矿用工业炸药最佳爆速的选择

为了评价炸药对矿岩的破碎能力,文献上引入了波阻抗匹配的概念。在第一届国际爆破破碎学术会上,美国杜邦公司的 Begmann 介绍了对15吨重的花岗岩、石灰岩和砂岩试块所做的爆破试验结果,给出了用矿岩最佳破碎来衡量炸药特性的经验式:     

单孔台阶爆破参数与破碎块度关系的统计分析

利用统计分析方法 ,揭示破碎梯度n、平均块度K50 与不同性质岩石的爆破参数之间的内在联系。爆破试验在宣化钢铁公司近北庄铁矿露天采场进行。按普氏硬度系数的不同 ,把三个试验地点的岩石分为软岩、硬岩、坚硬岩石三类。只考虑抵抗线、台阶高与药量三个主要爆破参数对破碎块度的影响。用筛分法进行块度统计 ,并根据统计结果 ,画出破碎块度分布图。在试验设计和方差分析时 ,采用了Yates的方法 ,利用Yates表格分析了单一或组合爆破参数对破碎块度的影响以及对不同硬度岩石影响的显著程度     

基于分形理论的岩石冲击破坏分形分析

利用大直径分离式霍普金森压杆试验系统,对绢云母石英片岩和砂岩进行冲击压缩试验, 采用不同等级标准筛对岩石冲击破碎后试块进行筛分统计,运用分形几何理论,计算出冲击荷载作用下两种岩石破碎块度分布的分形维数,研究冲击速度对块度分维影响,分析两种岩石动态抗压强度随块度分维的变化关系。试验结果表明,绢云母石英片岩块度分维大部分集中在1.9~2.4之间,砂岩集中在2.5~3.0之间;两种岩石分形维数随冲击速度的升高呈上升趋势,近似线性正比关系;绢云母石英片岩动态抗压强度与块度分维无明显函数关系,砂岩动态抗压强度随块度分维的增大呈增加趋势。采用分形维数对岩石试件在冲击破碎过程中动态抗压强度的变化进行定量描述,为探索岩石动态破碎分形特征与冲击力学性能之间的内在规律,开辟新的研究途径。     

爆破块度分布的摄影—图象分析方法的研究

前言用爆破方法破碎岩石不仅在采矿工业中,而且在水利、铁路、建材等工业部门都是一种主要的和基本的方法。衡量爆破效果的最主要指标是矿岩的破碎程度。如何迅速而准确地定量测定矿岩的爆破破碎程度,一直是各国研究者所致力于研究的问题之一。采用爆堆平面摄影方法然后用手工分析处理照片以期取得爆堆块度分布的定量分析结果早在五十年代即已开始。近年来随着电子计     

平面照相法测定爆堆矿岩块度的原理及可靠性分析

1 前言在露天矿山的爆破生产和科研工作中,准确而又迅速地测得爆堆矿岩的块度大小及分布,是调整爆破参数和施工工艺、实现优化爆破的重要参考依据.平面照相法(亦称平面摄影法)则是近年来在国内外逐步发展起来的一种测定爆破块度的新方法.采用这种方法,首先对爆堆表面(包括初始表面和电铲挖掘断面)进行拍照,然后对照片图象进行矿岩块度分析,从而确定出爆堆矿岩的破碎质量.与传统的大块计数法和筛分称重     

基于回归分析理论的爆破块度预测模型研究

介绍了建立矿岩爆破块度分布预测模型的方法，结合某露天矿实际，在现场小台阶模拟试验的基础上，应用回归分析和显著性检验等数理统计理论，研究建立了矿岩爆破块度分布与岩体特征、炸药类型、爆破参数的7种变量因子预测模型；同时，通过对所建模型的分析研究，得到了大块率、平均块度、p80和k50等爆破单一指标的计算式。经生产爆破的检验，所建模型与实际吻合较好。因此，它对于矿山的爆破块度分布预测和爆破参量优化有一定的参考价值。     

冲击荷载作用下岩石破碎分形特征

为探究冲击荷载作用下岩石破碎分形特征,选取花岗岩和砂岩开展分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动力学试验,得到了不同应变率下岩石的应力-应变曲线、破碎特性、强度参数和能量参数;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,获取了岩石破碎块度分布曲线,并基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D;最后分析了分形维数与加载参数、破碎特性和耗能特性之间的关系。结果表明,岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律;动态抗压强度随应变率增大而增大,两者满足乘幂函数关系;加载过程中岩石应变率越大,岩石破碎程度越深,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足乘幂函数关系。采用分形维数可实现对岩石在冲击荷载作用下的破碎特性、力学特性和破碎耗能特性的定量研究。     

