水介质不耦合装药爆破岩石破坏范围的研究和应用

根据水中爆炸理论和爆炸应力波理论,探讨了水介质不耦合装药爆破孔壁初始冲击压力和岩石内的动态应力分布,并以强度理论求算出了炮孔周围岩石中粉碎圈和裂隙圈的范围。在某立井掘进爆破中依据炮孔周围裂隙圈半径理论计算的结果进行掏槽炮孔布置参数设计,从工程实践上进一步验证了炮孔水介质不耦合装药爆破时岩石破坏作用范围理论分析的正确性。     

基于炮孔不同耦合介质的孔壁爆炸载荷及比能时间函数分析

为从炮孔装药耦合介质的选取上改善爆破效果和控制爆破振动危害,应用爆炸力学的相关理论建立耦合装药、不同耦合介质（水、空气、泥土）装药条件下孔壁爆炸载荷和透射比能的计算方法,通过MATLAB编程计算得到岩石介质中炮孔孔壁爆炸载荷和透射比能的时间函数并作图比较分析。研究表明：耦合装药时,孔壁爆炸载荷的初始值最大,但是衰减也最快;水不耦合装药时,孔壁爆炸载荷的初始值次之,但衰减速度最慢,作用时间最长;水不耦合装药时,孔壁透射比能量最大,耦合装药时次之;空气和泥土不耦合装药孔壁爆炸载荷与透射比能均较小。因此水不耦合装药提高了能量利用率,更有利于改善爆破效果,但产生的爆破振动强度大、作用时间长,不利于爆破振动危害控制。     

矩形装药在控制断裂爆破中的作用

文中根据实验和数值分析结果,阐述了2号岩石铵梯矩形装药用于小直径炮孔(42mm)控制断裂爆破技术的可能性及合理性;介绍了2号岩石铵梯矩形装药传爆性能和爆炸作用过程的实验结果;探讨了矩形装药孔壁爆炸作用的数值分析方法.     

深孔间隔装药爆破对不同孔壁介质的影响

数值模拟研究了岩石、混凝土和土三种不同孔壁介质深孔间隔装药爆破时的扩孔特征、压力场、应力场、速度场和能量分布及传播衰减规律,还分析了间隔介质(空气和水)和起爆方式等对孔壁介质中冲击波传播规律的影响。研究表明:由于岩石、混凝土和土三种孔壁介质的波阻抗和可压缩性不同,导致爆破后分别形成"狼牙棒"型、"纺锤"型和"圆柱"型三种爆腔。与岩石和混凝土相比,在土体中的扩孔宽度分别提高约60%和约45%,土能缓解孔壁压力和等效应力、降低爆破振动效应、减缓爆炸冲击波的衰减速度和提高能量利用率,而在岩石和混凝土介质中,上述效果的差异性不太明显。与水间隔装药相比,在岩石和混凝土孔壁介质中采用空气间隔装药结构能降低约7%的孔壁压力。在岩石和混凝土孔壁介质中,采用底部起爆方式能够提高炸药的能量利用率,中部起爆方式能够减缓爆破振动效应,而在土体中并不明显。     

深孔间隔装药爆破对不同孔壁介质的影响

数值模拟研究了岩石、混凝土和土三种不同孔壁介质深孔间隔装药爆破时的扩孔特征、压力场、应力场、速度场和能量分布及传播衰减规律,还分析了间隔介质(空气和水)和起爆方式等对孔壁介质中冲击波传播规律的影响。研究表明:由于岩石、混凝土和土三种孔壁介质的波阻抗和可压缩性不同,导致爆破后分别形成"狼牙棒"型、"纺锤"型和"圆柱"型三种爆腔。与岩石和混凝土相比,在土体中的扩孔宽度分别提高约60%和约45%,土能缓解孔壁压力和等效应力、降低爆破振动效应、减缓爆炸冲击波的衰减速度和提高能量利用率,而在岩石和混凝土介质中,上述效果的差异性不太明显。与水间隔装药相比,在岩石和混凝土孔壁介质中采用空气间隔装药结构能降低约7%的孔壁压力。在岩石和混凝土孔壁介质中,采用底部起爆方式能够提高炸药的能量利用率,中部起爆方式能够减缓爆破振动效应,而在土体中并不明显。     

