切割技术在坚硬岩巷爆破中的应用

本文通过布设空眼对岩层进行剪、切,创造掏槽眼的横向爆破自由面,把掏槽眼的爆破方向由纵向变更为横向,缩短了爆破距离,降低了爆破阻力,提高了岩巷坚硬岩掘进的爆破效果。     

楔形掏槽微差爆破模型试验与分析

针对煤矿硬岩巷道掘进掏槽效果差、炮眼利用率低的难题,采用混凝土作为相似材料进行不同掏槽方式的模型试验研究。从掏槽体积、炮眼利用率、破碎块度等方面分析不同掏槽方式的爆破效果。采用楔形微差掏槽,中间炮眼比掏槽眼深200 mm,装1～2支药卷,其余长度用水炮泥和炮泥封堵,起爆雷管为2段。试验结果表明,中间炮眼增加自由面,有利于克服岩石的夹制作用,保证在掏槽眼先爆的基础上,把掏槽的残岩进一步抛出;微差爆破延长爆轰气体在炮眼内的作用时间,爆破的块度小,分布均匀,从而提高炮眼利用率和掏槽体积。     

岩巷二阶二段掏槽破岩机制与试验研究

为研究二阶二段掏槽技术破岩机制和技术优势,应用数值模拟对比研究二阶二段掏槽和普通楔形掏槽的应力波传播、有效应力峰值和岩石破坏形式,开展实验室试验和现场试验分析2种掏槽技术的优劣。研究结果表明:2种掏槽技术均具有2次应力峰值,但掏槽区炸药能量释放顺序不同,导致掏槽破岩机制存在明显差异。普通楔形掏槽一次应力峰值是掏槽孔爆破产生的,以"压缩"破岩为主,二次应力峰值由中心孔爆破形成,以"压缩"破坏槽腔底部岩石为主,并"抛掷"破碎的岩石;二阶二段掏槽一次应力峰值由中心孔爆破产生,以"压缩"破岩为主,形成预裂区,二次应力峰值由掏槽孔爆破产生,以"压缩"破岩为主,辅以新自由面的"拉伸"破岩,形成压(碎)裂区和拉伸破坏区,与预裂区构成"三区"耦合破坏。模型试验和数值模拟均表明,普通楔形掏槽槽腔形状近似"喇叭口"状,破裂面与炮孔走向成30°,而二阶二段掏槽近似"棱台"状,破裂面与炮孔走向成0°;模型试验和工程实践表明,二阶二段掏槽技术在爆破进尺、炮孔利用率、大块率等指标方面明显优于普通楔形掏槽技术,具有良好的适用性。     

特硬岩立井掘进中合理炮孔深度的试验研究

本文探讨了在特硬岩立井掘进爆破中的掏槽方式以及现场应用情况。对2．3m炮孔爆破与2．8m炮孔爆破的掘进速度、直接作业成本作了定量的对比分析。试验表明：强力复合掏槽在特硬岩立井掘进爆破中应用效果良好;2．3m炮孔比2．8m炮孔爆破的掘进速度更高、作业成本更低。     

楔形掏槽爆破效果分析及其在硬岩巷道中的应用

为加快岩巷钻爆法快速掘进技术研究,利用LS-DYNA模拟软件对直眼掏槽和楔形掏槽爆破应力波传播及岩体损伤破坏进行对比分析,并在霍州煤电三交河煤矿下组煤胶轮车辅助运输巷进行现场应用。结果表明：楔形掏槽爆破因其槽底间距较近,可以使爆破能量更多消耗在两炮孔之间,而直眼掏槽爆破能量在两帮过度消耗;与直眼掏槽相比,楔形掏槽能够造成两炮孔之间的岩体大范围损伤破坏,有利于岩块破碎抛出;现场应用表明：采用楔形爆破后,炮孔利用率高、大块率低、循环进尺达到2.5 m以上,显著提高成巷速度。因此建议在硬岩巷道爆破掘进时优先考虑楔形掏槽方式。     

岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析

 为了提高岩巷掘进速度,克服直眼掏槽和斜眼掏槽的不足,根据岩石爆破理论,提出一种新的掏槽方法--准直眼掏槽方式。该掏槽方式突破传统掏槽设计,主掏槽眼稍微倾斜(准直眼),槽底炮孔间距较大,次掏槽眼垂直于自由面。与现有掏槽方式相比,该掏槽方式具有以下特点：准直眼孔底间距大,可杜绝穿孔现象;采用合理间隔时间进行分层分次爆破;中心辅助直眼与两侧对称的准直眼互相配合,结合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的优点;形式简单,易操作;槽腔大,效率高,成本低。基于爆生气体的准静态理论和岩石力学的极限平衡理论,分析准直眼掏槽槽腔形成过程。为了优化准直眼掏槽参数,进行大量的现场掏槽试验,从而确定不同爆破条件下的准直眼掏槽炮孔的布置方式、深度、倾斜角度、间距、装药量和微差起爆间隔时间等技术参数。施工中采取以长度定角度的方法可满足该掏槽方式对准直眼角度的严格要求。实践表明,在煤矿岩巷掘进中使用准直眼掏槽方式,能够取得良好的爆破效果和显著的技术经济效益。     

