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。     

用垂斜截面仿预裂爆破法处理台阶断界的实践

露天矿坚硬岩台阶深孔爆破断界常见但其相关技术研究较为少见。吉朗德露天煤矿在台阶断界处先后采用过垂直截断面爆破开挖断界法和垂斜截面爆破开挖断界法,爆破质量差,紧邻保留区岩体拉裂损伤严重,开挖后不能形成规整断界轮廓面。结合垂斜截面构状（半“V”形构状面）有利于岩石台阶爆破外推和预裂爆破有止裂、减振的作用而提出垂斜截面仿预裂爆破断界法（断界斜线长15 m,爆破外推倾角为130.6°,仿预裂炮孔7个,孔径120 mm,孔深12 m,孔距2.5 m,相邻炮孔间呈互耦状间隔装药,先于主爆区110 ms齐爆）来处理该矿坚硬岩台阶断界工程问题,爆破效果好,开挖后易于形成规整轮廓面,消除了保留区后续钻爆施工隐患,为坚硬岩台阶断界提供了典型工程实例参鉴。     

浅谈大孔径预裂爆破在山达克露天铜金矿的应用

介绍了大孔径预裂爆破相关参数的理论计算、参数选取及其在巴基斯坦山达克露天铜金矿的试验和应用。理论和实践表明,大孔径预裂爆破也能获得理想的预裂爆破效果,特别是对岩石节理裂隙发育,小孔径难以成孔的矿山,采用大孔径预裂爆破有着重要的实践意义。     

浅谈大孔径预裂爆破在山达克露天铜金矿的应用

介绍了大孔径预裂爆破相关参数的理论计算、参数选取及其在巴基斯坦山达克露天铜金矿的试验和应用。理论和实践表明,大孔径预裂爆破也能获得理想的预裂爆破效果,特别是对岩石节理裂隙发育,小孔径难以成孔的矿山,采用大孔径预裂爆破有着重要的实践意义。     

深凹高边坡露天矿大孔径水压预裂爆破技术

根据露天矿开采延深存在大量炮孔积水的情况,提出了利用大直径垂直钻孔的露天矿水压预裂爆破新概念,探索了一套水压预裂爆破主要技术参数的确定、大孔径预裂爆破效果评定方法、水孔爆破的装药、炮孔堵塞的关键技术和预裂加缓冲爆破实现一次成帮技术。在首云铁矿现场试验取得了降振率65％以上,后冲破裂范围减少38.5％的良好效果,可提高露天高边坡的稳定性,降低边坡维护费用。     

深孔预裂爆破装药量计算方法及水耦合装药结构优化

岩体内爆破裂隙的发育程度与装药参数密切相关。针对现有装药量计算方法在深孔预裂爆破应用中适用性差的问题,通过建立柱状装药简化计算模型,基于体积法计算原则,提出了一种深孔预裂爆破装药量计算方法,并分析了水压爆破作用机理,对深孔预裂水耦合爆破装药结构进行优化,解决了深孔封堵劳动量大、含水地层封堵困难、炸药拒爆等不易处理的难题。采用上述研究成果,在新驿煤矿硬岩巷道开展了综掘硬岩深孔预裂爆破现场试验,借助钻孔成像仪及声波测试仪进行爆破效果检测。结果表明:爆破后孔内岩石大量裂隙增加,岩石完整性下降,封堵段岩石完整性系数下降至0.3～0.5,装药段下降至0.1,综掘机推进过程中爆破区域推进速度增加,验证了装药量计算方法及装药结构的优越性。     

台阶与预裂爆破岩体振动特征的对比研究

基于萨道夫斯基公式,对台山核电站一期工程核岛区台阶爆破和预裂爆破的岩体振动监测数据进行分析,结果表明：在20~200 m的监测范围内,预裂爆破岩体振动速度的 K , α 值均大于台阶爆破。通过量纲分析,建立了台阶爆破和预裂爆破岩体振动频率与起爆段药量及爆源距的函数关系,并通过回归分析,对比研究两种爆破类型的振动主频,结果表明：主频随最大段药量或爆源距的增大均减小;对于相同的爆源距,预裂爆破产生的振动主频高于台阶爆破,且随着最大段药量的增大两者差距逐渐变小;对于相同的最大段药量,预裂爆破主频随爆源距的衰减比台阶爆破要迅速。     

