爆破漏斗成形规律数值模拟及试验研究

近年来,高地应力问题已经成为深部采矿作业中的主要问题,尤其深部高应力与岩石爆破等关系密切。以某地下铜矿为研究对象,基于浅部岩石爆破理论研究深部地应力岩石爆破规律,通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对比分析条形药包和集中药包爆破漏斗成形规律及爆破漏斗体积与装药深度的关系,得出在装药深度逐渐增加的条件下,同等装药情况条形药包爆破漏斗体积增大幅度较集中药包大,且集中药包爆破漏斗体积比例系数达到最大值1.67时装药深度小于条形药包爆破漏斗体积比例系数最大值2.57时装药深度。通过在北采区水平巷道开展条形药包爆破漏斗现场试验,结果符合利文斯顿爆破漏斗理论,所得实际最佳装药深度0.9 m与模拟结果最佳装药深度1.2 m在误差允许范围内基本一致,表明采用ANSYS/LS-DYNA进行爆破漏斗模拟可对现场试验参数进行指导优化,同时,研究爆破漏斗成形规律对合理选择爆破参数、提高爆破效率具有重要意义。     

爆炸应力波作用下岩石破坏数值分析

为了研究爆炸应力波对岩石的破坏机理,以柱状装药条件下,现场爆破测试、动光弹和动云纹实验为基础,通过理论分析,提出了爆破漏斗半径的计算公式,并通过应用ANSYS/LS_DYNA数值模拟软件模拟柱状装药条件下爆破过程,对提出的理论进行验证,模拟得出,在相同的装药形式,不同的岩石动态抗拉强度条件下,岩石爆破漏斗半径数值模拟值与提出的理论计算值误差在10%以内;同一种岩石,在不同的装药长度条件下,岩石爆破漏斗半径数值模拟值与提出的理论计算值误差也在10%以内。     

爆破漏斗试验在一次爆破成井中的应用研究

根据利文斯顿爆破能量平衡准则,在一次爆破成井的应用现场进行了系列单孔爆破漏斗试验以及变孔距的多孔同段爆破漏斗试验,并在装药孔附近按不同的间距布置空孔,以观察实际爆破时的装药孔与平行空孔之间的间距关系;对2种炸药爆破漏斗试验结果的爆破漏斗特性曲线、爆破漏斗体积与炸药埋深及其与漏斗半径关系、爆破漏斗的最佳埋深与l晦界埋深、爆破漏斗的炸药单耗等内容进行了分析研究。据此确定了与矿岩条件相匹配的炸药类型,得到了试验地段一次爆破成井试验的相关参数选取依据。     

底部空气柱装药爆破机理分析与试验研究

应用激波理论分析了底部空气柱装药爆破机理。通过实验室的爆破漏斗试验，研究了底部空气柱装药爆破效果，掌握了定量装药在固定装药深度情况下爆破漏斗体积与底部空气柱长度的变化规律。对工程实践有一定指导意义。     

露天煤矿煤层爆破漏斗关键因素研究

高寒地区露天煤矿爆破作业后产生的大块煤体在一定程度上加剧了露天煤矿运输设备损耗,大块煤体会在运输环节对胶带产生一定的破坏,更甚者会堵塞破碎站,进而严重影响露天矿正常生产。为控制露天矿爆破作业后的煤体大块率,提高露天煤矿经济效益,基于利文斯顿爆破漏斗理论,进行高寒地区煤层爆破漏斗实验设计,在理论分析的基础上进行了现场冻煤层爆破漏斗实验,揭示了高寒地区煤层爆破漏斗参数随不同装药结构、孔深、装药量的变化规律,最终采用灰色关联度方法分析出不同影响因素对效果指标之间的影响程度。结果表明：大块率的影响因素按照其程度从大到小依次为：孔深、装药量、装药结构;爆破漏斗半径的影响因素按照其程度从大到小依次为：装药量、孔深、装药结构;漏斗体积的影响因素按照其影响程度从大到小依次为：孔深、装药量、装药结构。     

露天矿深孔底部间隔装药结构的研究

本文分析了露天矿深孔爆破长期沿用的连续装药结构存在的问题，论述了底部间隔装药结构的特点和爆破作用原理，指出采用底部间隔装药结构可使炸药能量分布趋于合理，同时降低爆炸压力，延长爆破作用时间，提高爆破能量利用率，改善爆破效果。通过现场爆破漏斗对比试验、小台阶模拟试验和工业试验与应用，证实了底部间隔装药结构优于连续装药结构，得出了最佳间隔系数＝20％～25％；     

