楔形掏槽爆破效果分析及其在硬岩巷道中的应用

为加快岩巷钻爆法快速掘进技术研究,利用LS-DYNA模拟软件对直眼掏槽和楔形掏槽爆破应力波传播及岩体损伤破坏进行对比分析,并在霍州煤电三交河煤矿下组煤胶轮车辅助运输巷进行现场应用。结果表明：楔形掏槽爆破因其槽底间距较近,可以使爆破能量更多消耗在两炮孔之间,而直眼掏槽爆破能量在两帮过度消耗;与直眼掏槽相比,楔形掏槽能够造成两炮孔之间的岩体大范围损伤破坏,有利于岩块破碎抛出;现场应用表明：采用楔形爆破后,炮孔利用率高、大块率低、循环进尺达到2.5 m以上,显著提高成巷速度。因此建议在硬岩巷道爆破掘进时优先考虑楔形掏槽方式。     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

 针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题，在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验，得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果，通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破，炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果，给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距，理论计算掏槽眼的装药长度，并根据双阳煤矿的实际施工情况，给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施，在原有装备水平的前提下，通过调整生产组织，大幅度提高掘进工效，降低掘进成本，取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题,在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验,得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果,通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破,炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果,给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距,理论计算掏槽眼的装药长度,并根据双阳煤矿的实际施工情况,给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施,在原有装备水平的前提下,通过调整生产组织,大幅度提高掘进工效,降低掘进成本,取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析

 为了提高岩巷掘进速度,克服直眼掏槽和斜眼掏槽的不足,根据岩石爆破理论,提出一种新的掏槽方法--准直眼掏槽方式。该掏槽方式突破传统掏槽设计,主掏槽眼稍微倾斜(准直眼),槽底炮孔间距较大,次掏槽眼垂直于自由面。与现有掏槽方式相比,该掏槽方式具有以下特点：准直眼孔底间距大,可杜绝穿孔现象;采用合理间隔时间进行分层分次爆破;中心辅助直眼与两侧对称的准直眼互相配合,结合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的优点;形式简单,易操作;槽腔大,效率高,成本低。基于爆生气体的准静态理论和岩石力学的极限平衡理论,分析准直眼掏槽槽腔形成过程。为了优化准直眼掏槽参数,进行大量的现场掏槽试验,从而确定不同爆破条件下的准直眼掏槽炮孔的布置方式、深度、倾斜角度、间距、装药量和微差起爆间隔时间等技术参数。施工中采取以长度定角度的方法可满足该掏槽方式对准直眼角度的严格要求。实践表明,在煤矿岩巷掘进中使用准直眼掏槽方式,能够取得良好的爆破效果和显著的技术经济效益。     

深孔爆破一次成井技术与应用实例分析

 深孔爆破一次成井是解决天井掘进困难、加快天井施工和降低掘进成本的有效方法。介绍多孔球状药包爆破一次成井和直孔掏槽爆破一次成井2种模式,说明选择一次成井模式应考虑的因素,分析深孔爆破一次成井的技术难题,并提出相应的解决措施。研究认为,岩性、孔偏大小、成井断面大小和成井高度是影响模式选择的主要因素。通过圆形布孔、不等高分层、设置中间分层、分层同响、多分层上下依序起爆和分层间合理延时爆破等技术措施解决多孔球状药包一次爆破成井的夹制性难题;通过4空孔桶形掏槽,计算确定空孔参数和分段高度,试验确定槽孔装药结构和分段间炮孔堵塞长度等技术措施解决直孔掏槽方式与相关参数确定难题。最后,以某露天矿为工程背景,介绍了23m和32 m天井一次爆破成井的工程实例。     

岩巷掘进准直眼掏槽爆破模型试验研究

 为了更好地应用准直眼掏槽爆破技术,基于相似理论,建立准直眼掏槽模型试验相似准则,进行准直眼掏槽方式的物理模型试验。以主掏槽孔孔口间距、炮孔排距和主掏槽孔倾斜角度为主导因子进行正交试验。极差分析结果表明：对于掏槽深度,主掏槽孔孔口间距的影响最大,主掏槽孔倾斜角度其次,炮孔排距影响最小;对于槽腔体积,主掏槽孔孔口间距影响最大,炮孔排距的影响其次,主掏槽孔倾斜角度影响最小。方差法分析结果表明：主掏槽炮孔孔口间距对掏槽深度有极为显著的影响,主掏槽炮孔倾斜角度有显著影响,而炮孔排距无显著影响;主掏槽炮孔孔口间距、炮孔排距和主掏槽炮孔倾斜角度对槽腔体积均有极为显著的影响。此外,开展主掏槽孔倾斜角度大于85°的模型试验,结果表明：主掏槽孔倾斜角度对准直眼掏槽爆破的影响极为明显。该结果同时也验证准直眼与自由面夹角取值范围的分析。模型试验最优爆破参数为：主掏槽孔孔口间距150 mm,炮孔排距70 mm,主掏槽孔倾斜角度83°。现场应用由该模型方案所转化的现场试验方案,取得良好的爆破效果。     

