基于岩石爆破损伤的炮孔布置优化研究

为改善焦家金矿巷道掘进爆破效果,采用数值模拟方法对爆破方案中的炮孔布置进行优化。利用ANSYS/LS-DYNA建立2组掏槽及光面爆破数值模型并进行计算,获得了爆破过程中岩石产生的损伤,通过损伤因子D对爆破效果进行评价。结果表明:空孔有利于掏槽孔间岩石的破碎,使各个掏槽孔产生的空腔连成片;比较外圈掏槽孔间距为90 cm、100 cm及110 cm时的掏槽效果,当间距为100 cm时所形成的掏槽空腔范围大且相互连通;分析光爆孔间距为50 cm、60 cm及70 cm时的爆破效果,发现随着孔间距增大,炮孔连线间的损伤程度减小,连线间的损伤区由贯通变为不贯通,最后确定光爆孔间距为60 cm。将优化后的爆破方案用于现场试验,取得了较好的效果,说明根据岩石损伤演化规律对炮孔布置进行优化是可行的。     

基于变直径掏槽孔爆破的数值模拟

在中小断面的巷道爆破开挖中,因岩石的夹制作用、断面狭窄等因素影响了巷道的爆破效果和限制了掘进进尺,导致工作效率低下,工程成本较高。为此提出了基于变直径掏槽孔爆破技术,利用AUTODYN程序建立了二维数值模型,通过二维数值模拟使爆破过程动力计算精细化,得出了不同规格变直径掏槽孔的爆破应力传播规律、岩石表面单元应力变化特点和变直径孔对岩石内部的爆炸能量具有约束能力的结论,验证了对变直径掏槽孔的爆破作用机理分析的正确性。并通过比较分析认为,底部直径越大、上部直径越小的变直径掏槽孔对岩石的破碎效果越好。     

基于变直径掏槽孔爆破的数值模拟

在中小断面的巷道爆破开挖中,因岩石的夹制作用、断面狭窄等因素影响了巷道的爆破效果和限制了掘进进尺,导致工作效率低下,工程成本较高。为此提出了基于变直径掏槽孔爆破技术,利用AUTODYN程序建立了二维数值模型,通过二维数值模拟使爆破过程动力计算精细化,得出了不同规格变直径掏槽孔的爆破应力传播规律、岩石表面单元应力变化特点和变直径孔对岩石内部的爆炸能量具有约束能力的结论,验证了对变直径掏槽孔的爆破作用机理分析的正确性。并通过比较分析认为,底部直径越大、上部直径越小的变直径掏槽孔对岩石的破碎效果越好。     

煤矿硬岩巷道掘进大直径炮孔爆破试验研究

增大药卷直径可提高炸药爆速,配以较大直径炮孔爆破能够增强岩石的破裂和破碎。为了提高煤矿硬岩巷道掘进爆破效率,在液压凿岩台车施工巷道首次进行大直径炮孔和大直径药卷中深孔爆破试验研究,同时对各段雷管起爆延期时间进行优化,其中第2段雷管的延期时间由原先的25 ms增加至50 ms,目的是使掏槽爆破后岩石有足够的时间破碎、运动和抛掷出槽腔,形成新的自由面。并配用底部集能装药掏槽爆破技术和水垫层周边光爆装药结构,爆破试验取得了良好的效果。     

煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破技术应用研究

岩巷中深孔爆破可减少循环转换过程中的各种辅助作业时间,提高单循环进尺。根据现场巷道断面和形状、岩石性质、低威力三级煤矿水胶炸药和施工条件,通过对炮孔深度、掏槽形式和掏槽参数、光面爆破参数、崩落爆破参数、装药结构、炸药单耗、起爆方式等技术问题分析研究,并在施工中不断优化完善,应用研究取得了良好的技术经济指标,平均炮孔利用率大于90%,巷道成形质量良好,周边孔痕率在40%～70%。     

煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破技术应用研究

岩巷中深孔爆破可减少循环转换过程中的各种辅助作业时间,提高单循环进尺。根据现场巷道断面和形状、岩石性质、低威力三级煤矿水胶炸药和施工条件,通过对炮孔深度、掏槽形式和掏槽参数、光面爆破参数、崩落爆破参数、装药结构、炸药单耗、起爆方式等技术问题分析研究,并在施工中不断优化完善,应用研究取得了良好的技术经济指标,平均炮孔利用率大于90%,巷道成形质量良好,周边孔痕率在40%～70%。     