非炸药安全破碎器在二次破碎中的应用

文章简要介绍了非炸药安全破碎器的构成、工作原理和操作步骤,归纳了非炸药安全破碎器处理大块岩石破碎效果的主要影响因素,钻孔位于岩块中心位置,孔深与岩块高度之比为2/3～3/4,岩块裂隙不发育,利于大块岩石破碎;分析了岩块体积大小与冲击波管使用数量、布置方式的匹配关系;证明了破碎器能够达到破碎大块岩石的目的,破碎过程几乎不产生飞石,最小安全距离为7m,安全性高,破碎大块岩石基本不受空间限制。     

基于交叉验证的矿岩爆破块度SVM模型优选研究

为克服传统预测模型凭个人经验随机选择核函数建立SVM的缺陷,基于交叉验证理论,将90个矿岩爆破样本随机切分成10个子集,每次保留其中一个子集作为测试集,迭代训练,通过支持向量机模型参数寻优,得到最优爆破块度预测模型。10次试验结果表明:基于径向基核函数的矿岩爆破块度SVM模型预测性能好,该模型的均方根误差、平均绝对误差的均值分别为0.101、0.0673。同时,基于R语言开发得到了矿岩爆破块度预测模型的程序代码,不仅可以保证预测模型与数据库样本的同步更新,而且为矿岩爆破块度预测模型的可持续性研究提供了技术支持。     

不同应变率下岩-煤-岩组合体冲击动力试验研究

为了研究岩-煤-岩组合体动态力学性质,利用直径为75 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)在5种不同应变率下对组合体试件进行单轴动态冲击压缩试验。研究结果表明:气压与子弹速度之间、冲击速度与应变率之间、应变率与动态弹性模量之间、应变率与动态抗压强度之间、应变率与分维数值之间都近似呈线性关系;σ-ε曲线在近似直线上升到峰值应力的75%左右时,随着应力的增加,曲线斜率逐渐降低,直至达到应力峰值,试件破碎后,呈现跳崖式下降现象;岩-煤-岩组合体在应变率较低时沿着加载方向轴向劈裂破坏,但伴随着应变率的升高,岩块分布也逐渐呈现细粒化,破碎程度也随之增强,块度分维数值也呈线性升高。     

隧道高压气体破岩有效性等级评价及工程应用

为了解决近年兴起的高压气体膨胀法应用于隧道工程时存在的破岩难易程度和孔网参数合理性的问题,引入破岩有效性的概念和一种基于云模型理论的评价方法。根据隧道围岩性质和高压气体破岩的特点,建立了隧道高压气体破岩有效性等级评价模型。通过正向正态云发生器生成对应的云模型参数,再结合各评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最后利用最大隶属度原则确定隧道高压气体破岩有效性等级。将该模型应用于某一隧道工程,成功评定出该隧道掌子面高压气体破岩有效性等级。研究结果表明:该方法不仅能给出隧道高压气体破岩有效性等级,而且对孔网参数的选择起到了指导作用,为高压气体膨胀法在隧道工程中的应用和推广提供了理论基础。     

棱锥齿-半抛齿物探钻头的设计及破岩仿真

在川渝地区复杂难钻地层的钻井勘探中,常规物探钻头存在破岩效率低、钻进速度慢、钻头使用寿命短、作业成本高等不足。因此,设计了棱锥齿和半抛齿两种新型硬质合金齿,并结合这2种齿的结构和工程实际设计了棱锥齿-半抛齿物探钻头,在钻头中间端面布置棱锥齿,边缘锥面均匀布置半抛齿。分析了棱锥齿和半抛齿的破岩机理,并采用有限元仿真方法,开展了棱锥齿与锥形齿、半抛齿与球形齿破岩的对比研究。结果表明：在冲击载荷和钻压作用下,相比于锥形齿,棱锥齿在岩石内部产生的应力更为集中;相比于球形齿,半抛齿切削刃切削挤压岩石时,在接触区域产生的应力更为集中;棱锥齿和半抛齿更容易破碎岩石,其破岩效率得到提高。开展了棱锥齿-半抛齿物探钻头和常规物探钻头的破岩仿真。结果表明：与常规物探钻头相比,棱锥齿-半抛齿物探钻头的钻进速度提升了38.3%,钻头的轴向加速度波动幅度减小了13%。研究结果可为棱锥齿-半抛齿物探钻头的研发提供理论支撑。     

炸高在定向控制爆破中的重要作用

从倒塌方向、倒塌速度、物体解体破碎度和可控制倒塌范围的距离和破碎物的散布面等几个方面,以正反的工程实例论证炸高是定向控制爆破中不可忽视的重要参数,揭示了这一爆破参数在工程实践中的重要作用.     

