基于粉碎区控制的钻孔爆破岩石-炸药匹配方法

合理的炸药-岩石匹配关系对于提高炸药能量的有效利用率和改善破碎效果有着重要意义。传统上强调的波阻抗匹配理论并不合理,文章从爆破破碎机理出发,提出了一种岩石-炸药匹配的新方法,在保证相邻炮孔间岩石充分破碎的前提下,通过对粉碎区的合理控制来确定钻孔爆破最优的炸药性能参数。该方法可以直观地反映爆破破碎效果及能量有效利用率,可操作性强。考虑相邻炮孔爆炸荷载的联合作用,修正了钻孔爆破破坏分区计算模型。在此基础上,针对具体工程目标给出了混装炸药耦合装药条件下不同等级岩石的炸药性能匹配参数。     

炸药性能与岩石匹配的试验研究

为了探究炸药和岩石的匹配关系,以寻求最优的匹配效果,最终将大块率控制在合理范围以内,创造良好的经济效益和社会效益。在江西德兴铜矿爆破施工中,采用岩块投影的最大面积和周长作为衡量矿岩块度的标准几何特征参量,并运用AutoCAD二次开发VB编程进行数据处理,采用回归分析法探讨炸药和岩石的匹配关系,最后得到最优匹配区的匹配系数为2.50².58。     

微风化花岗岩多向聚能爆破破岩试验研究

为解决常规装药爆破能量利用率低的问题,设计了一种可以改变能量分配的新型多向聚能管药柱。以某高速公路岩质边坡为对象,通过3组现场爆破试验,获得了多向聚能爆破和常规爆破下微风化花岗岩的裂纹分布、残孔特征以及炸药单耗等参数,对比分析了两种爆破工艺的爆破效果及破岩规律。结果表明:新型多向聚能爆破药柱能在指定方向上产生定向裂纹,增大岩石致裂范围,提高炸药能量在岩石破裂上的分配比例。相比常规爆破,多向聚能爆破炮孔利用率提高了18%,炸药单耗降低了32.5%,岩渣平均块度增大了28%,粉碎区的范围缩小了25.1%,宏观致裂范围扩大了33.3%,证明了多向聚能爆破在破岩效率上要优于常规爆破。     

微风化花岗岩多向聚能爆破破岩试验研究

为解决常规装药爆破能量利用率低的问题,设计了一种可以改变能量分配的新型多向聚能管药柱。以某高速公路岩质边坡为对象,通过3组现场爆破试验,获得了多向聚能爆破和常规爆破下微风化花岗岩的裂纹分布、残孔特征以及炸药单耗等参数,对比分析了两种爆破工艺的爆破效果及破岩规律。结果表明:新型多向聚能爆破药柱能在指定方向上产生定向裂纹,增大岩石致裂范围,提高炸药能量在岩石破裂上的分配比例。相比常规爆破,多向聚能爆破炮孔利用率提高了18%,炸药单耗降低了32.5%,岩渣平均块度增大了28%,粉碎区的范围缩小了25.1%,宏观致裂范围扩大了33.3%,证明了多向聚能爆破在破岩效率上要优于常规爆破。     

爆破块度分布与控制的模拟试验研究

岩石爆破块度除了受岩石和炸药性质影响外,还受到装药结构、爆破参数和爆破技术等的影响。在实际的爆破工程中,为了不同的爆破目的,需要采取不同的爆破方法和参数。采用砼和天然岩石试样,通过改变不偶合系数、炸药单耗、爆破参数和填塞条件等参数进行模拟爆破实验,对爆破后的块度进行筛分统计分析,以优化爆破参数和实现对爆破块度的控制和预测。     

基于模糊推理的炸药与岩石智能匹配系统研究

炸药与岩石匹配是爆破工程师非常重视的科学问题，由于炸药性能的不确定性和岩石性质的复杂多变性，使得炸药与岩石匹配研究进展不明显。利用模糊数学理论的模糊性特点，开创性地建立了基于模糊推理的炸药与岩石匹配系统。     

峨眉黄山石灰石矿区爆破参数优化

针对峨眉黄山石灰石矿山爆破过程中存在爆后大块率高、根底多且产生爆破裂隙等问题,在现场调研的基础上分析其产生原因,确定影响爆破效果的主要因素是爆岩的性质、炸药性能及炸药与岩石的匹配关系以及爆破参数。结合矿山实际情况,对岩石进行可爆性分级,确定了该岩石属坚固岩石,选择了与其匹配性好的乳化炸药。采用经验公式与现场爆破实验相结合的方法,设计起爆顺序、孔网参数、炮孔超深等方案并对其进行优化,从而确定合理的爆破参数。优化结果表明:当爆破参数中孔径138mm、孔距6m、孔深17m、超深2m、填塞长度5m、抵抗线4m、单孔药量216kg、延时间隔时间65ms(N3实验)时比较合理,可以达到降低大块率、减少根底和避免爆破裂隙的目的。     

