基于爆破漏斗试验的大直径深孔爆破参数研究

根据利文斯顿爆破能量平衡准则, 在安庆铜矿生产现场, 进行了系列单孔爆破漏斗试验以及变孔距多孔同段爆破漏斗试验。对现场应用的两种炸药爆破漏斗特性曲线、爆破漏斗体积与炸药埋深及其与漏斗半径关系、爆破漏斗的最佳埋深与临界埋深、爆破漏斗的炸药单耗等内容进行了分析研究。据此, 确定了与矿岩条件相匹配的炸药类型, 计算选择了安庆铜矿采矿生产所需的大直径深孔爆破参数, 推荐安庆铜矿1^#矿体深部矿房采场大直径深孔爆破采用MRB乳化岩石炸药, 钻爆设计参数为: 单层药包重量: 中间排孔29～34 kg; 边排孔24 kg。单层药包最佳埋深: 中间排孔1.78～1.89 m; 边排孔2 m。分层装药高度: 中间排孔1.23～1.44 m; 边排孔1 m。分层爆高: 2.5 m。最佳漏斗半径: 1.69 m。炮孔间距: 3.2 m。 单孔控矿面积: 10.24 m²。平均炸药单耗: 0.33 kg ～0.365 kg/t 。     

单自由面爆破柱状药包最佳埋深优化研究

药包埋深是影响单自由面爆破效果的重要因素之一。针对长山壕金矿露天的掘沟工程,采用ANSYS/LSDYNA构建了不同埋深下单自由面柱状药包爆破的数值模型,并结合现场试验,开展了单自由面爆破柱状药包最佳埋深的研究。结果表明:炸药爆炸后,岩体中会产生应力波扩张并形成爆破漏斗;在自由面附近,随着到埋深的增大,单元的应力峰值衰减速率减慢,漏斗半径减小速率逐渐加快;在阶段底部,随着埋深的增大,单元的应力峰值的衰减速率增大,岩石破坏半径总体呈增大趋势。综合分析,得到该矿山药包最佳埋深为5.3m,并在现场试验中得到了验证。     

切缝药包光面爆破裂纹扩展时空演化分析

光面爆破机理复杂,裂隙演化具有不确定性,现场试验难以完整观察到炮孔间裂纹的起裂、扩展至贯通。采用CAD与ANSYS联合建模技术构建空气不耦合光面爆破数值模型,运用显式动力分析软件LS-DYNA定义岩石单元失效计算获得切缝药包光面爆破裂纹扩展演化过程,从时空演化角度研究光面爆破裂纹扩展规律,从而为矿山巷道爆破工程提供更精确的指导。研究结果表明:1)CAD与ANSYS联合建模技术弥补了ANSYS对于复杂模型构建的缺陷,实现精确耦合数字建模;2)定义岩石单元失效方法可以使得爆破裂纹演化过程更为直观,切缝药包爆破相较一般空气不耦合装药结构爆破,炮孔周壁产生的径向裂纹和分叉裂纹显著减少;3)模拟不耦合系数1.5、1.8、2.25切缝药包光面爆破裂纹扩展时空过程,发现切缝药包爆破裂纹扩展演化规律,其裂隙数量随着不耦合系数的增大而减少,裂纹扩展演化长度也随之变短,分叉裂纹扩展演化明显降低,当不耦合系数为1.8时,数值模拟切缝药包爆破裂纹扩展演化形成较佳的贯通裂纹,获得较好的爆破效果。     

集中药包空气间隙装药爆破试验研究

为了提高爆破能量的利用率,降低爆破成本,减少炸药消耗量,使爆破技术更广泛地应用于水土保持和农田基本建设工程,两年多来,我们在黄土中进行了50余次的集中药包空气间隙装药爆破试验。所谓集中药包空气间隙装药爆破(简称“空腔爆破”),就是在药室爆破采用集中药包的情况下,使药室体积大于药包体积,在两者之间留有一定空气间隙的一种爆破方法。把药室体积与药包体积之比叫做空腔比,以Φ示之。     

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。     

边坡石方开挖准预裂爆破技术研究

通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立高速公路边坡准预裂爆破模型,选取塑性随动硬化材料模型,来模拟爆破载荷作用下岩石的本构关系,考虑不耦合系数、线装药密度、药包直径及炮孔间距等参数,进行缓冲孔爆炸应力场数值模拟计算。通过在高速公路施工现场进行爆破试验,并采用IDTS3850型测振仪进行爆破振动测试,检验模型设计及参数计算的准确度,验证缓冲孔设计方案的可行性。     

