电爆炸破碎岩石类脆性材料实验方法与应用

炸药使用受到严格管控,限制了岩石等脆性材料在爆炸动载荷下破坏机理的研究。为了建立安全有效模拟炸药爆炸动载荷的实验手段,进而深入精细开展岩石等脆性材料在爆炸冲击载荷作用下的破坏机理等研究,提出了利用金属丝电爆炸模拟炸药爆炸进行破碎岩石与脆性材料的实验方法。设计并开展了金属丝电爆炸模拟球状药包和柱状药包破碎水泥砂浆试件实验,论述了试件模型的制作方法与实验流程。采用高速相机拍摄试件表面裂纹的形成与扩展过程,采用罗氏线圈测量金属丝电爆炸过程电流。研究了充电电压对试件破坏过程与破坏效果的影响,对比分析了电爆炸载荷与炸药爆炸载荷的异同点,以及金属丝电爆炸实验方法的优势。结果表明:随着充电电压升高,金属丝电爆炸的峰值电流越大,但是上升沿时间不变;金属丝电爆炸可有效破碎岩石类脆性材料,是模拟炸药爆炸破碎岩石类脆性材料的有效方法,具有安全、无污染、能量可控、使用方便、可重复性高等优势;在模拟球状药包与柱状药包爆破实验中,随着电压逐渐增大,试件表面裂纹出现的时间越早、数量越多,破碎块度越小;与炸药爆炸相比,金属丝电爆炸以冲击波作用为主,气体的作用可忽略不计;在电压为50 k V(能量5.0 k J)条件下...     

炮孔填塞对爆破作用影响的试验研究

<正>一、引言 岩石介质内受载强度及载荷作用形式取决于炸药种类、药量、填塞物、岩石性质和炮孔的几何尺寸等。这些因素的综合作用决定着岩石的最终破碎效果。 在给定岩石种类、炸药、药量及爆破方式的条件下,炮孔填塞就成为影响爆破破碎效果的主要因素。适当的炮孔填塞能加强爆炸气体对周围岩石的作用,改善爆破效果,这已被大量的生产实际和实验结果所证实。 本文试图将填塞物作用与岩石爆炸应力     

数值分析模拟爆生气体作用下岩石裂纹扩展研究进展

论述了岩石爆破理论,岩石在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理.及爆生气体的准静态作用对裂纹扩展的影响,阐述了岩石爆破模型的研究现状,并总结爆生气体作用下岩石裂纹的扩展过程数值模拟的最新进展,从而推动岩石爆破理论的发展.     

煤体爆破作用机理模拟试验研究

为进一步改善煤体爆破效果,在岩石爆破理论基础上分析了煤体爆破作用特点与原理,确定了煤体爆破损伤断裂准则。试验结果表明：煤体中爆炸应力波一般包含两段波形,爆炸应力波的衰减速度较一般岩石更快,爆炸应力波的主要作用是形成少量新裂隙、激活原生裂隙并打破瓦斯气体的平衡状态;煤体爆破损伤包含爆炸波作用的初始阶段和爆生气体与瓦斯气体作用的后期阶段,在近区,爆破损伤以爆炸波的衰减速度迅速减小;中远区在准静态爆生气体和瓦斯气体压力作用下爆破损伤缓慢减小。LS-DYNA数值模拟结果表明,瓦斯对煤体爆破具有积极作用,瓦斯压力可以增大应力波作用时间和应力峰值。煤体爆破是爆炸应力波、爆生气体和瓦斯气体共同作用的结果。     

爆破挤压加固岩石和堵水的可行性与可靠性研究

爆破挤压加固岩石和堵水是用炸药爆炸代替泵体压力挤压化学浆液进入岩石裂隙,从而起到加固岩石和堵水作用的一种新的物理——化学控制岩体状态的方法,本文对这种方法的可行性和可靠性做了实验、测试和分析研究。     