贵州息烽磷矿巷道掘进爆破参数优化与实践

巷道掘进爆破的破碎效果取决于爆破参数的合理与否,其轮廓成形效果一定程度上也会影响着地下矿山巷道围岩稳定性。针对贵州息烽磷矿巷道掘进施工过程中因装药量过大、炮孔布置密集而产生的巷道超挖严重及爆破后的围岩破碎难题,采用了爆破破岩理论分析,并参照类似工程经验对掘进爆破的孔网参数布置和装药结构进行优化研究。通过优化掏槽方式减少6个炮孔(一阶掏槽孔2个、顶板孔2个和崩落孔顶孔2个),增大炮孔间距,并采用空气间隔器实施轴向不耦合间隔装药,使得炮孔数量减少和总炸药消耗量降低。其次,利用有限元软件LS-DYNA对优化的爆破方案进行模拟计算分析,结果表明：优化后的爆破方案巷道围岩应力峰值降低,减少了超挖,提高了围岩稳定性。最后,通过15组现场巷道掘进爆破工程实践,表明优化爆破参数后,巷道爆破掘进成型质量好,无顶板破碎、掏槽孔穿孔等现象出现,施工效率提高,施工成本降低。通过分析比较认为：适当增大炮孔间距,采用空气间隔装药爆破,相比无空气间隔爆破,能够有效减少爆破震动,保证巷道成型质量。     

大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应研究

为了探明大直径中空孔直眼掏槽爆破的力学机理，采用理论分析和数值模拟方法研究了大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应。建立了空孔应力集中效应的力学模型，基于弹性力学和波动力学理论阐明了空孔应力集中效应的力学机理；开展了典型工况下大直径中空孔直眼掏槽爆破的数值模拟，并基于应力波传播、岩体损伤和岩体第一主应力峰值等结果分析了空孔的应力集中效应。研究结果表明：空孔应力集中效应主要源自孔洞应力集中效应和应力波叠加效应；大直径中空孔直眼掏槽爆破过程中，应力波在空孔壁处发生反射并与入射波产生叠加，叠加多位于空孔邻近区域以及掏槽孔间区域；岩体损伤程度较高的区域主要为掏槽孔周边、空孔周边以及相邻掏槽孔与空孔形成的三角区域，掏槽孔周边以外的损伤区域与应力波叠加区域基本对应；空孔附近存在显著的应力集中效应，且距空孔壁越近的位置应力集中效应越明显。研究成果拟为隧道工程大直径中空孔直眼掏槽爆破设计提供理论基础。     

硬岩巷道中深孔爆破掘进复楔形掏槽试验研究

为提高硬岩巷道爆破掘进速度,在分析其中所存在问题的基础上,根据爆破理论与经验公式计算,结合试验工作面的具体情况,介绍了硬岩巷道条件下合理掏槽方式、炮孔深度以及掏槽孔布置参数的选取;设计并现场试验了二级、加辅助掏槽孔、加装药中心孔三种复楔形掏槽爆破方案;比较分析了各种掏槽方案的爆破效果及有关技术问题.结果表明:采用加装药中心孔的复楔形掏槽方案,对硬岩掏槽爆破效果改善明显.     

小断面岩石巷道掏槽爆破参数优化实验

针对小断面岩石巷道掏槽爆破效率低下的技术难题,依据掏槽爆破形成槽腔为后续炮孔提供自由面。通过分析施工过程中掏槽爆破存在的问题及其影响因素,采取了控制单一变量的方法,制定9组实验方案,同时配合规范的施工方法对掏槽爆破参数进行优化,从而获得最优的掏槽爆破参数组合。通过对实验数据的比较分析,优化的掏槽爆破参数使巷道掘进的炮孔利用率提高了20%,掘进综合成本节省了27%。     

地铁隧道爆破参数优化及其振动效应研究

贵阳轨道交通二号线富源北路站至森林公园段部分区间采用爆破法开挖,由于地铁隧道周边民房较多,对于控制质点峰值振动速度提出很高的要求。采用分台阶爆破施工方法进行隧道开挖,上台阶超前于下台阶3~5 m。选择炮孔直径40 mm,炮孔深度1.5~1.7 m,隧道爆破每循环进尺控制在1.2 m以内,孔内采用1~15段毫秒延期导爆管雷管进行起爆。通过合理布置测点进行了现场爆破振动监测,拟合出了考虑高程差条件下的振动速度预测公式。爆破振动监测结果表明:斜井隧道爆破振动的水平径向峰值振动速度最大,而垂直方向的主频频率大于水平方向,且主频范围集中在20~60 Hz之间,远远小于建筑物的自振频率。爆破振动存在放大作用,但其质点峰值振动速度均小于民房振速安全阈值(1.5 cm/s),不会对斜井隧道上方的民房造成振动破坏。提出复式小楔形掏槽结构代替原有的大楔形掏槽结构,能够有效减弱岩体的夹制作用,达到降低爆破振动的要求。     

