对炮孔填塞问题的分析

(一)炮孔填塞存在的问题 岩石在炸药爆炸作用下破碎的过程是极其复杂的。这是因为影响该过程的因素很多,例如,岩石的物理力学性质,炸药性能,起爆方法,起爆顺序,爆破参数,装药结构,以及炮孔填塞等。本文仅就炮孔填塞工作进行分析探讨。一般认为,适当的填塞是阻止炮孔中爆炸气体迅速逸散,延长其作用时间     

超临界CO2制备微孔聚碳酸酯及其泡孔特性研究

采用超临界微孔发泡技术制备出一系列聚碳酸酯微孔泡沫塑料,通过扫描电子显微镜、密度测试等方法研究了发泡温度和发泡时间对聚碳酸酯微孔泡沫塑料泡孔特性和体积密度的影响。结果表明,在测试范围内,随发泡温度的升高,泡孔密度增加,泡孔孔径先增加后降低,体积密度降低;随发泡时间的增加,泡孔密度和孔径均增加,体积密度降低。     

PBX炸药细观损伤的实验研究

为研究PBX炸药在冲击作用下的物理损伤、化学损伤及成热的物理机制,采用炸药爆炸驱动隔板实验技术对PBX炸药进行了冲击压缩实验,回收炸药试样并对其不同位置处的断面形貌进行SEM分析.结果表明,随着冲击能量的增加,其温度效应的影响越来越显著,损伤模式从物理损伤向化学损伤过渡.这为XDT问题中的"热点"形成机制等研究提供了实验基础.     

空孔对岩石爆破裂纹扩展的影响数值模拟研究

为研究空孔对爆破荷载作用下岩石裂纹扩展的影响,采用ANSYS/LS-DYNA对白云石大理岩模型进行爆破裂纹扩展过程数值模拟研究,结果表明：爆炸应力波的最大应力峰值为64.98 MPa,随后应力波呈振荡变化直至模型断裂;爆破裂纹扩展速度呈周期性变化,随着距离的增大而衰减;空孔对裂纹成缝具有导向作用,空孔附近出现应力集中现象,装药孔爆炸应力波传播至空孔产生了反射拉伸应力波和绕射应力波,促进了裂纹扩展,最终使裂纹贯通。     

露天台阶爆破采用空孔降低大块率的研究

通过对含空孔爆破作用机理的分析以及对爆破中空孔作用的研究,从理论上得出了空孔的应力集中效应。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对含有空孔装药结构的岩石爆破过程进行了数值模拟,模拟结果显示在空孔与炮孔之间产生较大的拉应力区,连线方向上的应力值明显增大,岩体中的裂隙在拉应力的作用下产生和发展,岩体沿炮孔径向破裂,岩石大块率明显降低。本文提出的数值模拟方法可以为工程实践提供有效的设计参考。     

岩石冲击振动能试验测试研究

通过试验测试不同岩性岩体以不同位势能下落冲击岩石基座振动速度的变化,并探讨了影响振动能大小的因素;基于实验室测定位势能转化为振动能转化规律,提出了矿震能量的定量确定思路。实验表明:不同性质岩石冲击碰撞过程中,转化为振动能的多少与岩石性质相关,且随岩石下落高度增大,转化为振动能的比例逐步降低。本研究对塌落振动研究也具有一定的借鉴意义。     

矿山自制“PVC爆破间隔器”取得明显经济效益

<正>近年来在国内外中深孔爆破中,有关空气间隔技术的理论研究和实验,在改善爆破效果、降低炸药消耗方面取得了明显成效。使用这种方法时,炮孔中的炸药柱不是连续的,而是有空气间隔。这种方法的主要目的是通过有效分布爆炸能控制破碎过程,从而加强对岩石的均匀破碎。在东骏大板桥石灰石矿中深孔爆破中,原已利用"气体间隔器"进行间隔装药。2014年4月,又利用自制"PVC管爆破间隔器"取代"气体间隔器",在爆破效率不改变     

硐室爆破利用炮孔爆破法填塞巷道

我矿历来大爆破都用块石填塞巷道,不但工作量大,而且劳动条件差,劳动强度高,每次爆破都要动员大量人员,而且由于时间的限制,填塞长度往往达不到设计要求,影响爆破效果。为了改变这种状况,我们今年先后两次进行了炮孔爆破法填塞巷道的生产性试验,第一次在部分巷道,第二次在全部巷道,都取得了较满意的结果。所谓炮孔爆破法填塞巷道,就是在横巷或主巷道适当位置的顶板、边帮上钻一定数量的炮孔,进行硐室爆破时,使这些炮孔先行爆炸,炸下的岩石由于体积松胀而将部分巷道空间堵塞,从而起到填塞作用。具体作法如下:     