岩石爆破损伤断裂的细观机理

基于现有岩石爆破机理和岩石细观损伤力学,认为岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波的初期动态损伤演化阶段和后期爆生气体作用下的准静态损伤演化阶段,并分别建立了这两个阶段的损伤模型和断理解准则,阐述了岩石爆破损伤断裂的细观理论。     

基于LS-PrePost在优选爆破方案中数值模拟评价分析

应用统计分析法对某矿山爆破方案进行可靠性研究,并建立一个网络模型优选出爆破方案,最后运用LS-PrePost有限元分析软件对最优方案进行静力学分析,模拟炮孔间岩石在给定静载荷作用下在水平方向上的应力分布状况,并对优选爆破方案进行评价。研究得出:方案1中孔间距为0.7 m,达到岩石屈服应力作用时间长,并且炸药爆炸的能量分布得均匀,同时延伸了爆炸轰波作用。     

基于ALE算法的单孔台阶爆破数值模拟研究

岩石在炸药爆炸荷载作用下,其瞬态破坏过程难以用现有的技术进行有效的监测。为研究在台阶爆破中岩石的破碎及抛掷过程,采用LS-DYNA建立单孔台阶爆破三维数值计算模型,通过ALE算法并结合流固耦合定义岩石和炸药的接触,模拟炸药在炮孔内爆炸的全过程。分析了炮孔内炸药的爆轰过程及其压力极值分布、岩石裂纹的形成和拓展的宏观现象、岩石的块度分布及其抛掷过程。模拟计算结果显示,炮孔粉碎区半径为装药半径的3.9倍,坡面破碎岩石的最大抛掷速度为73.8m/s。采用ALE法模拟单孔台阶爆破,其爆破效果与现有工程实际相吻合,可以为工程爆破参数的设计和优化提供参考。     

爆炸作用下岩石介质应力波传播规律研究

以平面波发生器为加载源的爆炸测试系统,直接得出爆炸作用下岩石的应变历程曲线。通过对一组应变波形的Lagrange分析,导出了岩石在10^3-10^4s^-1应变率范围内的应力波其它参量（质点速度、应力等）随时间的变化历史,得出了应力波的传播规律。     

非连续构造对爆破效果的影响

构造的非连续性岩体构造的非连续性对岩体在各种受力状态下的力学性质起着极为重要的作用,会在波的传播介质中形成阻抗不匹配带,使爆炸能量的分布失去平衡,从而显著改变爆破效果。由于应变波能量和爆炸气体能量得不到充分利用或利用不当,非连续的岩石介质比非节理性岩石的爆破效果差。放射状裂隙在其扩展过程中一旦     

炮孔堵塞作用及其影响

阐述了爆炸对岩石介质的破坏作用过程、炮泥堵塞的作用及无炮泥堵塞或堵塞质量不好的危害，说明了炮孔堵塞的重要性。     

铜丝电爆炸载荷下红砂岩破裂行为实验

金属丝电爆炸破碎岩石是一种环保且有前景的爆破技术。为进一步认识岩石在金属丝电爆炸载荷下的破裂行为,基于高压脉冲放电实验平台,开展了直铜丝电爆炸破碎红砂岩的模型实验研究。借助超高速相机观测了试件表面裂纹的起裂和扩展过程,探讨了放电电压和爆源位置等因素对岩石破裂效果的影响,具有一定的创新性。结果表明,随着放电电压增加,岩石破裂程度变得更加严重。30 kV电压下,金属丝发生电爆炸,但并未有效破裂岩石;40 kV电压下,试件出现数条宏观裂纹,红砂岩破裂成碎块状。此外,爆源到试件表面的距离越近,试件表面的裂纹越发育,试件的破碎程度越严重。     

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。     

岩石爆破损伤及数值模拟

在分析研究现有岩石爆破损伤模型和岩石损伤断裂理论的基础上,有杉计算有效弹性模量的Ｔａｙｌｏｒ方法建立了一个新的岩石爆破损伤模型,提出了岩石在爆炸应力波作用下的损伤断裂准则,以ＤＹＮＡ２Ｄ程序为基本框架,采用小损伤条件下的解耦方法,对大理岩在填塞和不填塞装药条件下的损伤历程进行了数值模拟。     

