基于变直径掏槽孔爆破的数值模拟

在中小断面的巷道爆破开挖中,因岩石的夹制作用、断面狭窄等因素影响了巷道的爆破效果和限制了掘进进尺,导致工作效率低下,工程成本较高。为此提出了基于变直径掏槽孔爆破技术,利用AUTODYN程序建立了二维数值模型,通过二维数值模拟使爆破过程动力计算精细化,得出了不同规格变直径掏槽孔的爆破应力传播规律、岩石表面单元应力变化特点和变直径孔对岩石内部的爆炸能量具有约束能力的结论,验证了对变直径掏槽孔的爆破作用机理分析的正确性。并通过比较分析认为,底部直径越大、上部直径越小的变直径掏槽孔对岩石的破碎效果越好。     

巷道爆破掏槽空腔尺寸对爆破效果影响的模拟研究

为了研究巷道爆破掘进过程中掏槽空腔直径对崩落孔爆破效果的影响,运用ANSYS/LS-DYNA对掏槽空腔附近崩落孔的爆破效果进行模拟计算。建立崩落孔孔距A为450 mm、崩落孔抵抗线L和掏槽空腔直径B均为400 mm的初始模型,并以该模型为基础,保持L和A不变,逐步增大B建立额外4个模型。计算并绘制崩落区岩石的塑性应变图,分析得出:随着掏槽空腔直径的增大,岩石塑性应变区域开始增大,爆破效果逐渐改善,当B/L=2时炮孔之间的塑性应变区域连通,掏槽空腔直径对爆破的改善效果达到最优水平;提取掏槽空腔外一系列监测点的拉、压应力值进行分析后得到相同的结论。研究结果可为巷道爆破孔网参数设计提供理论依据和技术参考。     

硬岩巷道深孔掏槽数值模拟与试验研究

为解决硬岩巷道深孔掘进爆破受岩石夹制作用大、爆破效率低、循环进尺小、采掘比例严重失调等问题,采用LS-DYNA软件数值模拟和模型试验方法对深孔直眼掏槽爆破进行分析,包括四角九孔掏槽、双空孔菱形掏槽和复式筒形掏槽。根据岩石爆破破碎理论及柱状药包理论,对上述深孔直眼掏槽过程进行数值模拟,通过对三种深孔直眼掏槽的不同时刻应力云图和有效应力时程曲线的分析,比较高应力大小和高应力持续时间,得到药包起爆后的应力传播规律和空孔应力集中现象。结合在查干敖包铁锌矿进行现场试验,比较炮眼利用率、炸药单耗等指标,得到复式筒形掏槽为最优设计方案。     

立井深孔直眼掏槽大直径中心空孔作用分析和参数计算

为提高立井基岩段掘进爆破效率,改善破碎块度,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探讨深孔直眼掏槽大直径中心空孔的作用机理。理论研究表明:空孔为装药掏槽炮孔提供了一个与其相平行的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间,加大了爆炸应力波的反射拉伸作用,空孔的存在造成了槽腔岩石中的拉应力集中,从而增大了岩石中的拉应力作用强度,引起槽腔中裂隙的进一步扩展延伸,使槽腔内岩石的破裂和破碎更充分。数值模拟结果进一步验证了大直径中心空孔所具有的应力叠加和反射拉伸作用。在此基础上,对空孔与装药孔间距的合理取值进行了理论分析计算,中心空孔应处在掏槽孔形成的爆破裂隙区之内,并选用较大的松动爆破作用指数进行设计。     

小断面岩石巷道掏槽爆破参数优化实验

针对小断面岩石巷道掏槽爆破效率低下的技术难题,依据掏槽爆破形成槽腔为后续炮孔提供自由面。通过分析施工过程中掏槽爆破存在的问题及其影响因素,采取了控制单一变量的方法,制定9组实验方案,同时配合规范的施工方法对掏槽爆破参数进行优化,从而获得最优的掏槽爆破参数组合。通过对实验数据的比较分析,优化的掏槽爆破参数使巷道掘进的炮孔利用率提高了20%,掘进综合成本节省了27%。     

小断面岩石巷道掏槽爆破参数优化实验

针对小断面岩石巷道掏槽爆破效率低下的技术难题,依据掏槽爆破形成槽腔为后续炮孔提供自由面。通过分析施工过程中掏槽爆破存在的问题及其影响因素,采取了控制单一变量的方法,制定9组实验方案,同时配合规范的施工方法对掏槽爆破参数进行优化,从而获得最优的掏槽爆破参数组合。通过对实验数据的比较分析,优化的掏槽爆破参数使巷道掘进的炮孔利用率提高了20%,掘进综合成本节省了27%。     