峨眉黄山石灰石矿区爆破参数优化

针对峨眉黄山石灰石矿山爆破过程中存在爆后大块率高、根底多且产生爆破裂隙等问题,在现场调研的基础上分析其产生原因,确定影响爆破效果的主要因素是爆岩的性质、炸药性能及炸药与岩石的匹配关系以及爆破参数。结合矿山实际情况,对岩石进行可爆性分级,确定了该岩石属坚固岩石,选择了与其匹配性好的乳化炸药。采用经验公式与现场爆破实验相结合的方法,设计起爆顺序、孔网参数、炮孔超深等方案并对其进行优化,从而确定合理的爆破参数。优化结果表明:当爆破参数中孔径138mm、孔距6m、孔深17m、超深2m、填塞长度5m、抵抗线4m、单孔药量216kg、延时间隔时间65ms(N3实验)时比较合理,可以达到降低大块率、减少根底和避免爆破裂隙的目的。     

轴向不耦合装药结构形式优化仿真研究

为了改变某隧道平导爆破效果差、爆炸能量利用率低的现状,采用ANSYS/LS-DYNA模拟不同轴向不耦合装药结构形式对爆破效果的影响,优化装药结构,以期达到增强爆破效果,降低粉尘量和岩石大块率的目的。合理的选择数值模拟中的材料模型和算法,是高效模拟分析轴向不耦合装药结构爆破的关键,因此采用ALE算法对孔口空气填塞不耦合,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合,孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合,孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合,孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合和孔口炮泥填塞与中、上部水介质间隔不耦合的装药结构进行数值模拟,并以爆炸应力波云图和最大拉应力来评价炸药爆破效果。数值模拟结果表明:水介质可以降低炮孔壁附近岩石的压力。装药长度1.25m时,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合装药结构较孔口空气填塞不耦合装药结构,能提高爆炸能量的利用率;孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合装药结构和孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合装药结构,爆炸能量利用率基本相同;孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合装药结构的炸药爆炸能量利用率较其余5种装药结构都大,能提高爆炸应力波对岩石的作用,使得爆炸应力波更加均匀作用于岩体,降低大块率产生。此数值模拟结果可为现场爆破方案设计与实施提供依据。     

岩体中传爆点振效应破岩机理探讨

岩体爆破机理研究工作开展的十分艰难,现有的主要理论均不能全面彻底地解释岩体爆破中的现象、描述岩体的破碎过程。而几乎所有的理论都是从岩体出发来展开研究,忽略了对炸药作用的研究。总结前人在岩体爆破破碎机理研究上的学说、论断、论点,结合爆破实践,以炸药作用为出发点,提出传爆点振效应破岩机理,且按照作用源划为三类破岩模式。并尝试用该理论来解释岩体爆破中的各种现象,更加有效、充分、客观地揭示岩体爆破破碎机理的物理实质。     

孔底惰性介质间隔装药爆破实验

为减少岩石大块率和粉碎率,增强爆破效果,采用LS-DYNA数值模拟的方法对连云港核电扩建山体爆破工程爆破碎石的力学过程和能量利用率进行了理论分析,并通过对各模型进入岩石总能量峰值的对比,分析了孔底惰性介质间隔装药对能量利用率的影响趋势,然后依托工程开展全尺寸实验。实验结果表明:孔底适量惰性介质间隔装药可以改善应力波的传播条件,使爆炸能量更均匀、充分地传入岩石中,使岩块的破碎效果得到有效改善;实验工况下,孔底间隔80、100cm空气柱,炸药单耗分别下降11.5%、13.5%;孔底间隔80、100cm水柱,炸药单耗分别下降17.3%、19.2%。     

起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。     

大型露天深孔台阶爆破炸药单耗选取的影响因素

为了取得很好的爆破效果,达到最佳经济效益,根据爆破炸药单耗是影响爆破效果的关键因素,且最低炸药单耗并不等于最佳经济效益的情况,分析了爆破单耗选取的影响因素。基于大型露天矿山深孔台阶爆破炸药单耗的选取,分析了岩石性质、岩石结构面、块度要求、炮孔排数、台阶高度、炮孔直径、装药结构、钻孔质量等因素变化对炸药单耗选取的影响,得出不同工程或者工程某个阶段爆破炸药单耗选取的侧重点,提出了在基准炸药单耗的基础上考虑影响因素后加入修正系数的一种选取方法,并把单次爆破时所需的单耗和工程整体单耗做了区分和联系,结合工程实例验证了炸药单耗选取时考虑各种因素后加入修正系数,可以有效地校准综合炸药单耗;校准后的炸药单耗,利于对爆破飞散物和爆堆的松散度和炮脚控制,不仅可以更好的实现爆破安全,而且能获得最好的经济效益,此大型露天矿山深孔台阶爆破炸药单耗的选取方法对类似工程有借鉴作用。     