石灰岩在爆炸载荷作用下的破坏机理试验研究

为了探讨岩石在爆炸载荷下的力学特性和破坏机理,采用耦合填塞装药、耦合无填塞装药和不耦合填塞结构模拟了爆炸应力波和爆生气体的不同加载强度,在石灰岩中进行模拟爆破试验,对爆炸应变波及其参数、以及爆破后岩石内部的声波速度进行了测试.基于模拟爆破试验结果,对石灰岩的力学特性和爆破损伤程度进行了分析,得到了岩石在不同爆破条件下的爆破损伤和破坏规律.     

高应变率下岩石本构特性的研究

高应变率下岩石的动态本构关系和力学特性,目前主要是利用SHPB装置等来获得．基于统计学和损伤力学的观点,建立岩石在高应变率下的动态本构模型是进一步研究爆破机理、爆炸应力波传播、爆破参数优化的基础。理论和实验证明,本文推荐的4种动态本构模型与试验结果有较好的一致性,对进一步研究岩石的动态力学性质奠定了基础．     

水不偶合装药爆破时的破岩特征

根据水中爆炸冲击波理论和流体力学理论,分析探讨了炮孔水不偶合装药爆破时孔壁初始冲击压缩作用和由其引起的岩石破坏特征,以及这种装药结构条件下的炮孔准静压力和由其引起的炮孔周围岩石中的准静态应力场。结果表明,不偶合装药系数是影响水不偶合装药爆破作用的主要因素。     

水不偶合装药爆破时的破岩特征

根据水中爆炸冲击波理论和流体力学理论,分析探讨了炮孔水不偶合装药爆破时孔壁初始冲击压缩作用和由其引起的岩石破坏特征,以及这种装药结构条件下的炮孔准静压力和由其引起的炮孔周围岩石中的准静态应力场。结果表明,不偶合装药系数是影响水不偶合装药爆破作用的主要因素。     

高应力条件下爆破振动对岩石破坏研究

文章介绍了爆破振动的检测方法及主要过程,利用爆破振动时频分析得出某质点振动参数,利用动态应力理论将爆破振动对岩石作用转化为动态应力.以大理岩为例分析高应力条件振动波动态应力对岩石的反复压缩卸载过程,并指出在高应力条件下,爆破振动对岩石的破坏作用更加明显.     

岩石深孔梯段爆破侧向破裂范围计算分析探讨

根据爆炸气体等熵膨胀理论和应力波传播理论,推导了孔壁压力计算公式,以及由应力波传播和爆炸气体引起应力状态的计算公式.同时根据现场实际资料,进行了混装乳化炸药在岩石深孔梯段爆破中的侧向破裂范围的实际计算,计算结果对实际工程有一定的参考应用价值.     

岩石爆破损伤模型及评述

岩石爆破损伤模型是将岩石的动态断裂作为一个连续的损伤累积过程来处理,其基本点是建立损伤变量与岩石内微裂纹密度的关系,并预测在爆炸载荷作用下岩石的损伤和破坏过程。在分析研究现有岩石爆破损伤模型的基础上,对模型中损伤变量的定义及有效体积模量进行了评述,并指出了现有岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向     

