间隔聚能装药爆破技术与应用

针对小直径炮孔光面，预裂爆破的特点，提出类似空气间隔装药的聚能爆破技术，并介绍该方法的基础思想及聚能药包的优化设计方法，分析间隔聚能装药爆破促使岩石定向断裂的裂的基本过程及其主要控制参数，以预裂爆破为例，给出主要爆破参数计算公式，并在花岗岩石料开采现场进行了实际应用，说明该技术在某些工程中具有实用价值。     

常村煤矿聚能预裂爆破弱化顶板技术研究

为缩短常村煤矿S2采区S206综放面的初次来压步距,以邻近的S208综放面为工程背景,根据聚能爆破机理分析,研究出一种聚能装药结构,利用聚能爆破的特性来提高顶板预裂效果。再通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟,从应力云图、裂隙半径及压力-时间历程分析直接装药和聚能装药两种方式爆破的预裂效果,得出聚能装药爆破具有聚能效应,预裂效果更佳,更能弱化顶板,保障初采期安全。最终得出S208综放面初次来压步距为15.2m,与S206综放面相比,缩短了2.4m,提高了初采采出率,具有良好的经济价值和应用价值。     

浅析聚能装药在预裂爆破中的应用

聚能预裂爆破与普通预裂爆破相比，爆破效果明显提高，能有效地控制预裂缝的扩展。文中根据对线型聚能经效应的分析研究，提出了新的聚 能装药预裂切缝方法及其机理，并指出了其发展前景。     

双聚能预裂与光面爆破综合技术

双聚能槽药卷的成形技术和确保聚能射流能够沿着预裂(光爆)面发挥气刃作用的对中技术使爆破应力波作用、爆轰气体的膨胀作用、聚能射流的气刃作用在岩体形成裂缝的瞬间能够有机结合、相互作用,从而实现预裂(光面)爆破机理和聚能爆破机理的有机结合,减少预裂(光面)爆破造孔工作量50%～65%、减少单位面积装药量50%～65%,节约成本50%～55%,还可以大大减小爆破对保留岩体的危害作用和增强岩石边坡的稳定性,并且加快施工进度.     

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。     

聚能预裂控制爆破新技术在井巷施工中的应用

介绍了聚能预裂爆破技术原理和聚能药卷的研制过程,总结了各种围岩条件下主要爆破参数的选择,分析了预裂控制爆破实际应用的技术效果和经济效益。     

坚硬顶板深浅孔组合聚能爆破技术研究及应用

针对坚硬顶板条件下实施定向预裂聚能爆破技术后存在钻孔浅部裂缝率低、架后悬顶大的难题，通过理论分析、数值模拟及现场监测，提出了深浅孔组合聚能爆破技术。分析了坚硬顶板单一深孔聚能爆破存在的问题，指出优化钻孔布设及爆破参数是提高爆破效果的主要途径。研究了深浅孔组合聚能爆破技术原理，提出了深浅孔组合能量场理论和组合导向孔力学机制。深浅孔爆破时可形成深部和浅部聚能爆破应力场，同时深孔浅部又对浅孔爆破起到了导向孔的效果，最终可形成切顶范围内的预裂面。现场爆破效果监测，孔内裂缝率提高了30%，并得到了顶板压力变化规律。架后顶板及时垮落充填，消除了坚硬顶板的断裂冲击，降低了留巷围岩控制难度。研究成果可为坚硬顶板条件下切顶留巷的定向预裂高效聚能爆破提供参考。     

双聚能槽药柱的理论研究及其工程应用

"双聚能槽药柱"在炮孔内爆炸时,可聚集炸药爆炸后的成缝能量,并使炸药爆速变小,在采用专用对中装置后可确保聚能射流能够沿着预裂(光爆)面发挥气刃作用,这样爆破应力波作用、高压气体的膨胀作用、聚能射流的气刃作用在岩体形成裂缝的瞬间能够更完美地相互作用,从而完成将预裂(光面)爆破和聚能爆破机理的完全结合。该项专利技术可以减少造孔工作量、单位面积装药量、能源消耗50%~65%,可节约成本50%~55%,同时还可以大大减小爆破对保留岩体的危害作用和增强岩石边坡的稳定性,因此加快了施工进度和提高了施工质量,推广该项技术无疑会创造极大的经济效益和社会效益。     

