基于流固耦合的光面爆破不同空气间隔装药分析比较

针对光面爆破应采用何种空气间隔装药方式为宜的问题,采用流固耦合分析算法,分别对顶部空气间隔装药、底部空气间隔装药、中部空气间隔装药以及分段空气间隔装药4种光面爆破空气间隔装药结构进行了数值模拟,并分析比较了4种不同空气间隔装药条件下的孔壁峰值应力、光爆压力破岩能力、爆破减振效果。4种装药结构的现场试验结果表明:分段空气间隔装药具有孔壁应力分布均匀、破岩能力较强、减振效果理想、实际爆破效果好等优点,值得在光面爆破中推广应用。     

对某磷矿中部空气间隔装药结构最佳间隔比例的研究

针对云南某磷矿在露天爆破生产中部空气间隔装药问题,通过设计填塞长度不变的条件下不同空气间隔比例方案,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对5种不同空气间隔比例进行数值模拟分析,在对试验方案的不同空气比例的装药结构的爆破应力云图以及对爆破提取有效应力曲线进行对比分析,并参照爆破安全规程的标准,获得填塞不变下中部空气间隔装药的最佳的空气间隔装药比例为15%,并将模拟方案进行现场验证,从爆破过后的大块率、降振率和经济效益来验证该方案的正确性;依据萨道夫斯基公式得出该条件下的k,α值,为矿山日后爆破生产提供了理论依据。     

空气间隔装药孔壁初始冲击压力分析

为分析空气间隔装药时孔壁的初始冲击压力,引入Starfield迭加法,将柱状药包等效为有限个单元球形药包,考虑压力沿炮孔轴向的衰减及叠加作用,分析得到上部空气间隔装药及中部空气间隔装药条件下的孔壁初始冲击压力计算表达式。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立数值模型,对监测点进行应力监测;同时,浇筑混凝土模型,并借助高速多路动态应力测试系统测量炮孔周围爆炸应力场,将2种方式的监测结果与理论分析结果相比较。结果显示:上部空气间隔装药,装药段处压力达到最大,随着与装药段距离的增大,压力明显呈先急剧减小、后趋于稳定的趋势;中部空气间隔装药,压力最小值出现在空气柱约1/2处,整体呈两端大、中间小的下凹型分布特征。在2种装药结构下,空气柱中指定点初始冲击压力的理论值与模拟值相对误差均较小。上述结果充分表明:空气间隔装药孔内压力沿炮孔轴向呈不均匀分布,2种装药结构压力分布特征与理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的合理性。     

中部间隔装药直眼掏槽爆破成腔过程数值模拟

运用三维非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA对中部间隔装药直眼掏槽爆破成腔过程进行数值模拟,并通过后处理软件LS-PrePost3.0对爆炸应力波的传播过程、不同时刻应力、变形情况进行了分析。模拟结果表明,空孔具有应力集中效应,对应力波的传播具有导向作用;爆炸应力波在岩石中以柱面波的形式向外传播;中部间隔装药的方式能扩大槽腔体积,减少炸药消耗,优化槽腔成形。整个数值模拟过程清晰地再现了该掏槽爆破岩石破碎、槽腔扩展过程,为预测掏槽爆破效果和优化爆破设计提供了依据。     

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％；     

孔底间隔介质对岩体损伤规律研究

为研究孔底不同间隔介质装药条件下,爆炸荷载不同,对岩体损伤、炸药与岩体之间的能量传递影响。利用数值模拟软件ANSYS/Autodyn,基于JH-2本构,建立小比例单孔爆破模型,获取孔底不同间隔介质装药条件下,不同强度爆炸荷载作用下对岩体损伤的影响规律;计算现场混装炸药JWL状态方程,引入台阶爆破模型,获取减少药量,添加孔底间隔介质,对岩石细观损伤、应力变化、能量传递影响规律;借助图像处理手段,对不同装药条件下岩石损伤与破碎块度进行量化处理,对能量传递效果作出评价。研究结果表明：（1）炸药与岩石合理匹配会提高能量传递效率,爆热越高的炸药,释放能量越多,传递到岩石能量也越高。（2）孔底间隔装药条件下,炸药与岩体匹良好,间隔介质为水介质可提高损伤5%,匹配度较差时,水介质可提高损伤12%。（3）当减少药量,改变装药结构,合理添加孔底间隔介质,会达到与连续装药条件下相近损伤效果。研究可为工程设计中连续装药与孔底间隔装药条件下炸药选型提供参考。     

改善矿区复杂结构面爆破质量的措施

针对东山采场的复杂结构面区段,采用同孔径和不同孔径加密变深孔、孔底水与空气间隔、孔间填渣与空气和水间隔分段装药等多种装药结构,提高装药高度,改变爆破能量的分配,降低大块率和炸药单耗,改善爆破效果。     

不同位置间隔装药爆破损伤实验

为研究间隔装药爆破对保留岩体的损伤规律,在水泥砂浆模型中进行爆炸实验,并在爆炸前后利用超声波测试技术,对模型进行声波速度测试。结果表明:岩体径向爆炸损伤随距炮孔距离的增加而呈现有起伏的降低,岩体轴向爆炸损伤装药段处最大,空气段处最小;对于装药结构,中部装药结构损伤最小,上部装药结构次之,下部装药结构损伤最大。为了控制岩体损伤效应,炮孔宜采用中部装药起爆方式,可以优化间隔装药爆破效果。     

改善矿区复杂结构面爆破质量的措施

针对东山采场的复杂结构面区段,采用同孔径和不同孔径加密变深孔、孔底水与空气间隔、孔间填渣与空气和水间隔分段装药等多种装药结构,提高装药高度,改变爆破能量的分配,降低大块率和炸药单耗,改善爆破效果。     

孔底间隔装药对台阶爆破地震的影响研究

采用数值模拟方法分析了孔底间隔装药对台阶爆破地震的影响,运用动力有限元方法建立了连续装药和孔底间隔装药的数值模拟模型。研究表明：孔底间隔装药减震作用明显,分析结果对于露天爆破工程中孔底间隔装药作业有一定的参考价值。