采空区煤自燃引发瓦斯爆炸致灾机理及防控技术

为研究采空区煤自燃引爆瓦斯的致灾机理,提出采空区是氧浓度场、温度场、漏风强度场、瓦斯运移场等动态变化又相互耦合的4场展布形成的三维空间,理论分析了爆炸的危险耦合区域和爆炸机理。结果表明,煤自燃产生的高温可燃性气体导致爆炸危险耦合区域扩大;高温可燃性气体存在升浮-扩散效应,上升过程中与冒落岩石对流换热并卷吸周围的气体,在顶板处与岩石进一步热交换并与CH4混合形成高浓度混合气体,温度降低,混气密度相对增大,混气不断积聚导致其下位逐渐下移,同时火风压作用导致进风侧面形成负压区,涡流效应产生卷吸驱动作用加速混气下移,当混气下位处浓度和温度达到爆炸界限导致爆炸发生;最后分析了瓦斯含量对煤自燃的影响,提出高瓦斯含量与较低瓦斯含量矿井采空区分别采用胶体、三相泡沫控制煤自燃引爆瓦斯技术。     

岩石爆炸加载破碎特性与其声学特性关系

研究表明岩石声学特性能较好地反映岩石某些重要物理力学特性及结构特征。分析了作为岩石声学特性重要参数之一的纵波速度与岩石某些物理力学特性的关系,对大理石试样进行了超声波测试,并进行了爆炸加载初步试验。试验初步显现出岩石声学特性与岩石爆破破碎关系密切的特点,在无约束单向爆炸加载条件下,沿试样纵波速较高的方向加载时岩样的破碎程度较高。     

球形装药岩石抛掷爆破初速度的数值模拟

根据球形装药爆炸载荷作用下岩石破坏以后，碎块加速运动物理过程的数值模拟，给出岩石抛掷爆破抛掷初速度的确定方法，并讨论了岩石抛掷初速度的分布规律，以及抛掷初速度与炸药单耗的关系。对硐室抛掷爆破抛掷距离的计算和控制爆破飞石距离的确定具有一定意义。     

坚硬砂岩失稳摩擦速度引燃瓦斯试验研究

为研究坚硬石英砂岩顶板冒落过程中摩擦引燃采空区瓦斯的作用机理,利用自主设计的岩石摩擦试验设备进行了不同速度下岩石摩擦试验,使用高清摄影机观察岩石摩擦所引起的火花现象,并对红外热成像仪实时收集的岩石摩擦所产生的红外辐射温度进行监测。根据试验结果可以得出:坚硬砂岩之间摩擦速度越快,坚硬砂岩摩擦做功越多,摩擦面所积聚能量越多,机械能转化为热能越来越快,可加快瓦斯与空气之间链式反应。当坚硬砂岩间摩擦速度V6.24m/s,不会引起箱体内瓦斯爆炸;反之,则会引起箱体内瓦斯爆炸。     

浅谈岩石的爆破破碎机理

爆破是目前采矿工程中应用最广泛最频繁的一种破碎岩石有效手段。为了使爆破效果尽如人意，研究在炸药爆炸作用下岩石破碎机理就成为一项重要的课题。本文或多或少地反映了某些客观规律，对生产实际具有一定指导意义和应用价值。     

单孔爆破的室内模拟试验

试验目的是研究在各种条件限制下的岩石破碎性态。大量的试验室和野外试验已成功地预测到在不同威力的炸药和各种裁荷条件下爆破岩石的破碎特征。对在瞬时栽荷怍用下的岩石特性也进行了一些研究。爆破时通过瞬时载荷的爆炸作用使岩石破碎,这是该试验的基点。试验旨在将岩石在瞬时裁荷作用下的性态与其现场爆破的性态联系起来研究。因此所设模拟试验是借助不用炸药的简单室内研究就可预测