基于岩石爆破损伤的炮孔布置优化研究

为改善焦家金矿巷道掘进爆破效果,采用数值模拟方法对爆破方案中的炮孔布置进行优化。利用ANSYS/LS-DYNA建立2组掏槽及光面爆破数值模型并进行计算,获得了爆破过程中岩石产生的损伤,通过损伤因子D对爆破效果进行评价。结果表明:空孔有利于掏槽孔间岩石的破碎,使各个掏槽孔产生的空腔连成片;比较外圈掏槽孔间距为90 cm、100 cm及110 cm时的掏槽效果,当间距为100 cm时所形成的掏槽空腔范围大且相互连通;分析光爆孔间距为50 cm、60 cm及70 cm时的爆破效果,发现随着孔间距增大,炮孔连线间的损伤程度减小,连线间的损伤区由贯通变为不贯通,最后确定光爆孔间距为60 cm。将优化后的爆破方案用于现场试验,取得了较好的效果,说明根据岩石损伤演化规律对炮孔布置进行优化是可行的。     

大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应研究

为了探明大直径中空孔直眼掏槽爆破的力学机理，采用理论分析和数值模拟方法研究了大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应。建立了空孔应力集中效应的力学模型，基于弹性力学和波动力学理论阐明了空孔应力集中效应的力学机理；开展了典型工况下大直径中空孔直眼掏槽爆破的数值模拟，并基于应力波传播、岩体损伤和岩体第一主应力峰值等结果分析了空孔的应力集中效应。研究结果表明：空孔应力集中效应主要源自孔洞应力集中效应和应力波叠加效应；大直径中空孔直眼掏槽爆破过程中，应力波在空孔壁处发生反射并与入射波产生叠加，叠加多位于空孔邻近区域以及掏槽孔间区域；岩体损伤程度较高的区域主要为掏槽孔周边、空孔周边以及相邻掏槽孔与空孔形成的三角区域，掏槽孔周边以外的损伤区域与应力波叠加区域基本对应；空孔附近存在显著的应力集中效应，且距空孔壁越近的位置应力集中效应越明显。研究成果拟为隧道工程大直径中空孔直眼掏槽爆破设计提供理论基础。     

煤矿硬岩巷道掘进大直径炮孔爆破试验研究

增大药卷直径可提高炸药爆速,配以较大直径炮孔爆破能够增强岩石的破裂和破碎。为了提高煤矿硬岩巷道掘进爆破效率,在液压凿岩台车施工巷道首次进行大直径炮孔和大直径药卷中深孔爆破试验研究,同时对各段雷管起爆延期时间进行优化,其中第2段雷管的延期时间由原先的25 ms增加至50 ms,目的是使掏槽爆破后岩石有足够的时间破碎、运动和抛掷出槽腔,形成新的自由面。并配用底部集能装药掏槽爆破技术和水垫层周边光爆装药结构,爆破试验取得了良好的效果。     

全断面光面爆破技术在坚硬岩巷掘进中的应用

为了保证在矿山巷道开挖过程中,最大限度地减少对围岩的破坏,提高爆破效率,采用全断面光面爆破技术。针对巷道断面面积较大且岩层坚硬等情况,对爆破方案、复合掏槽方式和单螺旋形掏槽方式、爆破参数和炮孔布置等进行了精心的设计。掏槽形式为单螺旋形掏槽方式,平均孔深2 m,炮孔数72个。结果表明,平均循环进尺达到1.7 m,炮孔利用率大于85%,提高了巷道的掘进速度和成巷质量。现场应用取得了良好的爆破效果,确保了会理县兴隆矿业矿山巷道全断面开挖的成功。     

大直径深孔采矿爆破震动对凿岩巷道围岩稳定性影响研究

为了研究矿山采用大直径深孔爆破方案采矿作业中爆破震动对凿岩巷道囤岩的影响,以实测爆破震动荷栽为依据,用FLAC3D3.0版作为基本计算工具,从采矿巷道的应力场和变形场的研究着手,研究在爆破震动荷载作用下凿岩巷道的固岩应力场、变形场和塑性区的状况及其变化特征,最终分析得出大直径深孔爆破震动荷载对凿岩巷道囤岩的影响.模拟过程中,相应监测点的变化过程体现了爆破震动对围岩影响的特点.     

