不耦合装药结构下底板岩石松动爆破技术研究

通过刘庄煤矿煤层综采面底板岩石松动爆破现场试验,确定E121105工作面的炮眼均采用水轴向不耦合分段装药结构,反向起爆技术,同时对爆破技术参数(炮眼深度、炮孔装药量、抵抗线、炮眼密集系数和炮孔堵塞等)进行了优化设计,取得了良好的爆破效果。     

不耦合装药结构在露天爆破中的试验研究

为控制大块率,提高铲装效率,某硫化锌矿采用不耦合装药结构进行中深孔爆破试验。结果表明,孔底空气间隔装药只能把大块率降至6.3%左右,控制效果不太理想;孔底及中间空气间隔装药对硫化锌矿石大块率控制作用明显,大块率降低至4%,二次破碎的工作量也随之减少,可有效保证装运矿石的时间,装矿效率大大提高。     

岩石爆破损伤中水不耦合系数变化效应研究

为研究水介质不耦合装药时不耦合系数变化对爆破损伤的影响,通过理论分析、相似模型实验和数值模拟相结合的研究方法,对水介质不耦合装药下混凝土模型中爆炸所产生的损伤效果进行分析。研究结果表明:在相同药量下,不耦合系数K分别为1.25、1.5、2.0、2.5、3.0和3.375时,其对应的爆破应力波的衰减速度整体呈现先增加后缓慢的趋势,爆破漏斗的体积大小随着K值的增加呈现减小的趋势。通过分析爆破后粉碎圈和裂隙圈随不耦合系数变化而变化的规律,结果表明水不耦合系数K为1.5时爆破效果达到最佳。     

不偶合柱状装药岩石中爆破破坏作用分区的研究

探讨了在爆破荷载作用下岩石破坏的和持征，并对不偶合装药爆破作用进行了较为详细的研究，且依此提出了分区标准，指出了已有分区标准存在的不足。     

炮孔水介质不耦合装药爆破的研究

基于现有爆破理论和爆破技术,对钻孔爆破中水和空气不耦合装药爆破进行了研究,从理论上推导了采用不同耦合介质时炮孔孔壁初始压力,得到的结论是水介质不耦合爆破对爆炸能量的利用率更高,形成的准静态应力场强度更强,作用也更均匀持久。现场试验表明水不耦合装药爆破装药量少,爆破震动低,围岩稳定好,成孔率高,并可大大地节约施工成本、降低爆破烟尘和提高施工循环进度。     

深孔不耦合装药爆破技术卸压效果验证

为验证不耦合装药结构爆破技术对应力集中区域的卸压效果,采用了理论探讨和现场试验手段进行了研究。通过研究发现增加煤体内部裂隙发育可以有效增加卸压效果,而不耦合装药爆破恰好能够将爆破能量用于裂隙的发育。在比较基础上选择水作为耦合介质,并选取一段现场实测具有应力集中现象的巷道作为试验对象,通过电磁辐射监测及现场动态监测得知不耦合装药爆破卸压后巷道围岩应力集中情况得到有效缓解,卸压效果明显。     

城市复杂环境条件下不耦合装药爆破技术的应用

为拓宽城市发展空间,需从一城市建筑密集区修建一条市政道路,该道路从一山腰通过,有大量的石方需要爆破,拟削坡山体陡峭,建筑群依山修建,周围有各种架空管网,爆破环境极其复杂,施工难度大。为加快施工进度,选用弱松动不耦合装药爆破技术,并通过在边坡设置减震孔、调整最小抵抗线的方向、搭设分层防护排架等技术措施,确保了施工安全,取得了很好的爆破效果。     

不偶合装药对爆破块度影响的试验研究

在试验基础上对装药不偶合系数Ｋｄ变化时的爆破块度分布进行了分析，以Ｋ５０、Ｋ８０和大块率（Ｂｆｒ）为指标综合评价了不同介质条件下不同不偶合系数时试件的爆破效果，得到了获得最佳破碎效果的Ｋｄ取值范围，对完善不偶合装药结构的破岩机理具有理论意义，为矿山爆破及各种施工提供了参考依据。     

岩石爆破定向破裂装药结构

介绍了一种岩石爆破定向破裂装药结构的破岩原理、制作方法及试验效果。     

层状岩体爆破损伤断裂机理分析

分析了岩体交界层面之间具有黏结力的层状岩体的受力状况和爆炸应力波在层状岩体中的传播过程，比较了应力波在同一介质和不同介质、在相同传播距离的衰减状况．分析表明，层状岩体的断裂损伤是爆炸应力波的动作用和爆生气体静作用共同作用的结果，爆生裂纹可以在比以往理论预测值更低的气体压力作用下起裂和稳定传播，从而使气体的作用表现的更有效．     

束状孔爆破增强岩石损伤试验

采用小型爆破试验方法,开展不同束状孔间距、不同当量大孔间距条件下的爆破损伤试验。结果显示,单束孔或单个当量大孔爆破时,药包侧面爆破损伤范围较两端大,且损伤岩石的纵波速度较低。随离药包的距离增加,爆破损伤变量值呈指数下降,当量大孔损伤变量值较束状孔的下降更快。在爆破近区(x<5.56D₀),当量大孔损伤变量值较束状孔的高。在爆破中远区(x>5.56D₀),束状孔损伤变量值较当量大孔的高。束状孔组与当量大孔组爆破时,组间距增加,组间岩石的损伤变量值下降。相同间距条件下,束状孔间岩石的爆破损伤变量值大于或等于当量大孔损伤变量值。束状孔/当量大孔间距1.5 m(16.67D₀)、2.0 m(22.22D₀)时,在组间的爆破叠加破坏作用较单孔损伤变量值增加30%～40%。     