沙溪铜矿爆破漏斗工业试验研究

基于利文斯顿的爆破漏斗理论,对沙溪铜矿典型矿岩进行了单孔小型爆破漏斗以及变孔距双孔同段小型爆破漏斗试验,对爆破漏斗试验中药包最佳埋深与临界埋深及炸药单耗进行了系统研究,由此得出了爆破漏斗的最佳技术参数,并以爆破能量平衡准则和相似性原理为依据,计算确定了沙溪铜矿大直径深孔爆破的凿岩爆破参数为:单层装药为3条,装药长度为1.2 m,药量合计为27.0 kg,最佳漏斗半径为1.64 m,抵抗线为1.92 m,分层崩矿高度为2.4 m,孔网参数为3.0 m×2.8 m;炸药单耗为0.39 kg/t。     

某锡矿地下采场爆破参数优化研究

云南省某锡矿由于爆破参数不合理,导致炸药单耗过高,并且大块较多,在一定程度上对矿山的经济效益造成影响。为通过优化爆破参数,改变此现状,基于利文斯顿爆破漏斗原理,在该矿1660中段某采场按照不耦合装药的形式,进行单孔爆破漏斗试验、变孔距爆破漏斗试验、斜面台阶爆破漏斗试验。得到该种锡矿的最佳炸药单耗爆破漏斗最大体积、最佳爆破漏斗半径、最小抵抗线和最佳孔间距。基于爆破漏斗理论对采场爆破参数进行优化,最终得出采场的合理爆破参数、孔间距和排距。按照此参数在该矿山进行应用,取得了良好的效果。     

地下爆破漏斗实验方法研究

爆破漏斗实验是获取岩体爆破准确参数的有效途径,是爆破设计和施工的重要基础。经过多年的发展,利文斯顿爆破漏斗理论成为指导爆破漏斗实验的普遍规律。爆破漏斗一般是在水平地面向下打垂直孔,然后按照设计参数进行装药实验。对于地下矿山或隧道爆破,除台阶爆破可以采用垂直孔进行经典的爆破漏斗实验外,水平孔爆破、上向孔爆破和VCR法爆破都不宜使用标准的爆破漏斗实验方法。为此,本文全面总结爆破漏斗实验的基本原理,研究了地下爆破漏斗的类型、实验步骤、参数的测量方法、实验结果的分析方法,为地下爆破漏斗实验研究提供了有益的参考。     

小药量在水泥试块中的爆破漏斗试验研究

本文运用数理统计中的回归分析法,对球状装药爆破漏斗的试验数据进行处理,以Q~β为线性尺寸单位将漏斗参数和装药深度的原始值化成比例值,并找出更为合适的比例指数β。分析表明,在本试验条件下,采用指数β=0.28,并将漏斗比例参数对装药比例深度的多项式回归方程变换为多元线性回归方程,其直线回归最为显著。     

岩石爆破损伤中水不耦合系数变化效应研究

为研究水介质不耦合装药时不耦合系数变化对爆破损伤的影响,通过理论分析、相似模型实验和数值模拟相结合的研究方法,对水介质不耦合装药下混凝土模型中爆炸所产生的损伤效果进行分析。研究结果表明:在相同药量下,不耦合系数K分别为1.25、1.5、2.0、2.5、3.0和3.375时,其对应的爆破应力波的衰减速度整体呈现先增加后缓慢的趋势,爆破漏斗的体积大小随着K值的增加呈现减小的趋势。通过分析爆破后粉碎圈和裂隙圈随不耦合系数变化而变化的规律,结果表明水不耦合系数K为1.5时爆破效果达到最佳。     

基于爆破漏斗试验的大直径深孔爆破参数研究

为给紫金山地下采场设计更合理、更优化的大直径深孔爆破参数,以利文斯顿爆破漏斗理论为指导,选取与采场岩石特性相近的水平巷道进行单孔、变孔距、斜面台阶爆破漏斗试验,得到以下结论:爆破试验的最佳埋深为0.72m,漏斗半径为0.682m,炸药单耗为0.595kg/m~3,最小抵抗线为0.93m。同时利用爆破相似定理,得出紫金山地下采场不同间隔装药的深孔爆破参数,并将其结合优化后的爆破网络与装药结构应用于矿山现场。结果表明,大块率降低了3个百分点,爆破成本下降9.14%,爆破效果得到明显改善。     