低透气煤层深孔预裂聚能爆破增透试验研究

为了提高深孔预裂爆破增透的效果,基于相似模拟理论,建立低透气煤层深孔预裂爆破的试验模型,利用相似材料配比加工制备试样,试样包含4个控制孔和1个爆破孔,并采用聚能药包进行爆破模拟试验。通过监测煤层的应变信号,分析爆破载荷作用下试样的裂纹扩展特性。结果表明:爆破试样在爆炸压缩荷载作用会产生反向拉伸卸载波,造成爆破试样的裂纹扩展,沿聚能药包方向有明显侵彻效果。现场试验表明在经过深孔预裂聚能爆破增透后的煤层瓦斯抽采浓度为原来的1.18～3.05倍,瓦斯抽采流量是爆破前的1.2～3.3倍,抽采半径达到了4.5 m。     

椭圆双极线性聚能药柱聚能预裂特性研究

针对用于民用低爆速炸药的椭圆双极线性聚能药柱,从装药利用率、爆炸应力测试和爆炸数值模拟3个方面分析研究该药柱的聚能预裂性能,研究分析表明椭圆双极线性聚能药柱的具有明显的预裂爆破特性,能够达到安全、经济、环保的效果。     

爆炸荷载下含预裂缝的裂纹扩展实验研究

预裂爆破技术目前广泛应用于爆破工程中,为了探究预裂爆破形成的预裂缝对爆生裂纹和原生裂纹动态断裂特性的影响,基于数字激光动态焦散线实验开展了一系列研究,获得了裂纹扩展的时实动力学参数。研究结果表明:预裂爆破形成的预裂缝可以阻挡爆生裂纹向保留岩体内扩展,加大被爆岩体的损伤;其两端产生的翼裂纹向保留岩体扩展,且扩展长度随着预裂缝长度的增加而增大;长度较短的预裂缝(L=20~80 mm),对保留岩体内原生裂纹扩展有促进作用,只有当预裂缝长度增加到一定程度(L=100 mm),才会对保留岩体内原生裂纹扩展有抑制作用,预裂缝A长度L=100 mm时,其B裂纹扩展长度为无预裂缝A模型时的21%,Bz和By扩展速度均值为无预裂缝A时的0和64.8%;当有预裂缝存在时,原生裂纹两端翼裂纹的起裂时间随着预裂缝长度增加而增加,当预裂缝长度增加到一定程度(L=100 mm),迎爆侧翼裂纹没有起裂,By起裂时间推迟到和无预裂缝时一样的150 μs;原生裂纹迎爆侧翼裂纹断裂韧度小于背爆侧断裂韧度;当有预裂缝存在时,原生裂纹两端起裂韧度均小于无预裂缝时的起裂韧度,且随着预裂缝长度增加迎爆侧翼裂纹起裂韧度降低;原生裂纹两端应力强度因子峰值随着预裂缝长度增加而减小。     

露天靠帮爆破中光面爆破可靠性分析

通过对半尖铁矿边坡靠帮采用冲预裂爆破的效果进行实地考察,对原来的几种预裂爆破机理研究在矿山应用中存在一些局限性进行分析,最后在兰尖铁矿靠帮爆破设计改变了传统的缓冲预裂爆破,采用缓冲光面爆破,取得了好的爆破效果。     

爆炸荷载下高耸建筑物过早断裂的数值模拟

爆破拆除高耸建筑物时,爆破切口的爆炸荷载必然产生爆破震动,但有关拟爆物自身震动危害的研究较少,一般以经验来估计爆破震动的影响。采用数值模拟,通过分析爆炸荷载引起的拟爆烟囱上部结构的动力响应来研究爆破震动对过早断裂的影响。结合现场爆破观测的结果,其结论是爆破切口产生爆炸荷载对上部结构的断裂有相当影响,是筒体过早断裂及反向倾转的主要原因,爆炸荷载作用下,烟囱简体高度的55%～75%范围内是断裂危险区,对风化严重等强度低的砖烟囱进行爆破拆除时,尤其应控制单响起爆药量与起爆的间隔时间。     

露天矿山斜层状边坡削坡卸载爆破技术*

为了改善尖山磷矿边坡削坡卸载爆破时因边坡自然裂隙、地质分层等非常复杂而无法取得理想效果的问题，根据磷矿边坡分层特点，结合预裂爆破和光面爆破2种技术的优点，将岩层间自然裂隙作为预裂缝实施边坡控制爆破，提出了临近边坡缓冲减振爆破技术。在临近开采平台临近永久边坡处布置2排缓冲孔和1排主爆孔，以自然裂隙为预裂缝，缓冲孔按照1/3的比例分段装药，中间填充1.5 m惰性充填料；主爆孔采用连续装药，逐孔起爆技术。该技术实施半年多，削坡后的边坡坡面光滑平整，有效保证了边坡安全，比常规预裂爆破节约了穿孔爆破费用和后期破碎费用近200万元，在加快边坡削坡卸载速度的同时，减小了对边坡的扰动和延缓了边坡的变化速率，有力保障了东采区边坡下方矿岩铲运持续进行，可为类似工程施工提供参考。     