大型露天深孔台阶爆破炸药单耗选取的影响因素

为了取得很好的爆破效果,达到最佳经济效益,根据爆破炸药单耗是影响爆破效果的关键因素,且最低炸药单耗并不等于最佳经济效益的情况,分析了爆破单耗选取的影响因素。基于大型露天矿山深孔台阶爆破炸药单耗的选取,分析了岩石性质、岩石结构面、块度要求、炮孔排数、台阶高度、炮孔直径、装药结构、钻孔质量等因素变化对炸药单耗选取的影响,得出不同工程或者工程某个阶段爆破炸药单耗选取的侧重点,提出了在基准炸药单耗的基础上考虑影响因素后加入修正系数的一种选取方法,并把单次爆破时所需的单耗和工程整体单耗做了区分和联系,结合工程实例验证了炸药单耗选取时考虑各种因素后加入修正系数,可以有效地校准综合炸药单耗;校准后的炸药单耗,利于对爆破飞散物和爆堆的松散度和炮脚控制,不仅可以更好的实现爆破安全,而且能获得最好的经济效益,此大型露天矿山深孔台阶爆破炸药单耗的选取方法对类似工程有借鉴作用。     

基于深度神经网络的露天矿岩石爆破效果预测

装载和运输成本占到露天矿运营总成本的50%以上,而爆破后岩石破碎程度直接影响到露天矿装载和运输成本。为了得到爆破参数和岩石破碎度之间的关系,收集了平朔东露天矿爆破参数和岩石破碎度数据,使用图像识别技术大规模收集分析爆破后岩块粒径分布,基于深度神经网络研究分析爆破参数和岩石破碎度之间的关系,建立了适用于东露天矿的爆破参数和破碎度的预测模型,并对爆破参数做敏感性分析,确立了炸药单耗和孔距是主要影响因素,并分别建立了炸药单耗和孔距与岩石破碎度之间的变化关系。研究结果可以指导矿山确定合理的穿孔和爆破参数以得到最佳的岩石破碎度,从而减少露天矿运营总成本。     

聚能效应在岩石定向断裂控制爆破中的研究

针对目前石材开采面临的问题，对采用聚能药包岩石定向断裂控制爆破技术时的裂缝(纹)起裂和扩展的机理进行了探讨，同时对该法的爆破参数进行了设计；实验室和现场试验验证结果表明，由聚能射流形成的切缝有明显的定向作用，使爆生气体的能量沿预定方向集中，裂纹的定向断裂控制效果良好，表明该法是一种比较理想的断裂控制爆破技术；研究成果对相关理论研究和现场应用均有一定的指导意义，该法将会成为岩石定向断裂控制爆破发展的一个方向。     

分形理论与岩石爆破块度的预报研究

根据分形几何理论，研究了岩石爆破块度的分形特征，发现岩石的爆破块度具有良好的分形结构。探讨了爆破参数与爆破块度分维数之间的关系。笔者认为，对一直困扰我们的由岩石特性引起的爆破成缝的随机性、不规则性和爆破块度分布的复杂性，分形理论可能为岩石爆破后的块度估算、爆前块度的预报和爆破参数的优化研究开创一个新的生长点。     

基于非理想爆轰的炸药-岩石相互作用过程

对炸药-岩石相互作用过程正确和全面的理解是研究岩石爆破破碎过程的基础。通过未反应炸药采用Murnahan状态方程、爆轰产物采用JWL方程、反应速率采用三项点火-增长-反应速率模型,改进了的炸药非理想爆轰模型。实验数据对比表明,改进的非理想爆轰模型能够较好地模拟工业炸药的非理想爆轰过程。基于改进的非理想爆轰模型,研究了不同装药结构和不同耦合介质下炸药与岩石的相互作用过程。研究表明,同种炸药在纵波速度不同的岩石中的爆轰结构存在显著差异,空气和水对爆轰冲击波有明显的缓冲和迟滞作用,与空气不耦合装药相比,水耦合装药荷载峰值高,持续时间长,具有更高的能量利用率,有利于改善破碎效果。     

分形理论与岩石爆破块度的预报研究

根据分形几何理论,研究了岩石爆破块度的分形特征,发现岩石的爆破块度具有良好的分形结构。探讨了爆破参数与爆破块度分维数之间的关系。笔者认为,对一直困扰我们的由岩石特性引起的爆破成缝的随机性、不规则性和爆破块度分布的复杂性,分形理论可能为岩石爆破后的块度估算、爆前块度的预报和爆破参数的优化研究开创一个新的生长点。     

硝铵混合炸药内管道效应的初步探讨

采用 2号岩石抗水硝铵粉状炸药 ,在药卷轴心分别装以三种不同内径的铜管、铁管和纸管 ,构成内管道式的装药结构 ,测定其爆速 ,分析研究爆速的变化规律 ,以求与爆破介质实现阻抗匹配 ,提高爆破能量有效利用率 ,改善爆破效果。试验结果表明 ,装药有内管道存在时 ,其爆速值降低 ,且随着内管道直径的增加 ,爆速下降的幅值加大 ,而当药卷外面套以聚乙烯管约束时 ,爆速的下降率明显减小。