浅埋偏压隧道开挖爆破振动与控制技术

以密兴路改建工程火郎峪隧道工程为背景,进行掘进爆破地表振动监测与控制技术研究。监测与分析结果表明:①沿隧道横断面,偏压浅埋处地表振速最大;沿隧道开挖方向,自成洞区向未开挖区地表振速呈现递减趋势;②将大楔形掏槽改为多级小楔形掏槽,爆破振动效应与破岩效果得到有效改善;③合理布置掏槽位置,可以有效减少掏槽孔爆破对隧道偏压浅埋处的振动影响;④全面监控浅埋偏压隧道掘进爆破振动及其效应,优化爆破参数,既能有效控制爆破振害,又能保证较大循环进尺。     

基于模糊-层次分析法的直眼掏槽爆破效果评价

为了科学、有针对性地选择地铁隧道直眼掏槽爆破参数,根据影响直眼掏槽爆破效果因素的模糊性、层次性、不确定性等特点,采用模糊-层次分析法评价直眼掏槽的爆破效果。以青岛地铁3号线某区间隧道的实际工程为背景,建立模糊-层次分析模型,含有4个单元,细分为15项指标,结合MATLAB程序计算,对该隧道的直眼掏槽爆破效果进行客观科学评价。结果表明:该区间地铁隧道采用直眼掏槽取得的爆破效果良好;影响直眼掏槽爆破效果的主要因素为爆破震动和爆破耗时。     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题,在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验,得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果,通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破,炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果,给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距,理论计算掏槽眼的装药长度,并根据双阳煤矿的实际施工情况,给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施,在原有装备水平的前提下,通过调整生产组织,大幅度提高掘进工效,降低掘进成本,取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

 针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题，在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验，得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果，通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破，炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果，给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距，理论计算掏槽眼的装药长度，并根据双阳煤矿的实际施工情况，给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施，在原有装备水平的前提下，通过调整生产组织，大幅度提高掘进工效，降低掘进成本，取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导了无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数的表达式,结合具体算例,从理论上定量分析了围岩不同位置上爆破地震波主频和围岩物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明：隧道围岩迎爆侧的动应力集中系数整体上大于背爆侧,动应力集中系数峰值偏向于迎爆侧;在不同主频爆破地震波作用下,动应力集中系数的影响存在最大值;隧道围岩的弹性模量对动应力集中系数的影响较大,而泊松比对动应力集中系数的影响较小。     

边坡爆破开挖对邻近已有洞室影响研究

边坡爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是工程中的关键技术问题。新建边坡在与已有洞室间距比较小的情况下进行爆破开挖,爆破开挖产生的爆破波会危及已有洞室围岩和衬砌结构的安全与稳定性。结合锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工爆破对洞室影响的分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的边坡与已有洞室间距、岩体阻尼比、最大单响药量情况下边坡爆破振动对洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁质点振动速度允许值与洞室衬砌在边坡爆破振动波作用下的动拉应力值,考虑不同阻尼比,得出不同围岩级别下,不同边坡与洞室间距的最大单响药量控制：III类岩体边坡,坡面距已有洞室20,50 m时,边坡开挖爆破最大单响药量分别控制在100和300 kg以内;IV类岩体边坡,坡面距已有洞室20,50 m时,边坡开挖爆破最大单响药量分别控制在150和450 kg以内,研究结果为实际工程的施工和设计提供参考和依据。     

基于HHT分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应

为确保隧道在循环爆破荷载作用下的使用寿命和稳定性能,提出了基于爆破振动信号分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应的新方法。依据监测试验获取的振速时程曲线,采用HHT理论将其变换为瞬时能量谱,对比爆破振动信号波形面积方法,针对质点振动能量分析隧道围岩结构物理力学性质的强弱效应,同时应用LS-DYNA数值软件的重启动命令,通过相同节点2次爆破X方向振速时程曲线验证新方法的准确性。研究结果表明:隧道DK497+286、DK497+291、DK497+296里程点3个方向振动能量均呈现下降变化趋势,说明爆破振动累积荷载对隧道监测点处围岩结构产生了破坏作用,并且垂直方向受爆破累积损伤最为严重,因此,需要根据围岩等级和在围岩等级改变处50 m范围内增加支护强度,保证隧道围岩结构安全。     

基于爆破损伤的Hoek-Brown强度准则修正

传统隧道围岩分级方法未考虑爆破损伤因素对围岩分级的影响,爆破作为隧道主要开挖方法,其产生的岩体损伤对岩体分级评判标准的影响不可忽略。笔者分析了基于Hoek-Brown强度准则的岩体力学参数取值方法,指出了Hoek-Brown强度准则和现有改进公式中确定岩体参数存在的不足。考虑爆破累积损伤效应,提出了不同围岩级别下Hoek-Brown经验常数m_b、s、a的计算方法,建立了考虑隧道埋深与爆破累积损伤效应的不同围岩级别的Hoek-Brown强度准则经验常数计算公式。以龙南隧道1号斜井爆破现场试验得到的声波变化率对修正公式进行了检验分析,验证了Hoek-Brown强度准则岩体经验常数修正公式的准确性。     