钙基CO_2吸收剂循环活性衰减原因初探

对钙基CO2吸收剂的循环活性衰减进行了实验研究,考察了随着循环次数的增加,吸收剂的表面形态、吸收剂分子孔径及比表面积等微观结构的变化,分析了钙基CO2吸收剂循环活性衰减的原因。结果表明,随着循环次数的增加,吸收剂晶粒中的片状结构已经完全消失,取而代之的是正方体状的大晶粒,晶粒生长严重,大量空隙被封闭。而由此引起的吸收剂的比表面积的不断减小和孔容积的降低以及孔分布的改变,导致了吸收剂循环活性的衰减,吸收剂的循环转化率降低。     

基于应力波理论的台阶爆破孔网参数计算

为了提出合理的台阶爆破孔网参数,基于爆炸应力波传播理论和波的透射原理,计算得到爆炸粉碎区半径为0.9m,裂隙区半径为4.2m。每个炮孔爆炸致裂范围由粉碎区和裂隙区半径相加而得,该工况条件下致裂范围半径约5.1m。通过ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破耦合装药条件下爆破裂隙扩展过程进行模拟,得出合理的炮孔间距为2倍致裂范围半径,第一排炮孔距自由面的平均距离为1倍致裂范围半径。     

岩石充填体耦合条件下冲击破坏数值模拟分析

通过建立不同岩石厚度的岩石充填体耦合冲击模型,研究其在冲击过程中的竖直速度峰值、压力峰值和能量变化规律。分析表明,当岩石厚度由10cm增加到20cm时,可有效降低冲击作用对与岩石接触一侧充填体单元点的损伤,但继续增加岩石厚度,无法有效降低冲击作用对与岩石接触一侧充填体单元点的损伤;增加岩石厚度难以有效减缓冲击作用对末端充填体单元点的损伤。     

圆柱形可燃气云爆炸实验研究与数值模拟

与半球形可燃气云模型相比,圆柱形模型更接近于气云爆炸事故的实际情况。进行了乙炔浓度7.75%、气云体积0.26m³的圆柱形可燃气云爆炸实验,记录了距气云中心1.2 m与1.6 m两点的爆炸超压。建立了描述气云爆炸的理论模型,采用SIMPLE算法编制了计算程序。计算结果经实验数据考核,最大与平均相对偏差分别 为18.3%与5.4%,证实程序满足气云爆炸模拟与预测的要求。研究结果显示：爆炸流场不具备球形对称的性质,爆炸超压与火焰传播方向有关,当气云高径比0.2时,沿地面方向的最大超压可达垂直方向的3.3倍;气云体积不变而形状变化时,爆炸强度随着高径比的增大而增大,高径比1.0时的最大超压可达高径比0.1时的3.1倍;气云高径比降低时,火焰传播距离增大,燃烧时间增长,气云释能速率下降,因此爆炸超压降低。研究结果对可燃气云爆炸灾害的预测具有一定的指导意义。     

大孔径导向筛板塔的压力降分析

在塔径1.2米的塔板实验装置上,对φ10孔径的大孔筛板和大孔导向筛板进行的压力降测试结果表明,大孔导向筛板较同样结构参数的大孔筛板压力降可降低10～30％。本文对测试结果和压力降计算方法进行了对比及分析。     

在等强度下-3℃与标准养护环境引气混凝土渗透性能与孔结构的关系

为了研究等强度下引气混凝土渗透性能与孔结构的关系,在-3 cc养护及标养下进行了不同引气剂掺量的混凝土孔结构及抗氯离子渗透试验,测试了-3℃养护84 d与标养下28 d时混凝土的孔结构的分布规律及电通量的变化规律.结果表明,标养28 d时混凝土的气泡平均孔径、气泡平均孔径、孔隙率及比表面积均小于-3℃养护84d时混凝土的气泡平均孔径、气泡平均孔径、孔隙率及比表面积;-3℃养护下混凝土的电通量是标养下的3～4倍左右,混凝土的电通量随含气量的升高而逐渐增大,即抗氯离子渗透性提高,而在标养下随着含气量的增大,混凝土的抗氯离子渗透性先增强后减弱.     