浅埋隧道掘进爆破的地表震动效应试验研究

以渝怀铁路人和场浅埋隧道工程为背景，进行掘进爆破的地表震动效应试验。通过测量掘进爆破引起的不同位置处的地表振动速度波形，研究地表震动特性及其变化规律。试验与分析结果表明：（1）掏槽孔爆破产生的地震效应最强烈，其震动强度是其他各类炮孔爆破的2倍以上：（2）辅助孔、崩落孔和周边孔爆破引起的地表振动速度并不总是随着其单段装药量的增加而增大；（3）浅埋隧道开挖区将造成掘进爆破产生的地表震动出现“空洞效应”：（4）掘进前方的爆破地震效应可用萨道夫斯基公式进行预测，掘进后方的爆破地震波则不符合这一衰减规律。人和场隧道掘进前方的地震波衰减参数为K=232．8，α=1．90。     

中深孔双螺旋掏槽爆破的破碎机理与设计应用

分析研究了中深孔双螺旋掏槽形式在爆炸冲击波或应力波的作用下，掏槽炮孔爆源附近岩体破碎、破裂的过程及空孔在掏槽爆破中的作用效果。在此基础上提出了中深孔掏槽爆破设计的理论依据，具体给出双螺旋掏槽爆破的设计参数。这种掏槽在三峡工程茅坪溪泄水洞大断面开挖掘进中得到应用     

某煤矿岩巷不同爆破方式振动特性研究

通过对煤矿坚硬岩石巷道爆破振动监测,基于萨道夫斯基公式,回归得到巷道掘进爆破和深孔松动爆破振动速度衰减规律,并采用小波包变换和HHT变换对两种爆破方式的地震波能量分布特征进行了对比分析。研究结果表明:在试验煤矿深部地层中,采用浅孔和分散装药的巷道掘进爆破地震波主振频率高,主要集中在150~250 Hz;集中装药的深孔松动爆破地震波主振频率低,集中在40~80 Hz;硬岩中巷道掘进爆破振动速度衰减规律符合软岩特征,而深孔松动爆破与硬岩一致,深孔爆破试验起爆药量没有超出允许单段最大装药量;低频区爆破地震波能量少,巷道掘进爆破地震波能量主要集中在128~277 Hz,深孔松动爆破地震波能量主要集中在32~64 Hz;深孔松动爆破地震波主振频率峰值能量大,是巷道掘进爆破的320倍。     

浅谈采矿掘进中的一些问题及解决措施

本文对在矿石或岩石开采中.无论是露天开采还是地下开采,大多数采用打眼放炮方法,而采矿掘进、是先用岩石分裂机将矿脉的岩体分裂,然后用液压锤将分裂的大块矿岩打成小块、再装车运至指定地点.这一方法也叫做非爆破采矿法、主要用于不允许用爆破法采矿、采石、打凿隧道、峒室等场所.本文介绍了掘进生产中凿岩石的性质识别、掏槽方式、炮孔布置及堵塞的技术要求进行了论述.对掘进生产提出了技术要求.     

分层分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆破中的应用研究

主要介绍了复式三角形分层分段直眼掏槽、复式正方形分层分段直眼掏槽以及孔内微差分段直眼掏槽在石灰岩井简爆破中的对比试验情况。结果表明：复式正方形分层分段掏槽在试验井筒中有最佳的爆破效果，并应用现有岩石动力学的成果分析了这一试验结果的原因。此外，试验还表明最佳的炮孔深度接近于井筒的半径。     

立井大直径中空孔直眼掏槽爆炸应力场数值模拟分析与应用

 为提高立井井筒坚硬岩石段掘进施工的爆破效率,设计在两阶同深桶形直眼掏槽中心布置一个直径100 mm的空孔。根据理论计算和工程实践经验选定掏槽爆破参数,一阶掏槽孔圈径1 700 mm、间距850 mm,二圈掏槽孔圈径2 500 mm、间距650 mm。运用有限元软件LS-DYNA对一阶掏槽孔爆破后的爆炸应力场进行数值模拟分析和爆破参数合理性验证。模拟结果表明：增加的中心大直径空孔能够提高爆炸应力波峰值和延长作用时间,空孔周围岩体中应力波峰值为无空孔时的2.2倍。同时,数值模拟还更直观地表现直眼掏槽时爆炸应力波在空孔处的应力叠加和反射拉伸现象、以及空孔具有的导向作用。在此基础上,进行立井坚硬岩石段掘进深孔爆破现场试验研究,取得在坚固性系数f = 12～17的岩石中平均炮眼利用率达91.7%、爆破块度均匀的良好效果。     

