及取值范围,发现存在最优掏槽孔超深系数η和裂隙区重合度φ,使得炮眼利用率最高。利用LS-DYNA数值模拟分析了掏槽孔超深爆破时爆炸应力波的传播规律和孔底岩石的受力特征,并比较了200、300、400和500 mm不同超深深度的应力波强度变化特征并应用于岩巷掘进现场,对比了超深爆破方案和普通爆破方案的单循环进尺、炮孔利用率、眼痕率及大块率等爆破效果指标。结果表明,当超深深度为400 mm时,炸药爆破能量充分用于破岩,能量利用率最高,爆破后形成重叠的裂隙区,增大了后续爆破的自由面,提高了爆破破岩的效率,对岩巷钻爆法施工的参数优化有一定的指导意义。      

新城金矿阶段空场嗣后充填法开采大直径深孔切槽爆破方法

在阶段空场嗣后充填法开采过程中,如何形成回采爆破的初始补偿空间是成功应用该采矿方法的关键。阶段空场嗣后充填法在进行切割拉槽爆破时,受到围岩的夹制作用,极易造成切割槽爆破欠挖甚至出现爆破失败的问题。以新城金矿为工程背景,采用无切割井大直径深孔爆破方法形成切割槽。对比分析传统的垂直深孔后退式分段爆破拉槽方法与“品”字形后退式分段爆破拉槽方法,结果表明：当采用“品”字形后退式分段爆破拉槽方法时,既利用了采场下部的自由空间,又利用了由于“品”字形布置所创造的超前自由面和中央补偿空间,可以显著提升无切割井深孔爆破的效果。在此基础上,优化了新城金矿阶段充填法开采过程中大直径深孔切槽爆破的孔网参数。综合分析结果,确定了新城金矿大直径深孔切槽爆破一次爆破高度为3.6 m,炮孔直径为100 mm,炮孔的排间距和孔间距均为1.5 m,爆破边孔距离爆破边界为0.5 m,并在切割槽中央设置4个空间补偿孔,改善“品”字形后退式深孔切槽爆破的效果。     

基于小波包理论的爆破振动信号能量分析研究

爆破振动信号是一种极为复杂的非平稳信号,具有持时短、突变快的特点,本文结合实际爆破监测数据,利用小波包变化提取信号的频带能量分布特征,对爆破振动信号中不同频带的能量特征进行了分析研究。研究结果表明:爆破振动信号能量绝大部分集中在0～200Hz,在这一频带根据爆破条件不同其能量又分布于不同子频带。随着爆破药量、爆破地震波传播距离的增大,低频带所占能量不断增加。因此该方法对爆破地震波传播及破坏机理,以及爆破降振研究是一种有效的方法。     

装药结构对煤层深孔聚能爆破增透的影响

针对装药结构对聚能爆破煤层增透的影响,在分析装药结构对爆炸应力波传播特性、爆破裂隙分区影响的基础上,基于平煤十矿己组煤层瓦斯地质条件设计了煤层深孔聚能爆破现场试验方案,通过现场试验探讨了装药结构对煤层深孔聚能爆破在水平方向和竖直方向上的影响.实验结果表明:装药结构影响煤层深孔聚能爆破增透效果,煤层深孔聚能爆破后,在水平方向爆破影响区内瓦斯抽采浓度平均增幅为52.78%;竖直方向上距离爆破孔相同距离的考察孔在爆破后,处于爆破孔上方的考察孔无炮烟逸出,处于下方的考察孔有炮烟逸出,证明偏心不耦合装药结构对爆破孔上方煤层影响小于对下方煤层影响,爆破孔上方爆破裂隙范围小于下方爆破裂隙范围.      

水孔间隔填塞的理论分析与现场试验

针对德兴铜矿采用纯岩粉填塞炮孔时填塞效果不佳的问题，通过综合运用力学计算和数值模拟进行分析，从理论上论证空气间隔器用于炮孔填塞的可行性。分析表明，一节空气间隔器提供的摩擦力（18850 N）大于因此损失的填塞物重力及摩擦力之和（干孔16422 N和水孔8426 N），且使用间隔器填塞可延长爆炸应力波的作用时间，并提高应力综合作用强度。据此开展现场爆破试验，使用间隔器填塞的区域在爆破中的冲孔个数和冲孔高度明显小于对比区域，试验区电铲台效较对比区提高了10.4%。现场试验结果表明，将间隔器用于水孔填塞可提高对爆炸冲击物的抵抗，降低冲孔风险，并改善爆破效果。基于上述研究和试验，构建了一种易施工、成本低的露天水孔填塞方法。     

进路充填法爆破扰动诱发充填体破坏规律研究

针对焦家金矿进路充填法爆破扰动诱发充填体破坏严重的问题，基于Mises屈服准则确定充填体破坏阈值，采用LS-DYNA软件对炮孔距充填体距离、充填体养护龄期与充填体破坏范围之间的关系进行了数值模拟研究。结果表明：充填体的破坏范围与炮孔距充填体距离（孔边距）呈线性关系，随着孔边距的增加，充填体的破坏范围逐渐减小；充填体的破坏范围与其养护龄期密切相关，随着养护龄期的增加，充填体的破坏范围逐渐减小，且超过7 d养护龄期后，充填体的破坏范围受爆破扰动影响明显减弱。该研究成果为现场爆破参数优化和回采时间的确定提供了理论依据。     

基于虚拟孔底距的孔口预留最大不装药长度的确定及应用

某黄金矿山采用上向扇形中深孔爆破落矿时存在粉矿过多,眉线口及后排炮孔破坏严重等问题。通过理论分析和现场实践,提出了采用虚拟孔底距确定孔口预留最大不装药长度的方法,设计了2种预留长度的孔口间隔装药方案,并进行了现场工业试验。工业试验结果表明:采用孔口间隔装药方案二能够很好地解决现场爆破出现的问题,降低了孔口起爆药量,减轻了孔口爆破振动的影响,技术经济指标显著。归纳总结了经验公式,为确定孔口预留最大不装药长度提供了新的依据。     

谈井下矿山二次破碎裸露爆破方法

井下矿山二次破碎裸露爆破可采用聚能药包和水封聚能药包破碎大块，聚能药包能改变药柱某个方向的猛度，提高炸药能量利用率，水封爆破利用了炸药的猛度和一部分爆力作用，从而有效地利用了炸药本身的能量，降低了爆破危害。     

分段充填采矿法垂直平行孔落矿技术探讨与实践

针对传统上向扇形炮孔爆破落矿存在的凿岩质量难以保证、炮孔利用率低、炸药单耗高、不利于提高分段高度及采矿效率等弊端,根据莱芜矿业各矿床的地质条件、采矿方法,开发了垂直平行孔落矿技术,该技术可以利用预拉开的空间进行垂直下向或上向凿岩,炮孔质量便于控制,且可以对矿房边界实施预裂爆破。落矿爆破采用先进的逐孔起爆技术,降低了炸药单耗,提高了爆破效果。