相邻洞室爆破施工对已有洞室的影响

 爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是隧洞工程中的关键技术问题。新建隧洞在与已有隧洞间距比较小的情况下进行爆破开挖,爆破开挖产生的爆破波会危及已有隧洞围岩和衬砌结构的安全与稳定性。结合锦屏一级水电站左岸洞群工程施工爆破的相互影响分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的围岩类别、洞室间距、岩体阻尼比、单响药量情况下爆破振动对邻近已有洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁振动速度允许值与隧洞衬砌在邻近爆破振动波作用下的动拉应力值,得出施工爆破洞室的最小间距及单响药量控制：III类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在15 kg以内;IV类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在12 kg以内;V类围岩、洞间距为(1.0～1.5)D时,单响药量应控制在10 kg以内。研究结果为实际工程的施工和设计提供了参考和依据。     

隧道爆破近区爆破振动测试研究

 隧道掌子面附近围岩的稳定性对施工人员和隧道自身的安全至关重要,实践证明,由隧道爆破远区振动数据得出的围岩振动规律不适用于爆破近区。因此,测试隧道爆破近区围岩的振动、研究隧道掌子面附近围岩的振动规律是隧道钻爆施工安全的重要保证。以贵阳-广州铁路棋盘山隧道为工程背景,在隧道掌子面后方隧道拱顶5 m范围的围岩内安装定制的速度传感器,测试隧道拱顶部位围岩的爆破振动速度;利用隧道中导洞的开挖,在中导洞掌子面正上方和侧面2 m范围的围岩内安装定制的速度传感器,测试掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动速度;研究隧道掌子面后方隧道拱顶、掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动规律。研究成果对隧道钻爆施工具有一定的指导意义。     

模糊层次分析法在分析软岩隧道超欠挖主观影响因素中的应用

软岩隧道施工过程中,超前地质预报与爆破设计对爆破效果影响更为突出,在隧道围岩变化的高频率和大幅度阶段,对控制隧道超欠挖至关重要。本文以十白高速公路花石沟隧道工程为背景,运用模糊层次分析法对隧道超前地质预报和爆破施工等因素进行分析,计算出各因素的权重,为同类型工程选择最优方案提供依据。     

A comparison of seismic response to conventional and face destress blasting during deep tunnel development

A novel design of development face destress blasting was implemented during the construction of an experimental tunnel at great depth.A second tunnel was developed nearby using conventional blasting as a control.The tunnels were developed parallel to one another and perpendicular to a high subhorizontal stress.High resolution seismic monitoring was used to record and compare the seismic response generated by each excavation.Analysis of the seismic data from the conventionally blasted tunnel indicated that the seismogenic zone of stress-driven instability extended up to 3.6 m ahead of the face.Destress blasting within the corresponding zone of the adjacent tunnel had the effect of reducing the rock mass stiffness,primarily due to weakening of the pre-existing natural discontinuities.The reduction in rock mass stiffness was inferred from the spatial broadening of the seismogenic zone and associated reduction in the measured spatial density of events,radiated energy and seismic potency ahead of the face.High strain gradients around the unsupported portion of the conventionally blasted excavation were implied by the rate at which the spatial density of seismicity changed with respect to the tunnel face position.In contrast,the change in the spatial density of seismicity around the destressed development face was much more gradual.This was indicative of lower strain gradients in the rock there.A reduction in rock mass stiffness following destress blasting was also indicated by the much wider variety of seismic source mechanisms recorded adjacent to the destressed tunnel.Seismic source mechanisms associated with destress blasting were also more clearly characteristic of compressive overstressing with fracture closure.The source mechanism data also indicated that destress blasting induced instability on all natural joint sets.When compared to conventional development blasting,destress blasting typically reduced violent strain energy release from the rock mass and the associated seismicity,but not always.     

应用光面爆破技术提高隧道开挖质量

介绍南坪隧道出口段开挖施工中应用光面爆破技术所涉爆破器材，爆破参数，掏槽方法，炮眼布置的选用和取值，以及实施光面爆破设计时针对不同的围岩状况和爆破效果对掏槽方法和相关参数的调整情况。并阐述了光面爆破技术应用重点。指出技术人员必须职累各种不同情况下不同岩体结构所采用的各项爆破参数，并运用数理统计方法，从理论上加以分析归纳总结，才能为更好地推广应用光面爆破技术奠定基础。     

深埋隧洞围岩应力分析及岩爆预测

采用有限元软件,数值模拟分析了相同侧压系数、不同埋深工况下的深埋隧洞围岩应力变化规律,初步判别了岩爆可能性及岩爆发生部位,对隧洞的设计及施工过程中岩爆的防治具有一定的指导作用。