密集型塔基桩孔开挖控制爆破技术

针对泸定大渡河特大桥塔基桩孔布置密集的状况和开挖区基岩节理裂隙发育的特点,应用短进尺、锥形掏槽的减震光面爆破技术进行直径2.8 m圆形桩孔的全断面掘进。尤其是在桩孔间净距仅为3.2 m时,采用锥形掏槽逐孔毫秒延迟起爆技术,并通过在掏槽中心空孔内布设0.1~0.2 kg的抛渣药包后于掏槽孔起爆,达到提高爆破效果、减弱爆破振动目的。在详细给出桩孔开挖控制爆破技术措施、爆破参数和施工方法的基础上,利用现场实测数据进行爆破效果、振动效应和围岩稳定等分析。工程实践表明:锥形掏槽逐孔毫秒延迟起爆技术能使邻近桩孔围岩的爆破振动强度得到有效控制,开挖爆破在邻近桩孔内产生的最大峰值振动速度小于10 cm/s,满足围岩安全振动控制标准;爆破前后桩孔围岩波速的平均下降率3.74%,远小于技术规范规定的10%的声波下降率量化标准;桩孔单循环爆破进尺约1.2~1.3 m,开挖壁面平整,基本没有超欠挖,保持了围岩的完整性和稳定性。     

V形刻槽爆破机理动态数值模拟分析

文章以花岗岩荒料开采中的切割爆破工程实践为研究对象,为分析V形刻槽爆破成缝机理及爆破参数改变对刻槽爆破效果影,响等内容,建立了各向同性脆性材料的多刻槽孔准平面应变模型,以显式动力分析有限元程序ANSYS／LS-DYNA为模拟运算工具,详细计算了在动载作用下槽孔周围及双孔连心线上岩体的动态应力分布与变化规律,并运用断裂力学理论分析刻槽爆破动态成缝机理。     

基坑支撑梁轴向预埋孔爆破拆除技术

为了克服支撑梁垂直长轴预埋孔爆破拆除技术中存在的炮孔过多、爆破器材消耗大、联网操作复杂、堵孔费时等缺点,提出了轴向预埋孔爆破拆除新技术。该技术的特征是:沿着梁长轴轴线预埋管道作为炮孔,配合采用水耦合装药降低深孔装药阻力并提高破碎效果;采取沙袋压孔、塑料薄膜水袋压梁降尘和切断梁侧面箍筋、遮盖架空塑料网等技术措施,实现了在城市复杂环境下低环境影响的爆破拆除作业。     

别矿台阶深孔爆破孔排距优化试验及应用

别斯库都克露天煤矿剥采工程为探寻细砂岩地矿条件下120 mm孔径台阶深孔爆破合适的孔排距,寻求爆破效果与采装设备之间的匹配;在立足现有施工工艺、机械设备条件下,采用工程试验法调试最适孔排距。先后在+1240、+1204、+1228平台试用孔排距7 m×4 m、7 m×3.5 m、6.5 m×3.5 m,结合运输设备与车辆计数仪采用间接法统计采装效率、大块率,借助GPS空间定位、RTK测量、CASS7.0辅助绘图而计算爆挖方量;摸索出适合别矿细砂岩120 mm孔径台阶深孔孔排距为6.5 m×3.5 m。爆后采装效率达5.8车/h,大块率4.3%~4.4%,爆破单耗0.48 kg/m~3,爆挖率达97%~98%,一个双班期间产生特大块数为1,甚至无特大块,爆破综合效果最优。     

大孔径浅台阶控制爆破在重庆地区的应用

重庆地区山多坡缓、临近建（构）筑物多,为了在邻近城市主城区、城镇聚集区安全高效的进行土石方开挖作业,结合重庆地区的地形、地质条件,经过理论分析和现场试验,提出了一种钻孔直径80~90mm、钻孔深度3m、孔网参数为3mX2.5m、以挖机钻为核心施工机具的大孔径浅台阶控制爆破的施工方案。该方法在重庆地区得到了良好的推广和应用,取得了良好的经济效益和社会效益,可广泛应用于各种城镇石方控制爆破、基坑及深基坑开挖和大型土石方开挖等。     

