耦合装药特性对深孔预裂爆破应力波能量衰减的影响

针对利用深孔预裂爆破技术对低透气性煤层进行强化增透过程中爆生应力波能量弱、衰减快、信噪比低的现状,对爆破孔装药结构提出了改进方案,建立了耦合装药对爆破孔孔壁透射波能量和爆炸载荷影响特性的数值计算模型,利用Matlab编程技术对此数值计算模型进行了计算并获得解析解。在淮南矿业集团顾桥矿进行了爆生应力波能量受耦合装药系数ξ变化的影响特性的现场实验,对基于功率谱的能量分析法进行了改进,并利用此分析法对实验数据进行分析。数值计算和现场实验均表明:随ξ的增大应力波总能量反而减小;当ξ为1.5时,应力波信号在10~50 Hz频段的能量最强,且信噪比也最高。因而在爆破增透实施过程中应将耦合装药系数ξ设计为1.5左右,从而获得最佳的增透半径和增透效果。     

水耦合装药下爆炸应力波传播规律的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA软件对爆炸应力波传播规律在炮孔水耦合装药不同耦合系数条件下模拟研究,并对所得到的模拟结果数据进行拟合分析,得到了4种炮孔水耦合装药条件下爆炸应力波峰值随传播距离衰减的指数α,并得到在爆破水耦合装药下最佳的不耦合系数为2.6。     

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。     

不同水量下不耦合装药混凝土试件爆破对比分析

为了研究不同水量条件下预裂爆破破坏机理,基于现有的爆破理论,对空气和水不耦合装药爆破进行了理论分析,得出空气和水不耦合装药的孔壁初始压力。在此基础上,应用LS-DNAY(非线性有限元)动力学分析软件,建立三维双孔不耦合装药爆破模型,分析在相同不耦合装药结构条件下,不同水量炮孔孔壁初始压应力;并依据Von Mises破坏准则,分析了炮孔连心线上的有效应力变化过程。在理论和数值模拟的基础上,进行混凝土试件不耦合装药爆破试验。结果表明:在相同的装药条件下,炮孔中水量越少,炮孔壁处产生的初始压力越小,炮孔连心线上的有效应力越小;预裂面平整度越好;同时空气和水混合不耦合装药时,空气部分的预裂面平整度优于含水部分。     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。     

爆轰应力波在高瓦斯煤层中的传播和衰减特性

深孔预裂爆破技术是高瓦斯低透气性煤层强化增透瓦斯抽采的重要途径之一。以连续介质力学为基础,建立了煤体在爆轰荷载作用下动态损伤本构模型,并将此模型嵌入非线性有限元程序LS-DYNA中,对爆轰应力波在不同弹性模量煤体中传播和衰减特性进行了数值模拟;通过对现场深孔预裂爆破专用药柱爆炸引起的爆破振动进行监测,获得了爆轰应力波在高瓦斯煤层中的传播和衰减特性,爆轰实验结果与模拟结果基本吻合,验证了所建立本构模型的合理性与正确性。研究表明：在传播距离小于4.8 m时,爆轰应力波具有较高的峰值,并迅速衰减,在传播距离大于约4.8 m以后,爆轰应力波峰值较低且衰减幅度逐渐趋于平缓。     

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。     

偏心不耦合装药爆破对岩石损伤的试验研究

针对张坝沟石灰石矿露天边坡倾斜孔光面爆破,在爆孔旁侧钻眼测试声波以测试岩石的损伤程度,结果表明爆破影响达1.5m左右。文中还通过水泥砂浆模型实验得出了孔壁应力、应变和压力分布,结果表明炸药紧贴孔壁的压力远大于其余方向的压力,为改变装药结构提供依据。     

岩石中深孔预裂爆破应力分布的理论研究

根据岩石爆破特征,对中深孔预裂爆破产生的弹塑性区的应力分布进行了研究,给出了弹塑性区内应力分布的解析表达式,并借助于爆炸力学近似计算公式验证了应力在弹塑性区的分布。理论计算结果表明,理论计算值与近似计算基本一致。     

邻近爆破下不同形状巷道围岩裂纹扩展规律

为了解巷道断面形状对爆炸载荷下邻近巷道围岩裂纹扩展规律的影响,采用模型试验和扩展有限元(XFEM)方法展开详细研究。试验研究表明:爆炸载荷下,当原有裂纹扩展通过邻近巷道围岩原有裂纹尖端影响区、应力波传播过程产生的环向拉伸区和自由面反射波影响区时,扩展方向有所不同;巷道断面形状主要影响原有裂纹后期扩展方向,巷道断面形状不同,自由面反射拉伸波的拉伸应力方向不同;由于拉伸应力方向一般垂直于自由面,直墙拱形巷道和圆形巷道围岩中原有裂纹扩展后期偏转向弧形自由面切向方向,近似"层裂"现象扩展;矩形巷道围岩原有裂纹扩展方向与直墙反射波拉伸应力作用方向平行,裂纹扩展不受影响,仍沿近似水平方向与自由面贯穿。     