中部间隔装药直眼掏槽爆破成腔过程数值模拟

运用三维非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA对中部间隔装药直眼掏槽爆破成腔过程进行数值模拟,并通过后处理软件LS-PrePost3.0对爆炸应力波的传播过程、不同时刻应力、变形情况进行了分析。模拟结果表明,空孔具有应力集中效应,对应力波的传播具有导向作用;爆炸应力波在岩石中以柱面波的形式向外传播;中部间隔装药的方式能扩大槽腔体积,减少炸药消耗,优化槽腔成形。整个数值模拟过程清晰地再现了该掏槽爆破岩石破碎、槽腔扩展过程,为预测掏槽爆破效果和优化爆破设计提供了依据。     

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。     

对某磷矿中部空气间隔装药结构最佳间隔比例的研究

针对云南某磷矿在露天爆破生产中部空气间隔装药问题,通过设计填塞长度不变的条件下不同空气间隔比例方案,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对5种不同空气间隔比例进行数值模拟分析,在对试验方案的不同空气比例的装药结构的爆破应力云图以及对爆破提取有效应力曲线进行对比分析,并参照爆破安全规程的标准,获得填塞不变下中部空气间隔装药的最佳的空气间隔装药比例为15%,并将模拟方案进行现场验证,从爆破过后的大块率、降振率和经济效益来验证该方案的正确性;依据萨道夫斯基公式得出该条件下的k,α值,为矿山日后爆破生产提供了理论依据。     

沙溪铜矿爆破漏斗工业试验研究

基于利文斯顿的爆破漏斗理论,对沙溪铜矿典型矿岩进行了单孔小型爆破漏斗以及变孔距双孔同段小型爆破漏斗试验,对爆破漏斗试验中药包最佳埋深与临界埋深及炸药单耗进行了系统研究,由此得出了爆破漏斗的最佳技术参数,并以爆破能量平衡准则和相似性原理为依据,计算确定了沙溪铜矿大直径深孔爆破的凿岩爆破参数为:单层装药为3条,装药长度为1.2 m,药量合计为27.0 kg,最佳漏斗半径为1.64 m,抵抗线为1.92 m,分层崩矿高度为2.4 m,孔网参数为3.0 m×2.8 m;炸药单耗为0.39 kg/t。     

铜绿山矿井下深孔爆破孔网参数数值模拟研究

针对铜绿山矿大直径深孔落矿工艺中出现的大块落矿、采场漏斗堵塞、超爆超采等现象,借鉴其他矿山的生产实践经验,提出采用小孔径和小药量的爆破方案,并通过ANSYS/LS-DYNA软件对165,127,110 mm三种不同直径炮孔不耦合装药结构简化模型进行了数值模拟。通过观察模型中单元有效应力的分布和传播规律,并在岩石材料中添加失效准则关键字,观察爆炸漏斗的窿形,得出各直径炮孔的最佳孔网参数。     

大直径深孔爆破参数优化研究

针对地下大直径深孔爆破存在的块度不均、超采超爆、边帮控制不佳等问题,在影响爆破效果的主要因素进行理论分析的基础上,采用ANSYS/LS-DYNA软件对大直径深部爆破孔网参数和边界孔装药结构进行模拟研究,确定了不同孔径下最佳的孔网参数和边界孔装药结构。将爆破参数优化结果应用于凡口铅锌矿井下大直径深孔爆破现场,取得了良好的爆破效果,研究结果为类似矿山大直径深孔爆破参数优化提供理论依据和和技术参考。     

孟家沟第二次松动大爆破

本文阐述了在孟家沟采区岩石较为破碎、地形变化很大的区域实施大爆破时的设计和施工方法:药包布置采用单双层结合、条形和集中药包相结合,对小抵抗线区段采用大空腔比进行控制,介绍了爆破参数确定的依据。爆后岩石破碎均匀,爆破地震效应远低于爆破安全规程要求,达到了理想的爆破效果。     