切缝药包不耦合装药爆破损伤破坏的分形研究

为研究不同不耦合系数下切缝药包的爆后损伤破坏特征,以有机玻璃为试验材料,对不耦合系数1.33、1.67、2.00、2.33、2.67的切缝药包爆破损伤破坏进行分析。基于分形理论中计盒维数的原理,编写MATLAB程序分别计算5种不耦合系数下切缝药包在切缝方向以及垂直切缝方向爆生裂纹的分形维数。对爆后裂纹长度以及数量进行统计分析,结果表明:①在试验选取的不耦合系数范围内,切缝方向裂纹的分形维数显著大于垂直切缝方向的分形维数,切缝药包对于爆生裂纹扩展方向的控制具有明显效果;②在试验选取的不耦合系数中存在最佳不耦合系数1.67,在该不耦合系数下切缝方向爆生裂纹分形维数达到最大值,裂纹长度最大,爆破损伤破坏的定向控制效果最佳;③在不耦合系数大于1.67后,随着切缝药包不耦合系数的逐渐增大,切缝方向的裂纹扩展长度逐渐变短。     

爆破作用下低渗砂岩铀储层的岩石损伤范围研究

爆破增渗方法可有效提升地浸采铀效率,而爆破范围是影响增渗效果的关键参数。为了研究低渗砂岩铀矿中爆破损伤范围分布特征和裂纹扩展规律,基于LS-DYNA软件,采用RHT材料模型,分析了不耦合系数K和地应力对砂岩爆破损伤区范围和裂纹扩展的影响规律。结果表明：随着不耦合系数K的增大,岩石的粉碎区半径逐渐减小,缩减至同炮孔半径近似;裂隙区裂纹呈现先增大,后稳定的分布规律,在K=1.75取得了较好的爆破效果。随着地应力的增大,岩石的粉碎区形状和范围基本不发生变化,而裂隙区范围整体呈现先缩小后稳定的分布规律。本研究对低渗砂岩铀矿爆破增渗中爆破范围的确定具有理论指导意义。     

周边控制爆破对围岩损伤的分形研究

周边控制爆破后,形成的围岩表面可视为分形,其分形的维数反映了岩石经历的爆破过程。利用分形几何理论,分析周边控制爆破对围岩的损伤,导出相应的关系式,并对定向断裂周边控制爆破在降低爆破对围岩损伤方面的作用进行了讨论。研究结果对改进周边控制爆破参数,提高爆破效果,实现围岩支护的最优化十分有益。     

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。     

水介质偏心不耦合装药爆破特性分析及药柱位置优选

基于现有光面(预裂)爆破设计的现状,为达到精细控制炮孔各方位压力、保护保留岩体、控制爆破损伤的目的,本文分析了水介质偏心不耦合装药爆破的爆破特性及其优越性,得出了基于弹性理论及波动理论的水介质偏心不耦合装药爆炸时的孔壁压力公式,并得出了最优药柱位置的计算公式.为了便于工程设计,还对药柱位置与孔径、药径之间的关系进行了研究.研究结论能为控界保护性开挖爆破设计及相关研究提供参考.     

Modeling the failure of rock blocks by blasting a cylindrical charge

The calculation model of breaking action exerted by a cylindrical charge blasted in a block rock mass is proposed. The deformation of a block medium in the zones of elasticity and heavy fragmentation is described by a continuum, properties of which are changed as compared with monolithic rocks. It is shown that the accounting of the block rock strength decrease in the massif influences greatly the calculated failure parameters and provides an opportunity to obtain fragmentation zone sizes, close to those observed in actual rock blasting. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 1, pp. 31–38, January–February, 2006.     

深孔预裂爆破装药量计算方法及水耦合装药结构优化

岩体内爆破裂隙的发育程度与装药参数密切相关。针对现有装药量计算方法在深孔预裂爆破应用中适用性差的问题,通过建立柱状装药简化计算模型,基于体积法计算原则,提出了一种深孔预裂爆破装药量计算方法,并分析了水压爆破作用机理,对深孔预裂水耦合爆破装药结构进行优化,解决了深孔封堵劳动量大、含水地层封堵困难、炸药拒爆等不易处理的难题。采用上述研究成果,在新驿煤矿硬岩巷道开展了综掘硬岩深孔预裂爆破现场试验,借助钻孔成像仪及声波测试仪进行爆破效果检测。结果表明:爆破后孔内岩石大量裂隙增加,岩石完整性下降,封堵段岩石完整性系数下降至0.3～0.5,装药段下降至0.1,综掘机推进过程中爆破区域推进速度增加,验证了装药量计算方法及装药结构的优越性。     

锚固硐室在爆炸波作用下的损伤机理

以连续介质力学与损伤力学为基础,建立岩石的拉压动态损伤本构模型,并将此模型嵌入非线性有限元程序LS-dyna中,对锚固硐室抗爆的拉压损伤问题进行模拟。模拟与模型实验结果基本一致,验证了其合理性与正确性。结果表明：锚杆对抗爆加固硐室具有积极作用,锚杆改变损伤发展方向和抑制裂纹的产生,使爆炸波无法穿过密集锚杆在硐室拱部形成损伤,并提高了硐室的抗拉强度。