爆炸载荷下空孔缺陷与爆生裂纹扩展行为研究

空孔在岩石巷道直眼掏槽爆破中具有重要作用,为研究空孔及其缺陷在爆炸荷载作用下的扩展行为和作用机理,以PMMA代替岩石材料,利用预制裂纹代替空孔缺陷,借助动态焦散线系统和理论分析为手段,研究不同间距下空孔、空孔处预制裂纹、爆生裂纹动态扩展规律及机理,分析不同"径距比"与掏槽效果的关系。研究结果表明:在装药量一定的情况下,随着炮孔与空孔距离的变化,爆生裂纹扩展距离呈现递增而预制裂纹扩展距离呈现递减的趋势,但都存在极值;当炮孔与空孔距离较小时,爆生裂纹和预制裂纹扩展及相互作用最复杂,爆生裂纹扩展经历由压缩应力波为主,表现为直线的前期扩展;由空孔处发射应力波和压缩应力波共同作用下,爆生裂纹偏离炮孔与空孔连心线的中期扩展,以及由空孔应力集中区作用使爆生裂纹向空孔方向偏移的后期阶段;预制裂纹扩展经历由空孔处应力集中作用下,表现为直线的前期扩展,以及由爆生裂纹处反射拉伸波作用使其向爆生裂纹发展的后期阶段;当炮孔与空孔距离较大时,反射应力波及应力集中效应对爆生裂纹和预制裂纹扩展在减弱,爆生裂纹与预制裂纹扩展行为仅有前期直线扩展阶段。"径距比"的大小对爆破效果影响较大,直眼掏槽爆破应以最优"径距比"作为掏槽爆破参数设计的依据。     

露天矿地下采空区爆破崩落法治理效果的数值模拟研究

爆破崩落法是治理露天矿地下采空区的主要手段,数值模拟是研究爆破崩落效果的有效工具。基于连续-非连续数值模拟方法(CDEM),利用朗道点火爆炸模型实现了炸药起爆过程的描述,利用考虑应变软化效应的Mohr-Coulomb模型及最大拉应力模型实现了围岩损伤破裂过程的模拟。以弓长岭铁矿何家采场采空区为研究对象,重点探讨了炮孔间排距、起爆延时等对该采空区上覆岩层损伤破裂程度、空区填充程度及空区内大块率的影响规律。计算结果表明:炮孔间排距对爆破效果的影响较大,随着间排距的增大,塌落至空区的大块率逐渐增大,且塌落范围逐渐减小。当间排距为17 m时,仅空区顶板附近出现局部塌落,地表岩层依然处于稳定状态。起爆延时对爆破效果的影响较小,当起爆延时大于42 ms以后,塌落至空区的岩体块度分布基本一致,仅大块率有所区别。为了确保爆破崩落法的治理效果,建议炮孔的间排距不大于7m,炮孔排间延时不小于42 ms。     

临近边坡毫秒延时爆破合理延时时间试验

临近边坡毫秒延时爆破时需综合考虑岩体爆破效果及保留岩体稳定两方面因素,结合数码电子雷管开展毫秒延时爆破相似模型试验,采用动态应变测试仪及高速相机分别对边坡应力场和岩体裂缝扩展情况进行监测。结果表明:减振沟作用下,边坡表面径向应力峰值由2.26MPa降低为0.84MPa,切向应力峰值由1.16MPa降低为0.95MPa,径向与切向应变平均减振率分别为49.4%和35.2%;孔间延时时间为15ms或25ms时,可降低延时时间对应变峰值影响;孔间延时时间为11ms时,裂缝宽度平均值为11.79mm,可形成新自由面,孔间延时时间大于15ms,后孔爆破时,前序药包残余应力场几近消失。试验条件下,最优孔间延时时间为15ms。     

复杂环境中深孔爆破减振措施试验研究

某一路堑开挖爆破周围环境复杂,为了降低爆破振动影响,采用了:减小孔网参数和单孔药量、孔内分层装药并延时起爆、孔内延时与孔外延时结合、孔底装填吸能材料和布置减振空孔等措施.经工程实践及爆振实测,采用的减振措施效果明显.