巴润铁矿24 m高台阶深孔爆破可行性的数值模拟研究

为分析在巴润铁矿进行24 m高台阶深孔爆破的可行性,运用ANSYS/LS-DYNA软件对采用连续装药结构和孔底起爆方式的24 m和12 m台阶爆破进行了数值模拟,比较分析了两台阶爆破过程中的应力变化规律。研究表明:两台阶爆破时岩石应力变化规律趋势一致,在台阶两个不利位置(底部和顶部)附近监测点的应力水平相当,表明台阶底部和顶部岩石均可产生较好的破碎效果,24 m高台阶爆破在巴润铁矿具有可行性。     

某边坡不同孔间距预裂爆破数值模拟试验研究

某边坡控制爆破采用预裂爆破,为研究不同孔间距预裂爆破装药对边坡爆破开挖效果的影响,通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟和现场试验相结合的研究方法,对不同孔间距工况下的预裂爆破进行数值模拟,并与现场试验进行对比分析,得出采用100mm孔径、不耦合系数为3.13、孔间距为1.0m时,爆破效果最佳,爆破孔间距越大,预缝隙越不明显。     

浅析装药形状对金属材料接触爆破效果的影响

金属材料在军事和民用领域应用广泛,其中不乏需要将其爆破拆除的应用场景,如破除敌军装甲或反恐爆破。由于大部分金属材料具有典型的弹塑性本构特性,以普通钢板为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件对其接触爆破问题进行数值模拟,模拟结果与参考文献中试验结果吻合良好。在此基础上对不同高宽比的棱柱体装药接触爆破进行模拟,得到钢板冲击漏斗和震落漏斗的尺寸及深度与装药高宽比的关系,并得出装药高宽比为2:1时贯穿钢板装药利用率最高的结论。     

基于爆破漏斗试验的采场凿岩爆破参数优化研究

阿舍勒铜矿深部采用大直径深孔爆破落矿,为了提高采场爆破质量,确定适用于深部大直径深孔爆破崩矿的爆破参数。在井下现场开展了单孔系列爆破、宽孔距同段爆破和斜面台阶爆破试验,得出了当前矿岩条件下的药包最佳埋深为0.66 m,最佳爆破漏斗体积为0.42 m~3,最佳炸药单耗为0.37 kg/t,最小抵抗线合理范围为3.19～3.60 m。根据相似理论,对深部采场大直径深孔爆破的参数进行了分析和优化,按照优化后的采场爆破参数进行了工业试验。工业试验取得了良好的爆破效果,采场边界较完整,矿石块度均匀,贫化率仅为5.94%,损失率为3.99%。     

束状孔当量球形药包爆破漏斗的模型研究

束状孔当量球形药包爆破是一种大量落矿的爆破技术,通过综合利用漏斗爆破最优埋深条件及增强爆破中远区破岩作用的束状孔效应,可极大提高爆破作业效率,该项技术在多个矿山开展了大规模应用试验,取得了良好的技术经济效果。开展了不同埋深条件下束状孔当量球形药包爆破漏斗试验,通过三维激光扫描仪精确扫描爆后漏斗体积,建立了束状孔药包埋深与爆破漏斗体积的关系,确定了束状孔爆破药包最佳埋深。通过分析药包埋深比与单位炸药爆破体积的关系特征,采用高斯函数进行了爆破漏斗曲线拟合,得到了爆破漏斗的高斯函数关系式。分析了单位炸药爆炸释放能量、岩石抗拉强度、药包埋深、炸药能量利用率等指标对束状孔当量球形药包爆破作用的影响,为束状孔爆破效果评价提供了定量化表征方法。根据束状孔当量球形药包爆破漏斗试验及漏斗爆破高斯函数模型,开展了4个炮孔及5个炮孔组成束状孔的爆破参数计算,确定了束状孔爆破时药包最佳埋深,为束状孔爆破设计提供了技术参考。     

露天边坡爆破地震效应的模型试验研究

基于量纲分析和相似理论,建立了爆破地震试验的相似比例模型。对装药结构、高程等对爆破地震效应的影响进行了研究。结果表明:集中药包的地震强度普遍高于柱状药包,且其主震频率高于柱状药包;爆破震动具有高程放大效应,其放大程度可用装药量与高程的幂指函数表示。对比单孔爆破时模型试验与现场测试的结果,发现两者在振动波形、频谱及质点振速衰减规律等方面具有较好的相似性。研究结果可为工程现场爆破地震效应分析、防灾减震设计等提供借鉴。