引水隧洞进水口岩塞爆破

引水隧洞进水口岩塞位于水面以下13m处,其直径为5 2m。由于岩塞的直径和厚度相对较小,故采用了钻孔爆破法。岩塞中心布置掏槽孔,周边布置预裂孔,掏槽孔与预裂孔之间布置断面扩大孔。文中介绍了各种炮孔的药量计算、电爆网路的设计、爆破震动和冲击波安全距离的验算以及安全防护措施。爆后进水口的断面尺寸达到了设计要求。     

引水隧洞进水口岩塞爆破

引水隧洞进水口岩塞位于水面以下13m处,其直径为5 2m。由于岩塞的直径和厚度相对较小,故采用了钻孔爆破法。岩塞中心布置掏槽孔,周边布置预裂孔,掏槽孔与预裂孔之间布置断面扩大孔。文中介绍了各种炮孔的药量计算、电爆网路的设计、爆破震动和冲击波安全距离的验算以及安全防护措施。爆后进水口的断面尺寸达到了设计要求。     

高铁长城站小净距隧道爆破振动效应研究

小净距隧道开挖工程中,隧道爆破对中隔墙的稳定性影响极大,横通道的施工则会进一步加剧中隔墙的振动破坏。为研究爆破作用下中隔墙的振动响应特征,以新建京张高铁长城站小净距隧道工程为背景,分析非电雷管爆破地震波在中隔墙中的振动特征和衰减规律,同时开展电子雷管降振试验,对隧道爆破炮眼的合理延时进行研究。研究结果表明:受纵、横隧道分割的影响,中隔墙末端振动存在明显的放大效应;掌子面后方中隔墙受爆破振动的影响大于掌子面前方岩体,应用萨道夫斯基公式对爆破数据进行回归分析时,K前相似文献   

大爆破对水工圆形隧洞影响的动态光弹性实验研究

论证了大爆破对水工隧洞的作用与影响，该问题可近似按弹性平面应变问题处理分析，在此简化前提下，进行了动态光弹性模型实验研究。文中介绍了该研究的试验方法与技术特点；得出在爆炸荷载作用下全过程模型动态应力等色线条纹图，揭示与解说了隧洞的爆炸动态响应应力变化过程；求得模型隧洞拱顶最大拉应力条纹整级数Ｎ_（ｍａｘ）与隧洞直径Ｄ对隧洞至爆源距离Ｒ的比值（即Ｄ／Ｒ）之间的关系，根据试验资料与模拟相似关系，给出了爆炸条件下估算圆形隧洞最大爆炸拉应力的经验表达式，该式可供工程应用与理论分析参考。     

大爆破对水工圆形隧洞影响的动态光弹性实验研究

论证了大爆破对水工隧洞的作用与影响,该问题可近似按弹性平面应变问题处理分析,在此简化前提下,进行了动态光弹性模型实验研究。文中介绍了该研究的试验方法与技术特点;得出在爆炸荷载作用下全过程模型动态应力等色线条纹图,揭示与解说了隧洞的爆炸动态响应应力变化过程;求得模型隧洞拱顶最大拉应力条纹整级数Ｎ_（ｍａｘ）与隧洞直径Ｄ对隧洞至爆源距离Ｒ的比值（即Ｄ／Ｒ）之间的关系,根据试验资料与模拟相似关系,给出了爆炸条件下估算圆形隧洞最大爆炸拉应力的经验表达式,该式可供工程应用与理论分析参考。     

变直径与等直径深孔爆破效果数值模拟优化

对等直径和变直径2种深孔形式爆破后岩体的位移进行了数值模拟,得出了采用变直径深孔爆破工艺可较好地解决露天矿高台阶开采的爆破根底问题等有意义的结论,为在高台阶开采的矿山推广变直径深孔爆破提供了一些定量指导依据.     

爆炸载荷下空孔缺陷与爆生裂纹扩展行为研究

空孔在岩石巷道直眼掏槽爆破中具有重要作用,为研究空孔及其缺陷在爆炸荷载作用下的扩展行为和作用机理,以PMMA代替岩石材料,利用预制裂纹代替空孔缺陷,借助动态焦散线系统和理论分析为手段,研究不同间距下空孔、空孔处预制裂纹、爆生裂纹动态扩展规律及机理,分析不同"径距比"与掏槽效果的关系。研究结果表明:在装药量一定的情况下,随着炮孔与空孔距离的变化,爆生裂纹扩展距离呈现递增而预制裂纹扩展距离呈现递减的趋势,但都存在极值;当炮孔与空孔距离较小时,爆生裂纹和预制裂纹扩展及相互作用最复杂,爆生裂纹扩展经历由压缩应力波为主,表现为直线的前期扩展;由空孔处发射应力波和压缩应力波共同作用下,爆生裂纹偏离炮孔与空孔连心线的中期扩展,以及由空孔应力集中区作用使爆生裂纹向空孔方向偏移的后期阶段;预制裂纹扩展经历由空孔处应力集中作用下,表现为直线的前期扩展,以及由爆生裂纹处反射拉伸波作用使其向爆生裂纹发展的后期阶段;当炮孔与空孔距离较大时,反射应力波及应力集中效应对爆生裂纹和预制裂纹扩展在减弱,爆生裂纹与预制裂纹扩展行为仅有前期直线扩展阶段。"径距比"的大小对爆破效果影响较大,直眼掏槽爆破应以最优"径距比"作为掏槽爆破参数设计的依据。