岩石爆破的扩腔作用及能量消耗

岩石中装药爆破引起民的扩腔是由爆炸冲击波和爆生气体共同作用的结果，并有冲皮压缩在先，爆生气体膨胀在后，炮孔偶合柱装药爆破时，爆腔半径一般是炮孔半径的１．１５－１．３０倍，而爆腔扩胀过程中的能量消耗则占炸药爆炸总能量的１０％左右。     

爆破孔单孔影响范围的理论计算与现场考察

为了考察顶底板岩巷掘进过程中爆破孔单孔影响范围,以义马煤业集团孟津矿东翼轨道大巷为试验点,通过理论计算、现场改变不同炮孔装药量的多少以及实验室测定距爆破孔不同距离的岩石的抗压和抗拉强度来考察岩石的压碎圈和裂隙圈半径.试验结果表明:掏槽孔和辅助孔在300 mm半径处岩石有损伤,周边孔在150 mm半径处岩石有损伤,并且通过理论和实验测得的数据和目前国内外学者研究认为的压碎圈半径为装药半径的2～3倍,裂隙圈半径为装药半径的10～15倍基本符合,说明计算分析的数据是可靠的.     

炮孔柱状装药爆破时岩石破碎和破裂的理论探讨

运用爆炸冲击波理论并假定冲击波波阵面后岩石介质不可压缩, 探讨了岩石炮孔柱状装药爆破时粉碎区的形成并推导了粉碎区半径、爆腔半径、裂隙区半径的计算公式。同时提出了爆炸波作用下岩石中压坏区的概念, 分析了压坏区形成机理并计算了压坏区半径。研究结果表明:岩石中激起的冲击波强度越高、岩石的可压缩性越强, 造成岩石的破坏程度和破坏范围也就越大。     

装药结构对台阶爆破粉矿率的影响研究

分析了台阶爆破粉矿产生的原因,认为台阶爆破的粉矿控制应从改变装药结构着手。采用数值模拟,对台阶爆破采用不同装药结构时的炮孔内的应力等值线、孔壁应力和粉碎圈范围进行了对比研究,发现与耦合装药相比,采用不耦合不均匀装药时,炮孔壁岩体应力明显变小,炮孔壁的应力波的幅值降低,炮孔压碎圈半径减少。通过试验和实践,确定了不耦合装药的相关参数,提出了降低台阶爆破粉矿的建议。     

裂隙岩体不耦合装药的爆破破坏分区计算

为了更为客观、准确地描述爆破对裂隙岩体的破坏，在总结前人研究成果的基础上，引入损伤变量表征裂隙岩体的初始破碎程度，利用相应的岩石破坏准则，推导了裂隙岩体环形不耦合装药爆破的压碎圈和裂隙圈半径计算式。结果表明：裂隙岩体环形不耦合装药的爆破破坏分区范围，不仅与炮孔半径、炸药和岩石性质等因素有关，而且与岩体的初始损伤程度、所用不耦合系数有很大关系。并以乌龙泉矿为例，利用所得计算式，得出了用不耦合系数k来表征的该矿裂隙圈半径。     

基于深孔预裂爆破的工作面坚硬顶板弱化技术研究

为有效解决慈林山煤矿工作面切眼坚硬顶板大面积悬顶的技术问题,系统分析比较了现有坚硬顶板处理技术,论证了深孔预裂爆破技术的技术经济优势。以15201工作面为试验对象,采用理论计算方法获得了包括压碎圈半径、裂隙区半径和预裂高度在内的影响预裂爆破效果的关键参数;基于工程类比法,确定了科学合理的炮孔布置、爆破方式和装药方式;在此基础上,开展深孔预裂爆破处理坚硬顶板技术的现场工业性试验。结果表明：深孔预裂爆破可以有效降低顶板完整性,实现回采期间矿山压力的平稳显现,实现坚硬顶板工作面切眼的安全管理。     