The principle of information entropy for the description of fracture at multiple dimensions in real materials (concrete, rock) of buildings and rock seams*

The paper describes the generation of results from research into patterns of cracks forming in massive concrete and reinforced-concrete structures and rock. In the stage of pre-failure the massive over-sized solids (concrete, rock) transmute into a hierarchy of unitized solids, each enclosed in other blocks divided by long and broken cracks. Research in structural geophysics by M.A. Sadovskiy, V.A. Petrov, A.V. Drumya and N.V. Shebalin has indicated that sizes of rock blocks between cracks vary widely, but on average by 3.5 times. Taking into account the magnitude of the `jump' of 3.5, we shall have the nominal size of concrete block and levels of the hierarchy. Disclosing indeterminacy in a pattern of cracks, from the beginning and up to the end of loading, is for the first time described here with the help of information entropy under multi-step independent communications from many sources (signals of ruptured links between blocks). The concept of obtaining a stage of a structure under every degree of loading includes the parameter of reserve of serviceability for a structure. The curve of the parameter of serviceability coincides with the curve of the information entropy by the character of change. This permits the use of the scale coefficient in design. Using the criterion of serviceability means a design on a new state, i.e., the longitudinal crack resistance. This determines an assessment of expedience rehabilitation of a structure's damage with unknown load.     

The principle of information entropy for the description of fracture at multiple dimensions in real materials (concrete, rock) of buildings and rock seams*

The paper describes the generation of results from research into patterns of cracks forming in massive concrete and reinforced-concrete structures and rock. In the stage of pre-failure the massive over-sized solids (concrete, rock) transmute into a hierarchy of unitized solids, each enclosed in other blocks divided by long and broken cracks. Research in structural geophysics by M.A. Sadovskiy, V.A. Petrov, A.V. Drumya and N.V. Shebalin has indicated that sizes of rock blocks between cracks vary widely, but on average by 3.5 times. Taking into account the magnitude of the `jump' of 3.5, we shall have the nominal size of concrete block and levels of the hierarchy. Disclosing indeterminacy in a pattern of cracks, from the beginning and up to the end of loading, is for the first time described here with the help of information entropy under multi-step independent communications from many sources (signals of ruptured links between blocks). The concept of obtaining a stage of a structure under every degree of loading includes the parameter of reserve of serviceability for a structure. The curve of the parameter of serviceability coincides with the curve of the information entropy by the character of change. This permits the use of the scale coefficient in design. Using the criterion of serviceability means a design on a new state, i.e., the longitudinal crack resistance. This determines an assessment of expedience rehabilitation of a structure's damage with unknown load.     

线性聚能射流作用下岩石裂纹扩展数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立楔形药型罩厚度为0.2cm,锥角分别为45°、60°、90°,炸高为4cm的三种线性聚能药包劈裂岩石的数值模型,对比分析三种不同锥角聚能药包劈裂岩石的裂纹扩展情况。结果表明:当药型罩锥角为45°时,岩石形成较为完整的断裂裂纹,且对劈裂过程进行力学分析得到岩石裂纹扩展方向是由射流作用在岩石内部的拉应力集中程度决定的,可为聚能射流在抢险工作中以及不打孔定向破碎岩石的应用提供参考。     

铁路单线隧道钻爆扰动范围的研究

以禾洛山隧道为研究对象,针对施工难度最大的Ⅳ级围岩地段,在施工现场进行钻爆参数试验,得到合理的钻爆参数,隧道的超欠挖得到有效控制;然后在试验研究的基础上,采用三维有限差分软件FLAC3D,对上下台阶钻爆施工对松动圈的影响距离和围岩中产生的松动圈大小进行研究分析。研究结果表明,上台阶钻爆施工对松动圈的影响距离为6～8m,下台阶钻爆施工对松动圈的影响距离为8～10m;松动圈最终大小(厚度)为2.5m;上下台阶合理的间距为10m,这利于减小松动圈的大小和符合初期支护快速封闭的原则。利用研究结果指导钻爆参数和初期支护参数的选择,使隧道施工的质量、进度和安全性得到明显提高,对类似工程具有一定的指导意义。     

矿用复合高强聚合物注浆材料性能试验研究

注浆加固是解决破碎岩体巷道围岩控制技术的有效途径,注浆材料的固结强度、流动性及结实率等是影响注浆材料发展的瓶颈.本文利用二元协同效应,将自制的聚合物(DS)与矿物基复合制备了复合高强聚合物注浆材料,并测试了其吸水率、力学性能、流动性及凝结时间对注浆效果的影响.试验结果表明复合材料的吸水率、流动性较好;得出水灰比为0.5、聚合物(DS)掺量为注浆料的0.8%时,复合矿物基注浆材料1d的抗压强度为26.13Mpa,抗折强度为4.51Mpa.与不添加聚合物DS时相比,材料固化体1d的抗压强度增加了70.23%,抗折强度增加25.92%,研究成果对破碎巷道围岩注浆加固具有重要的意义.     

改善溶槽区洞室爆破破碎质量的方法

岩石的溶槽、沟槽等会给岩石的破碎质量带来不利的影响，本文介绍了在这种地质条件下，为了取得较理想的破碎效果，在装药量及药量的分配、药包间距及药室位置的再调整，装药结构及网路等方面所采取的一系列有效的技术措施。