焦作矿区深孔定向预裂割缝技术研究

为了研究工作面切顶卸压工程中深孔定向爆破割缝关键技术，对焦煤集团多个工程地点的切顶卸压工程进行了研究和分析，研究了双向薄壁点状聚能管、双向常规点状聚能管、双向常规线状聚能管及半圆形聚能管的特性，并确定了最优聚能管形式，制作了加工模具。结果表明，聚能管定向预裂爆破，利用切缝管对能量的导向作用进行割缝，是目前比较适应焦煤集团地质情况的深孔爆破定向割缝理论和方法，“双向常规线状聚能管”模具的研制，能够有效解决加工改造聚能管的瓶颈问题，使用方便，操作简单。工作面开切眼实施深孔预裂爆破后，开切眼产生大量裂隙，实现了顶板预裂的目的，有效地降低了综采面基本顶初次来压的强度，在工作面运输巷实施的顶板预裂爆破工程，对采面压力也产生了积极的影响。     

互层岩体台阶爆破主控岩层的判别方法

互层岩体台阶爆破中力学差异性较大的岩层影响了炸药能量的均匀分布,为了快速确定影响爆破效果的主控岩层的位置及台阶整体炸药单耗,采用数值分析的方式探讨了主控岩层对炸药能量分布特征的影响规律,实验结果表明:采用连续装药结构时力学差异性较大的夹层处质点运动速度更为集中,而间隔装药可改善台阶内速度场的分布均匀程度;由最小抵抗线原理分析发现主控岩层的厚度和力学性质是影响炸药能量传递方向的主要因素;在此基础上结合波阻抗原理,构建了考虑台阶岩体整体力学特性及各岩层局部工程特征的能耗分级体系,通过现场测试取得了良好的应用效果,验证了该方法的可行性,可为互层岩体台阶爆破设计确定合理炸药单耗量和精准设计装药结构提供科学依据。     

中深孔爆破炸药量计算方法的应用

深孔爆破中使用常规方法计算出的炸药量,很难完全符合爆破的合理需求,潘洛铁矿在井下中深孔爆破中,按爆破设计的排孔装药系数计算药量,在生产中取得了良好的效果。     

磷铁矿床中深孔爆破设计方案优化研究

针对应用无底柱分段崩落法开采的某磷铁矿床在爆破作业中存在的问题,对爆破能量的释放过程和由爆炸引起的岩石裂隙的生成过程进行了研究,进而优化了该矿无底柱分段崩落法采区中深孔内的装药结构、装药方式和起爆方式。工程实践结果表明:优化后的装药结构能够显著提高爆破对岩体的爆破效果,并有效地降低爆破大块产出率,从而能够为该磷铁矿床确定合理的中深孔爆破方案提供依据。     

多孔台阶爆破破裂过程的模型试验研究

应用高速摄影仪和超动态应变仪研究模拟台阶爆破的水泥砂浆模型破裂过程，解决了三维模型爆破试验中装药结构、可靠起爆和同步实现等一系列技术问题.研究了水泥砂浆台阶爆破裂纹的起裂、扩展、分叉、止裂.实验发现，裂纹扩展速度一般为400～600 m/s；密集系数m影响台阶爆破炮孔间裂纹贯通时间，并随m增大而推迟，应变波持续作用时间和最大拉应变峰值随m增大，说明较大m提高了炸药能量利用率，使爆破微裂纹充分发育，爆破破碎块度合理.     

含雁行裂纹砂岩静态加载速率效应实验研究

为研究裂隙岩体的静态加载速率效应,以含预制雁行裂纹砂岩为实验对象,测试了不同加载速率下试样的力学性质、破裂模式、能量耗散及声发射响应特征,综合声发射定位和裂纹扩展演化录像,分析了裂纹扩展演化过程及加载速率效应机制。结果表明:(1)裂隙砂岩受载过程存在着明显的静态加载速率效应。随着加载速率的升高,试样峰值强度、峰值应变、起裂应力、峰值处积累的弹性能和声发射计数峰值均逐渐增大但增幅放缓,弹性模量呈现出先增大后减小趋势,累计声发射总计数则逐渐减小。(2)试样新裂纹的起裂萌生均对应着应力的局部下降、耗散能的突升及声发射的高值响应。(3)加载速率较小时,试样沿一条预制裂纹扩展、滑移而形成剪切型破坏;当加载速率较大时,试样最终破坏模式为裂纹岩桥贯通,并由裂纹外端沿与加载方向平行扩展而成的拉破坏。研究结果为深入认识煤岩动力灾害的力学响应机制及揭示其演化过程提供了有益的参考。