爆破工程实验教学创新平台构建

针对"爆破工程"实验教学中存在的问题,结合高校和科研院所自身的实际情况,提出了搭建爆破工程实验教学创新平台的思路.通过自主设计研发和引进金属丝电爆炸破岩装置、室内小药量岩石爆破破碎装置、爆破智能专家系统与虚拟仿真系统组合等手段,构建了综合创新平台.主要包括3个模块:非化学反应的爆炸加载、岩石爆破效果的定量评价、现场工程爆破参数自动优化设计及作业仿真.该平台的主要特色在于用金属丝电爆炸代替传统化学炸药破岩,实现了爆炸动载的实验室模拟;确立了室内小药量岩石爆破损伤破裂程度的评价方法;实现了现场爆破施工图表的自动绘制和爆破全过程的虚拟仿真反演.学生利用该平台,开展了非化学反应的爆炸加载破岩试验、不耦合装药爆破破裂程度量化研究、巷道爆破图表自动绘制与掏槽爆破虚拟仿真研究,效果良好.该平台也可用于开展其他创新性实验.     

台阶炮孔排间毫秒延时爆破爆堆形状的计算机模拟

爆堆形状与尺寸是台阶炮孔爆破效果的一种反映.基于沿岩石抛掷方向爆堆剖面轮廓线具有Weibull分布函数曲线特征的假设,并综合考虑炸药爆炸性能与爆破设计参数、岩石(体)性质以及台阶自由面条件等因素的影响,建立了台阶炮孔爆破爆堆形状计算机模拟数学模型.鉴于纯理论分析分析方法尚不能确切反映上述因素与爆堆形状参数之间的关系,该模型的建立采用了理论分析和工程统计检验相结合的方法.对比预测与实测的结果表明,采用此模型预测台阶多排孔微差爆破的爆堆形状,能够基本满足爆破设计工作的要求,利于实现爆破设计的优化.     

不耦合装药爆破孔壁压力的计算（一）

本文结合有关计算耦合装药爆破孔壁压力的流行公式,考虑不耦合装药爆孔特征及药室流场与岩石相互作用特性,推导出不耦合装药爆破孔壁压力随时间变化的关系式,此式可用于集中装药和条形装药爆破孔壁压力的计算。     

基于流固耦合加载技术的DDA方法

针对目前DDA方法尚没有实现对爆炸荷载耦合加载,而常用的两种爆炸荷载等效加载方法又存在不足的现状,在原DDA程序中引入基于空间网格覆盖判断的耦合加载子程序,并用来模拟集中药包爆破。结果表明:基于网格覆盖判断的耦合技术的DDA方法,能体现岩石爆破中爆生气体和爆炸冲击波共同作用;能实现爆生产物气体对周围岩石介质的准确、持续加载;能体现最小抵抗线对爆生气体作用时间的影响;能够较好地对模拟岩石爆破过程中,爆炸产物气体对孔壁的作用,产物气体在裂缝中泄漏时对裂缝的扩张作用,以及抛掷过程中产物气体对岩块的驱动作用。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

综采工作面过断层深孔预裂爆破技术应用研究

为解决辛安矿907工作面开切孔揭露坚硬全岩断层导致采煤机截割困难的问题，采用深孔预裂爆破理论，分析了爆炸荷载对断层的破坏作用，并设计了钻孔直径、钻孔深度、装药量、封孔长度和安全振动控制等爆破参数。运用LS-DYNA软件，开展断层爆破参数数值模拟，计算结果显示，炸药爆炸作用的有效范围约为7 m×22 m×2.7 m,在作用区域内应力叠加的作用下，产生远大于岩石的动态抗拉强度的应力，使岩体破碎。根据模拟结果优化爆破参数，并进行现场试验。试验效果表明，爆破后钻孔壁产生了不同长度和宽度的裂缝，形成了裂缝集中区域，基本达到了深孔预裂爆破破碎岩石的目的。采用深孔预裂爆破技术过断层有效地改善了采煤机作业环境，减少了50%的采煤机截齿消耗。     

水垫层装药爆破作用的探讨

根据爆炸冲击波理论和爆生气体膨胀理论探讨了炮孔中水垫层对孔壁压力的影响。结果表明，水垫层的存在一方面增强了岩石的破碎作用，另一文献又缓冲降低了孔壁上的初始冲击压力，从而改善了爆破效果。