不同条件岩巷掘进爆破技术研究

由于历史原因,鹤壁中泰矿业有限公司岩巷工程严重滞后,水平接替非常紧张。为缓解接替紧张的被动局面,选定在三水平轨道上山、三水平胶带暗斜井、南翼胶带巷进行工业性试验,通过试验验证中深孔爆破参数的合理性,达到了预期的目的和要求。本项技术中所采用的爆破施工工艺已趋成熟,可以在类似条件下推广应用。     

高应力环境下深部巷道布置位置的优化研究

随着开采深度的增加，地应力增大、深部巷道的支护成本也显著增加，因此，研究高应力环境下深部巷道的最优布置位置具有重要意义。结合金川二矿区分段道的现场实际。采用数值模拟与相似材料模拟相结合的手段，对深部高应力环境下金川二矿区分段道的最优布置位置进行了研究，结果表明，分段道布置在溜井位置上盘，分段道受采动的影响明显减小，分段道围岩的应力环境得到改善，有利于分段道的稳定。     

爆炸应力波作用下岩石破坏数值分析

为了研究爆炸应力波对岩石的破坏机理,以柱状装药条件下,现场爆破测试、动光弹和动云纹实验为基础,通过理论分析,提出了爆破漏斗半径的计算公式,并通过应用ANSYS/LS_DYNA数值模拟软件模拟柱状装药条件下爆破过程,对提出的理论进行验证,模拟得出,在相同的装药形式,不同的岩石动态抗拉强度条件下,岩石爆破漏斗半径数值模拟值与提出的理论计算值误差在10%以内;同一种岩石,在不同的装药长度条件下,岩石爆破漏斗半径数值模拟值与提出的理论计算值误差也在10%以内。     

节理岩体中爆炸应力波传播规律的研究

为了研究爆炸应力波在岩体中的传播过程,建立了基于ABAQUS/EXPLICIT的有限元数值模型,采用ricker子波作为爆炸场源,并将得到的数值结果与现有文献相比较,充分说明了采用ricker子波作为爆炸源模拟爆炸应力波传播问题的可行性。研究结果表明：炸药起爆后,按照时间顺序,岩体中先后呈现3种应力状态,即径向压应力与环向压应力形成的复合压剪应力场、径向拉应力与环向拉应力形成的复合拉剪应力场、径向压应力与环向拉应力形成的复合拉剪应力场。爆炸应力波在节理两端产生的反射波和衍射波与爆炸应力波的相互叠加使节理两端的应力显著增强,并最终促使爆生翼裂纹从节理两端起裂扩展。     

脉冲放电应力波致裂不同煤阶煤体规律研究

为了揭示脉冲放电应力波加载条件(峰值压力)对不同煤阶煤体致裂效果及其振动速度变化规律,利用PFC2D软件对不同加载条件下裂纹扩展规律及振动衰减进行了研究.研究结果表明:随着峰值压力的增大,裂隙数目、破裂面积都呈现出先增大后减小的趋势,15 MPa峰值压力下,肥煤、焦煤的裂纹数目、破裂面积达到最大;不同煤阶煤体达到裂纹数...     

柱状药包爆破应力波时空衰减规律

柱状药包爆破产生的应力波在岩石介质中的传播规律,是进行爆破理论分析和装药结构设计的重要基础,但是目前柱状药包爆破应力波传播规律仅限于简单的叠加求解。基于球状药包爆破应力波的时空衰减规律,利用现有应力波在岩石介质中的衰减规律与数值模拟相结合验证,得出了较为合理的柱状药包爆破应力波衰减规律。指出柱状药包爆破产生的应力波在炸药传播方向存在递增现象,且柱状药包爆破产生应力波的作用时间相比球状药包有所增加。     

Direct Measurement of Rock Pressure in Mine Conditions by Hydraulic Fracturing Method

An analysis is performed for the secondary opening of the preliminarily created hydraulic fracturing crack under injection of filler with plastic properties. It is shown that this injection scheme ensures the possibility of direct measurement of rock pressure.     

应力波穿越节理时能量耗散过程与机理研究

通过SHPB对含节理岩石的动力加载试验,详细剖析了应力波穿越节理岩石时的能量耗散过程和能量耗散机理,研究显示：波型的多样化与应力状态的复杂性是导致系统发生能量耗散的根本原因;对SHPB冲击加载过程中系统能量耗散方式的探讨结果表明,能量耗散主要有3种类型：分别是塑性势能、表面能以及热能,并从微观层面解释了上述3种能量耗散...