侧向荷载下组合孔爆破参数优化取值试验研究

随着浅部资源开采逐渐进入深部，深井高地应力问题愈发严重。为研究深部金属矿山回采过程中由于采切工程带来的单侧高地应力问题，通过理论分析推导了深部无限岩体内炸药爆炸压碎圈半径、裂隙圈半径的扩展公式，认为初始地应力对炸药爆破裂隙具有抑制作用，且对裂隙圈半径扩展的抑制作用更明显。不同单侧围压下组合孔爆破模型试验结果表明：随着单侧围压加大，组合孔爆破漏斗体积减小，炸药单耗增加，单侧围压加大对组合孔爆破同样呈抑制作用。在理论分析和模型试验的基础上，采用LSDYNA软件建立了赞比亚谦比希铜矿井下采场三维模型，开展了单向围压15 MPa下采场组合孔爆破参数（孔距、抵抗线）优化研究。研究表明：当抵抗线W=1.8 m、孔距 a=2.4 m时，即W=23.68[?]、a=31.58[?] （[?]为炮孔直径）时，爆破漏斗体积得到最大值，此时可取得最大的炸药能量利用率。研究结果对于矿山现场爆破参数优化具有一定的参考价值。     

孔内空气冲击爆破法

美国克林顿波因特采石场利用封堵于孔内的回弹空气冲击波的新爆破技术进行预裂抛石爆破很见成效。这种爆破技术的实质是在孔底和孔口或者在孔中部各装一个药包,孔口用碎石填塞,药包间形成空气间隔,药包起爆后冲击波沿封堵在孔中的空气柱上下传播和径向扩散。冲击波在炮孔两端反射,在空气间隔内相遇和相互碰撞,而相互得到增强。于是冲击波又在孔的两端反射,这一过程一直重复到直到能量减到最小,从而扩     

爆炸法疏干炮孔的安全性

炮孔装非抗水炸药前必须将其疏干。为此可利用爆炸法，即于孔底置小药包并爆炸以使水柱喷出炮孔。根据试验数据，提出了孔径220mm和深6～10m炮孔不同水柱高度的疏于用药量：所用炸药为6阿莫尼特药卷。用绳子将配有重物的药卷下放到孔底，用导爆索起爆。疏于孔爆炸时，在其周围的人员有可能受到飞石和空气冲击波的威胁，因此要分析疏干孔的爆破条件和确定人员的安全距离。可用下式计算疏于孔爆破时空气冲击波作用的危险区半径rB（m）式中：QB—当量装药量，kg。式中Q1—疏孔实际装药量，kg；K—填塞系数；Q。一导爆索的药量，ks。使用6）K…     

深部岩石掘进爆破压碎圈与裂隙圈研究

充分考虑高地应力的影响,将压碎圈和裂隙圈范围的确定简化为平面应变问题,推导出耦合装药和不耦合装药条件下深部岩石松动爆破的压碎圈和裂隙圈半径计算公式。通过在煤矿现场试验验证公式的实用性,所得结论对于深部岩石中巷道掘进的爆破参数设计有一定的参考价值。     

巷道截面变化对突出冲击波传播的影响

为了分析巷道截面积变化对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响,首先利用流体力学、空气动力学理论建立了突出冲击波在变截面巷道中传播的数学模型,理论分析得出了冲击波衰减与截面积变化率之间的变化规律;其次构建了变截面巷道冲击波传播的实验系统,研究了冲击波在变截面巷道中传播规律,实验研究表明突出冲击波由大截面巷道传到小截面巷道时,冲击波超压变大,波阵面的单位能量是增大的;然后建立了冲击波在变截面巷道中传播的数值计算模型,数值计算结果表明冲击波初始超压越大,冲击波衰减越快,且巷道截面积变化率越大,冲击波衰减系数也越大;最后通过对比分析,表明理论分析、实验研究以及数值计算的结果是一致的。     

Detonation initiated disintegration of coal particle due to the maximum strain energy theory

Fragmentation behaviour of coal particles subjected to detonation wave is being studied. Detonation wave is initiated by a plasma cartridge at one end of a detonation tube. Coal particles are subjected to a shock whose temperature depends on the Mach number of the detonation wave. Temperature shock is found to generate thermal stresses which may fragment the coal particles. A non-dimensional mathematical model for the heat transfer process in the coal particle is proposed. Thermal stresses are calculated at various times and radii while maximum strain energy theory is used to understand the failure behavior viz., the time, temperature and location of fracture. A physical model for coal particle fragmentation when subjected to detonation wave is also proposed. The study suggests that detonation combustion of coal is qualitatively different from conventional method.     

东升庙矿柱回采顺序研究

对东升庙铅锌矿矿柱的形成与分布进行分析和调查.随着矿柱的回采,空区暴露面积增大,其冒落形成的空气冲击波将会造成巨大的危害.运用空气冲击波理论,计算了采空区临界冒落面积,得出空区允许的最大跨度为159m;对不同回采顺序的矿柱应力分布进行了分析,最终提出了从中央向端部推进的矿柱回采顺序.     