大孔径预裂孔爆破在露天矿施工中的应用

介绍了某露天矿大孔径预裂孔爆破方案及爆破施工。通过对爆破参数优化、施工过程控制,减少了对周围建筑物的损坏,保证了爆破安全。通过对预裂爆破效果的综合分析,以期为类似的爆破工程提供借鉴。     

靠帮边坡预裂爆破试验

根据白云鄂博铁矿露天采场实际开采状况,结合目前测震有效数据,在地形地质条件基本相同的情况下,仅对线装药密度、孔径、孔间距这3个参数对预裂爆破的影响进行研究,找出了这些参数分别对预裂爆破的影响以及它们彼此之间的相互关系。实践证明,边坡预裂爆破应尽可能采用小孔径、小孔距,尽可能地采用与设计边坡坡率相同的斜孔,并注意控制好钻孔质量。     

超深预裂孔底部加强装药高度试验研究

本次研究以传统预裂爆破技术为基础,以西北某露天铁矿并段超深孔预裂爆破项目为背景,在工程实例的基础上提出了超深孔底部加强装药公式,即底部加强装药高度L1取值范围0.1 L～0.2 L,其中L∈(15,30)为孔深,m。以底部加强装药的超深孔预裂爆破参数设计为基础,运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件进行数值模拟,对比模拟结果,分析底部加强药区域部分节点应力场分布以及压力峰值。结果表明底部加强药高度为4～4.5 m时预裂爆破效果最好。提出了底部加强装药高度L1取值范围0.15 L～0.17 L。并进行了现场试验,试验效果均较理想,底部成缝效果较好,证明了超深预裂孔底部加强装药技术可行,有效地指导了矿山生产。     

不同水量下不耦合装药混凝土试件爆破对比分析

为了研究不同水量条件下预裂爆破破坏机理,基于现有的爆破理论,对空气和水不耦合装药爆破进行了理论分析,得出空气和水不耦合装药的孔壁初始压力。在此基础上,应用LS-DNAY(非线性有限元)动力学分析软件,建立三维双孔不耦合装药爆破模型,分析在相同不耦合装药结构条件下,不同水量炮孔孔壁初始压应力;并依据Von Mises破坏准则,分析了炮孔连心线上的有效应力变化过程。在理论和数值模拟的基础上,进行混凝土试件不耦合装药爆破试验。结果表明:在相同的装药条件下,炮孔中水量越少,炮孔壁处产生的初始压力越小,炮孔连心线上的有效应力越小;预裂面平整度越好;同时空气和水混合不耦合装药时,空气部分的预裂面平整度优于含水部分。     

采场轮廓预裂爆破成缝数值模拟及应用

结合山东新城金矿矿岩的物理力学性质和凿岩爆破参数, 运用非线性有限元软件LS-DYNA建立了16组预裂爆破成缝模型, 模拟了预裂爆破成缝的整个过程。选取五组预裂成缝效果较好的模拟参数, 运用Lsopt软件拟合出试验采场关于孔径和孔间距的预裂孔线装药密度公式, 并根据此公式在该矿试验采场结合生产进行预裂爆破试验。爆破后的采场两帮平整光滑, 预裂炮孔清晰可见, 验证了通过预裂成缝控制采场轮廓的可行性和有效性。该研究为其它矿山对采场轮廓的控制提供了一条新途径, 具有广阔的推广应用前景。     