水泥-石灰石粉胶凝材料孔结构多重分形特征以及与渗透性的关系

采用压汞法测试了水泥–石灰石粉浆体孔结构,基于热力学模型探讨了其多重分形特征以及与渗透性之间的关系。结果表明:水泥–石灰石粉浆体孔结构具有多重分形特征,阈值孔径至孔体积微分曲线上初次剧增对应的孔径之间(孔径范围Ⅱ)(过渡区域)不具备分形特征,孔径范围Ⅰ(小于孔径范围Ⅱ,小孔分形区域)和孔径范围Ⅲ(大于孔径范围Ⅱ,大孔分形区域)具有分形特征,前者的分形维数大于后者;随石灰石粉掺量增加,孔径范围Ⅰ和Ⅲ的分形维数分别提高和降低,并对孔径范围Ⅰ的影响更加明显;整个孔径范围的分形维数不宜用于分析渗透性,而应针对与渗透性相关的孔径小于临界孔径的范围进行分形,得到的分形维数能有效用于计算渗透系数,随石灰石粉掺量增加,该分形维数越大,渗透系数越大,且与渗透性有着良好的相关性。     

微孔注射成型PPS及其性能研究

以超临界氮气(SC N2)作为发泡剂,采用注射成型法制备了微孔化聚苯硫醚(PPS)泡沫塑料,研究了模具流道、SC N2含量、PPS熔胶量位置对微孔化PPS泡沫塑料泡孔特性、相对密度、力学性能及介电性能的影响。结果表明,随着模具流道的延长,微孔化PPS泡沫塑料的泡孔孔径逐渐变大,泡孔密度降低;SC N2含量对泡孔孔径、力学性能及介电性能影响不大,但泡孔密度随SC N2含量的增大而增大;随着PPS熔胶量位置的降低,微孔化PPS泡沫塑料的泡孔孔径增大,泡孔密度降低,力学性能及介电常数也相应逐渐降低。     

负压环境对炸药爆炸冲击波影响的实验研究

为了研究负压环境对炸药爆炸冲击波的影响,在自制可调真空度爆炸容器中进行负压爆炸实验,采用PCB压力传感器测量罐体轴线固定位置点的冲击波超压,分析了在0、-20、-40、-60、-80、-90、-99kPa等不同负压环境下罐体内测点爆炸冲击波反射超压时程曲线。结果表明,爆炸环境负压降低,测点一次、二次冲击波峰值超压随之降低,在-40kPa和-99kPa负压环境下超压降低显著;爆炸冲击波速度大小与传播介质密度相关,即环境负压越低,气体越稀薄,冲击波传播速度越快;爆炸冲击波速度随环境负压降低而升高,与超压降低强度无相关性;负压环境不改变容器内实验雷管爆炸的气体产物生成量;在近似真空环境中,爆炸冲击波主要以爆轰产物为传播介质,冲击波速度提高受限于爆轰产物运动速度,强度弱,衰减迅速。     

含孔CFRP方管的仿真模型及孔参数优化

建立了含孔碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,简称"CFRP")管件的仿真模型,并对孔参数进行了多目标优化。首先研究建立了含孔CFRP管件的自由网格、映射网格和混合网格三种网格模型,对其计算效率和计算精度进行了比较,发现混合网格模型较适合于含孔结构仿真。其次建立了目标函数与孔参数之间的响应面模型,分析了孔径、孔横向位置参数、孔高度位置参数对响应的影响,发现孔径影响最大。最后采用多目标优化方法对含孔CFRP管件的孔参数进行了优化,当孔直径、孔中心高度比和孔横向偏移比三个设计变量分别取为8.98 mm、0.8、0.43时性能最优,比吸能和峰值力比初始模型分别提高了69.5%和3.6%。文中研究的仿真模型及孔参数优化方法对开展含孔复合材料结构设计具有指导意义。     

基于模糊物元模型的中深孔爆破布孔优化研究

针对目前单一爆破布孔参数优化方法的主观性带来的误差或不合理等问题，提出了一种基于模糊物元模型与数值模拟相结合的中深孔爆破布孔参数优化综合评价方法。根据某矿实际条件确定出不同中深孔爆破布孔优化方案，利用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同方案的岩石爆破效果，分析其爆炸应力波与爆炸裂纹的扩展规律；结合数值模拟结果，采用模糊物元模型对爆破方案进行优选，最终确定平均有效应力峰值、大块比例、粉矿比例、钻孔量、装药量、进路顶板拉应力6个评价指标，优选结果表明：扇形炮孔数目为9孔时，关联度最大，为0.746,该方案爆破效果最佳。     

基于Voronoi模型的梯度孔隙率泡沫铝力学性能研究

通过孔径梯度的变化调整孔隙率梯度,得到多组整体孔隙率相同、但内部孔隙率梯度不同的胞状泡沫金属Voronoi模型。对具有均匀孔隙率的泡沫铝试件进行冲击试验和数值模拟,两种结果吻合良好,初步验证了采用Voronoi模型可以较为准确地模拟泡沫金属材料的力学行为。基于Voronoi模型对具有不同孔隙率梯度的泡沫铝的压缩过程进行数值模拟,研究孔隙率梯度、梯度方向、围压作用等因素对泡沫铝力学性能的影响。结果表明:在不同荷载情况下,梯度的存在使得泡沫铝的坪应力降低,同时在屈服平台阶段出现了明显的硬化现象;外力较大时,梯度泡沫铝有更好的承载能力和吸能能力。