巷道断面突变对突出冲击波传播的影响

为了研究巷道断面突变对突出冲击波传播的影响和冲击波超压冲量的破坏作用,利用自行搭建的煤与瓦斯突出冲击波传播实验系统,结合三维变截面巷道冲击波传播数值模型的建立,基于实验室实验和数值模拟的方法,研究了不同初始瓦斯压力下突出冲击波在断面突变巷道中的传播规律。结果表明:突出后巷道内压力变化可划分为冲击扰动初始阶段和压力衰减阶段,其中冲击扰动初始阶段冲击波超压峰值大于压力衰减阶段压力峰值,且前者超压冲量小于后者;以初始压力为0.6 MPa为例,计算得出压力衰减阶段超压冲量比冲击扰动初始阶段高52.4%,总冲量随冲击波传播呈先衰减后增大的规律;突出发生后,冲击波超压先随距离发生衰减,当冲击波从断面突变前的大直径巷道传入后方小直径巷道,因壁面反射形成局部高压区,超压强度在截面前0.65 m处增大,出现先衰减后增大的变化规律。     

煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测

运用爆炸相似理论,在无限空间中炸药爆炸冲击波的超压规律基础上,考虑瓦斯浓度、巷道截面积、冲击波传播距离、混合物体积等因素,建立了煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测模型。根据一定的实验数据,拟合出超压与瓦斯浓度、冲击波传播距离,以及与瓦斯—空气混合物体积之间的关系。通过实例对该模型进行验证,结果表明模型预测数据与实验数据比较吻合。     

减振孔在缅甸某露天矿区爆破振动控制中的应用

在露天矿开采过程中,爆破振动达到一定强度时,会带来很多危害.缅甸某露天铜矿附近有一处寺庙,是当地居民重要的礼佛场所,为了降低矿山爆破振动对寺庙的危害,保证项目顺利开展,急需采取施工减振孔等控制措施,同时需在寺庙附近布置测点监测振动速度.本文按照入射地震波所穿越的介质形态分别讨论了预裂缝及减振孔的减振机理,对比分析了施工...     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。     

某矿大型采空区顶板冒落危害及处理

以云南某钨矿2280 m中段采空区为工程背景,研究采空区冒落所产生的危害影响并进行处理措施。首先通过对“上覆岩层三带理论”以及冒落“空气冲击波”的模型进行分析;其次对采空区冒落所产生的冒裂带的高度、空气冲击波的速度进行计算。研究结果表明:2280 m中段采空区的冒裂带不贯通地表,但采空区的冒落产生的空气冲击波对井下的人员生命、生产设备、安全生产造成威胁;最后通过比较四种基本采空区处理方法优劣,最终选择封闭隔离法对采空区进行处理。     

饱水度和再溶浸对液氮冷冻煤致裂的影响

为解饱水度和液氮再溶浸对液氮冷冻煤致裂效果的影响,取王营子矿的干燥、天然含水和饱水3组原煤煤样在室内实验室开展了液氮溶浸实验,测试液氮溶浸前后煤样波速变化,观察煤样表面裂隙发展。定义了煤样波速变化率和代表性裂隙面积变化率2个指标,分析了饱水程度、液氮再溶浸对煤内原生裂隙结构扩展和新裂隙萌生的影响,结果表明:1在液氮作用下,原煤内主要发生原生裂隙扩展及新裂隙萌生。2煤的饱水程度对液氮溶浸煤致裂效果影响很大。随着饱水度增加,煤样的波速变化率和代表性裂隙面积变化率都增加。饱水煤样的波速变化率和代表性裂隙面积变化率分别为干燥煤样的21.2倍和11.7倍。3液氮再溶浸作用将加剧煤样内缺陷结构发育,提高液氮作用效果。天然含水煤样的液氮再溶浸作用效果更好。     

冲击危险区域震动波CT反演探测技术应用

针对传统冲击地压监测方法存在的探测范围有限、危险区域探测精度低、结果反馈不直观等问题,运用KJ470震动波CT反演探测技术对综放工作面冲击危险区域高应力区进行探测,探测结果表明,高应力分布区域与地质变化及构造发育区域、冲击地压事件震源点位置区域基本吻合。该系统可通过大范围、高分辨率、高效率监测波速分布,探测采掘工作区域内的应力场,显化潜在冲击危险区域,通过一段时间连续的波速反演,总结出冲击地压危险区域的分布规律,制定有效的防治措施,杜绝冲击地压事故发生。