预裂爆破中节理走向角度对预裂缝贯通性的影响

自然岩体往往是含有节理、裂隙、断层等地质结构面的不连续介质,岩体的这种不连续性对预裂爆破时应力波的传播和预裂缝的形成都具有重要影响。为了研究节理走向角度对预裂缝贯通程度的影响,对一次预裂爆破所生成的预裂缝进行分段爆破振动测试试验,通过不同段的节理走向角度与降振率的结果发现：炮孔间节理走向角度对预裂成缝的影响显著,预裂爆破所在位置的节理走向角度越大,该位置上所产生预裂缝的降振率越高,表明预裂缝的贯通程度随节理走向角度的增大而提高。观察现场预裂爆破效果也发现：当节理面走向角度接近90°时,预裂缝的贯通性与平整度最好,与理论分析基本一致。     

姑山采场东部强采区预裂爆破合理参数的计算

通过大量试验研究及理论分析，修正了计算预裂爆破参数的方法，利用获得的合理试验参数进行现场试验验证，预裂孔距增大了45％，获得了良好的预裂爆破效果，有效解决了姑山东帮强采爆破的震动效应问题。     

预裂缝对爆破震动信号频率的影响研究

在预裂爆破理论的基础上,结合现场预裂爆破试验和实测爆破震动数据,从频率域分析了预裂缝两侧爆破震动信号的变化特征。利用傅里叶变换和连续小波变换,分别得到了预裂缝两侧爆破震动信号的功率谱和尺度能量图。通过对比发现爆破震动信号途经预裂缝后,主震频带变宽,但增加的只是中高频成分,同时爆破震动信号低频成分的能量大幅衰减,主震频带往高频发展。     

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。     

综放工作面顶板预裂实践研究

 由于老顶岩层厚度大,致密坚硬,回采过程中不易垮落,易形成大面积悬顶。为减小顶板悬露面积,缩小顶板初次垮落步距,防止或减弱工作面上隅角瓦斯超限以及防止初采期间顶板和顶煤大面积垮落时导致的工作面瓦斯超限有必要对顶板进行弱化处理。根据1311工作面地质开采条件和覆岩结构特征,确定了顶板预裂爆破的方案及相关技术参数。实践结果表明：利用切眼内施工炮孔时以组为单位进行,通过优化爆破方案使炮孔底部均匀分布在一条直线上,经过现场观察和分析来压指标,证明顶板预裂爆破能有效减弱初次来压强度和实现安全开采。     

复杂破碎岩体矩形聚能药包预裂爆破试验研究

矿山靠帮作业中,确保节理裂隙发育地带的预裂爆破效果具有重要意义。为解决复杂破碎岩体预裂爆破效果差、半壁孔率较低的难题,以酒钢集团西沟石灰石矿西帮为例,结合炮孔特点及施工工艺,提出 了一种聚能槽角度85°、药柱与孔壁之间约有13 mm空气间隔的矩形聚能装药装置,并分析了其聚能射流定向破岩机理;建立了聚能装置ANSYS/LS-DYNA数值模型,提取分析了沿聚能槽水平方向、垂直方向的监测点应 力特征。研究表明：由于聚能药包的存在,调整了炮孔周边岩体应力分布状态,使得在与孔壁相同距离下,沿炮孔中心水平方向应力明显大于沿炮孔中心竖直方向应力,前者为后者的1.62~3.51倍,爆炸能量充分作用 于聚能槽方向,使沿炮孔中心竖直方向（即被保护岩体方向）能量减弱,有效提高了聚能成缝效果。现场进一步试验结果表明：采用矩形聚能药柱预裂爆破区域半壁孔率为64%~82%,不平整度小于20 cm,远优于普通 预裂爆破,验证了矩形聚能药柱装药结构的可行性,对于类似矿山具有一定的借鉴意义。     

复杂环境下铁路路堑控制爆破开挖技术

结合某铁路建设的工程实例,介绍了控制爆破技术在复杂环境下进行路堑开挖中的应用.运用控制爆破理论并结合现场工程实际,采用了大孔距小抵抗爆破技术并取定了合理的爆破参数,通过选取合理的最小抵抗线方向和充填长度,达到控制爆破飞石的目的;通过优化爆破参数、装药结构和特殊地段,采用“逐孔起爆”技术,大大降低了爆破震动;对路堑边坡采用预裂爆破技术,保护了边坡的整体稳定性并保证了坡面的平整度.