硬岩深孔爆破破坏范围地震波CT测试

硬岩巷道掘进工作效率受岩石硬度影响较大,采用深孔爆破可以对岩层产生不同程度的弱化作用。为了有效评价爆破弱化范围及特征,采用地震波CT测试技术,在不同开挖断面布置CT测试观测系统进行数据采集,利用SIRT反演方法获得断面波速分布结果,进一步划分爆破波速异常范围作为岩石弱化范围。实际应用结果表明,本次测试爆破孔弱化范围在0.4～1.2m,且影响程度沿钻孔自外向内有减小的趋势。该方法测试效果显著,可为爆破技术改进提供有效的技术参数。     

楔形掏槽微差爆破模型试验与分析

针对煤矿硬岩巷道掘进掏槽效果差、炮眼利用率低的难题,采用混凝土作为相似材料进行不同掏槽方式的模型试验研究。从掏槽体积、炮眼利用率、破碎块度等方面分析不同掏槽方式的爆破效果。采用楔形微差掏槽,中间炮眼比掏槽眼深200 mm,装1～2支药卷,其余长度用水炮泥和炮泥封堵,起爆雷管为2段。试验结果表明,中间炮眼增加自由面,有利于克服岩石的夹制作用,保证在掏槽眼先爆的基础上,把掏槽的残岩进一步抛出;微差爆破延长爆轰气体在炮眼内的作用时间,爆破的块度小,分布均匀,从而提高炮眼利用率和掏槽体积。     

基于SPH粒子法的盲天井掏槽爆破数值模拟

针对上向盲天井掏槽孔爆破效果,运用补偿系数法对周边大空孔孔间距进行计算并进行方案制定,利用光滑粒子流体动力学方法(SPH粒子法)进行数值模拟计算,开展盲天井掏槽爆破周边空孔作用以及补偿系数对爆腔及岩石损伤范围影响研究。研究结果表明:在孔间距一定时,爆腔面积随补偿系数增大呈增加趋势;当补偿系数达到2.42时爆破效果最佳且达到峰值0.54 m²,而后爆破效果作用达到极限,爆腔面积变化趋于稳定;岩石损伤范围因炸药作用效果有限,总体变化范围在10%以内;模拟过程中SPH粒子能良好地模拟出爆破过程中岩石运动状态、空孔填充情况以及岩石损伤范围。所得模拟结果与现场试验爆腔断面面积吻合度高,说明数值模拟计算具有一定的准确性。     

煤矿深部岩石力学性能试验分析与硬岩巷道快速掘进方法研究

 在RMT–150B岩石力学试验机上进行深部巷道砂岩单轴压缩和不同围压下三轴压缩试验,测得砂岩的力学性质参数。根据岩石应力–应变曲线分析深部岩石的强度和变形特性,岩石抗压强度随围压的增加而提高,围压从10 MPa增加到15 MPa时,抗压强度增幅达到40.3%。深部高应力下,砂岩承载后产生的变形及破坏形态与围压大小密切相关,其主应力差–应变曲线斜率随着围压的增加而明显变陡,破坏荷载增高。依据岩石力学特性,采用分类布孔,掏槽眼宜用直径f42 mm的钻头钻眼,其余的炮眼用直径f32 mm的钻头钻眼,缩短钻眼时间。掏槽眼采用中深孔不同阶微差斜眼掏槽方法,炮眼深度宜采用2.2～2.5 m,有利于巷道的进尺;周边眼采用小直径药卷光面爆破技术,有利于巷道成形。     

爆破技术在高层建筑桩基础开挖中的应用

山东临沂某办公楼桩基础开挖中,采用人工和控制爆破相结合对井底岩石进行爆破作业。实施中对装药量、炮孔深度、布孔方式等进行计算,确保了孔壁完整及井壁安全。对井口采取防护措施,井筒成形规则,对围岩破坏轻微,岩石块度均匀,单循环平均炮眼利用率达90%以上。     

基于强度分层计算的弱胶结软岩冻结壁变形分析

 弱胶结软岩具有低强度、低冻胀性和高流变性的特点。以平均温度代替冻结温度场径向温度梯度分布以及以冻结壁平均强度参数代替力学参数径向层状分布的传统计算方法不能准确反映弱胶结软岩冻结壁的变形特性。基于幂律蠕变本构模型推导分层计算模型的有限差分形式,并给出分层计算模型在FLAC3D中的实现途径。通过实例计算表明,分层计算结果与实测数据更吻合。根据不同工况下的模拟结果,分析弱胶结软岩冻结凿井井帮最大径向位移点为(0.36～0.42) h,空帮径向变形对掘砌段高较敏感,随着段高的增加,围岩变形显著增加,且沿纵向冻结围岩深部发展。通过容许空帮时间分析,在段高大于4.5 m时,正常冻结凿井作业循环时间内,不能保证工作面施工安全。