九层框架结构拆除爆破切口方式数值模拟对比分析

针对武汉市中自小区楼房爆破中的一栋九层框架结构进行爆破拆除数值模拟分析,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行建模,运用整体式建模对九层框架小高宽比结构采用三角形切口和梯形切口2种切口模式进行对比,3个爆区通过瞬间删除单元模拟爆破拆除柱子,得到框架拆除爆破的爆堆高度、前冲距离、后坐距离。对比分析2种切口形式爆破,小高宽比结构使用梯形切口能够得到更好的模拟结果。数值模拟分析结果与实际工程相吻合,可为类似拆除爆破提供数值模拟参考。     

大半径装药土中爆炸的数值模拟

为研究大半径装药在土中爆炸后的扩腔过程、压力变化、能量利用情况,应用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了大半径耦合、不耦合装药两种情况下的土中爆炸扩腔过程。利用其后处理软件分析了固定单元的位移、速度、能量及爆轰过程的压力变化等,分析了耦合、不耦合装药两种情况下的爆扩效果,并与理论计算进行对比。模拟结果与理论计算基本吻合,证明所建立的模型、采用的算法合理,同时得出对于破碎性爆破应采用耦合装药方式,对于光面爆破等成型控制爆破应采用不耦合装药方式的结论,该模型和结论可应用于工程爆破优化设计。     

孔底真空间隔装药爆破试验研究

通过对混凝土模型进行爆破试验,对比了孔底真空间隔装药与孔底水间隔、孔底空气间隔、连续装药的爆破效果;利用测振仪采集数据,采取网筛尺寸法,以块度与爆破漏斗体积的百分比作为衡量标准,对孔底真空间隔装药技术进行初步探究。结果表明:采用孔底真空间隔装药技术爆破,模型破碎块度均匀性优于连续装药结构与其他介质孔底装药结构;孔底真空间隔装药技术有利于岩块破碎,减少爆破根底;真空间隔装置具有缓冲和滞后作用,能使炮孔中炸药能量分布更为均匀。     

基于爆破漏斗试验的中深孔凿岩爆破参数研究

根据C.W.Livingston爆破漏斗理论在李楼铁矿采场进行了单孔系列爆破漏斗试验。通过试验测得爆破漏斗体积、爆破半径与药包埋深,并采用Matlab软件对试验数据进行回归分析,计算出爆破漏斗装药最佳埋置位置。通过多孔同段爆破漏斗试验,确定了炮孔的最佳孔底距和炸药单耗。根据斜面台阶爆破试验确定了爆破的炮孔排距。试验研究结果表明,在目前炸药与矿岩匹配条件下,采场中深孔凿岩爆破推荐参数为:Φ65 mm炮孔,排距1.4~1.6m,最大孔底距2.3~2.5m;Φ80mm炮孔,排距1.6~1.8m,最大孔底距2.7~2.9m;炸药单耗q值为0.45~0.49kg/t。     

会东铅锌矿露天台阶大孔距小抵抗线爆破技术的研究

大孔距小抵抗线爆破使爆破漏斗角增大,产生有利于反射拉应力增强及速度场分布的弧形自由面,爆炸能量利用率高,爆破效果好。其孔网参数宜采用双孔爆破漏斗试验,根据等阻力自由面原理确定。炮孔装药采取满装药原则,三角形布孔,排间微起爆时间用半经验公式估算。     

侧向漏斗试验在露天矿优化爆破参数中的应用

为更好地解决露天爆破参数优化问题,引入了可爆性系数k这一指标。基于爆破漏斗理论,建立了露天台阶爆破分析模型,得到了可爆性系数k与抵抗线、装药高度之间的关系方程,获得了炮孔直径分别为90、150、200和250 mm 4种情况下抵抗线W与装药高度h的关系曲线,以及孔径200 mm时的a-h、k-W关系曲线。根据高村采场侧向爆破漏斗试验结果,确定试验区岩体的可爆性系数k=1.07,推荐矿山的抵抗线控制在7.5~8.0 m较为合适。     

铜绿山铜铁矿深孔爆破技术

本文总结了深孔爆破技术在铜绿山铜铁矿的试验研究情况。所取得成果系以炸药与岩石的匹配试验和系列爆破漏斗试验为依据，试验中采用了爆破新材料、控制爆破新技术、空气间隔装药结构新工艺，获得了显著的技术经济效益，为深孔爆破技术的应用提供了新的经验。     

露天煤矿高台阶爆破装药结构数值模拟分析

为优化露天煤矿高台阶爆破装药结构,对现有高台阶爆破装药结构进行调查,结合矿区的地质特征、岩体构造、岩石的物理力学特性及装载设备等方面,分析得出不同的方案。根据理论分析结果,采用ANSYS/LS-DYNA软件进行爆破数值模拟。结果表明,高台阶爆破采用空气间隔装药优于连续装药,取得较高的经济效益。