立井大直径中空孔直眼掏槽爆炸应力场数值模拟分析与应用

 为提高立井井筒坚硬岩石段掘进施工的爆破效率,设计在两阶同深桶形直眼掏槽中心布置一个直径100 mm的空孔。根据理论计算和工程实践经验选定掏槽爆破参数,一阶掏槽孔圈径1 700 mm、间距850 mm,二圈掏槽孔圈径2 500 mm、间距650 mm。运用有限元软件LS-DYNA对一阶掏槽孔爆破后的爆炸应力场进行数值模拟分析和爆破参数合理性验证。模拟结果表明：增加的中心大直径空孔能够提高爆炸应力波峰值和延长作用时间,空孔周围岩体中应力波峰值为无空孔时的2.2倍。同时,数值模拟还更直观地表现直眼掏槽时爆炸应力波在空孔处的应力叠加和反射拉伸现象、以及空孔具有的导向作用。在此基础上,进行立井坚硬岩石段掘进深孔爆破现场试验研究,取得在坚固性系数f = 12～17的岩石中平均炮眼利用率达91.7%、爆破块度均匀的良好效果。     

中深孔双螺旋掏槽爆破的破碎机理与设计应用

分析研究了中深孔双螺旋掏槽形式在爆炸冲击波或应力波的作用下，掏槽炮孔爆源附近岩体破碎、破裂的过程及空孔在掏槽爆破中的作用效果。在此基础上提出了中深孔掏槽爆破设计的理论依据，具体给出双螺旋掏槽爆破的设计参数。这种掏槽在三峡工程茅坪溪泄水洞大断面开挖掘进中得到应用     

分层分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆破中的应用研究

主要介绍了复式三角形分层分段直眼掏槽、复式正方形分层分段直眼掏槽以及孔内微差分段直眼掏槽在石灰岩井简爆破中的对比试验情况。结果表明：复式正方形分层分段掏槽在试验井筒中有最佳的爆破效果，并应用现有岩石动力学的成果分析了这一试验结果的原因。此外，试验还表明最佳的炮孔深度接近于井筒的半径。     

切割技术在坚硬岩巷爆破中的应用

本文通过布设空眼对岩层进行剪、切,创造掏槽眼的横向爆破自由面,把掏槽眼的爆破方向由纵向变更为横向,缩短了爆破距离,降低了爆破阻力,提高了岩巷坚硬岩掘进的爆破效果。     

直眼掏槽在岩巷中深孔爆破掘进中的运用

煤矿掘进必须先行,掘进工作围绕“钻得进,爆得脱,装得快,运得走”进行,在解决了“钻得进,装得快,运得走”三个环节中的影响因素之后,本文对全岩巷道采用直眼掏槽技术进行中深孔爆破掘进解决“爆得脱”这一环节进行较为深刻论述,对井下掘进现场采用直眼掏槽技术进行中深孔爆破、矿井组织快速掘进具有较为现实的意义.     

掏槽眼布置在隧道各级围岩施工中的应用

根据煤炭工业钻眼爆破理论，结合隧道实际施工经验，在隧道各级围岩施工中采用不同的掏槽形式，取得了良好的爆破效果，详细说明了掏槽眼布置在隧道各级围岩施工中的应用，以资在隧道施工中参考。     

岩石巷道“多阶段”掏槽技术及应用研究

岩巷掘进速度的关键在掏槽,针对现阶段直眼和楔形掏槽技术的特点,克服深孔掏槽爆破效果差的难题,研发多阶段掏槽技术,以二阶二段为对象进行成腔理论分析,二阶二段掏槽将传统掏槽一次爆破变换为一深一浅两次爆破,改变了掏槽区炸药能量释放的顺序,二阶掏槽夹制力变小,同时中心孔的预裂作用有利于提高二阶掏槽孔的爆破效果;通过模型分析得到掏槽成腔阻力和动力公式,确定槽腔形成应该满足的条件,并从掏槽成腔克服腔壁摩擦阻力和抗拉阻力角度,分析得到一阶掏槽和中心孔先爆破更有利于爆破成腔;建立一阶和二阶掏槽的体积关系公式,确定二阶二段掏槽参数确定公式,提出不同岩性条件下掏槽参数的取值范围,为确定掏槽参数提供参考。工程实践表明,二阶二段掏槽在爆破进尺、炮孔利用率等参数方面明显优于普通的楔形掏槽技术,具有良好的适用性。     

隧道全断面深孔楔形掏槽技术

介绍了隧道全断面深孔楔形掏槽的三种基本形式，并与直眼掏槽形式进行了比较，指出：在实际隧道开挖过程中，三级复式楔形掏槽形式是切实可行的。     

楔形掏槽爆破效果分析及其在硬岩巷道中的应用

为加快岩巷钻爆法快速掘进技术研究,利用LS-DYNA模拟软件对直眼掏槽和楔形掏槽爆破应力波传播及岩体损伤破坏进行对比分析,并在霍州煤电三交河煤矿下组煤胶轮车辅助运输巷进行现场应用。结果表明：楔形掏槽爆破因其槽底间距较近,可以使爆破能量更多消耗在两炮孔之间,而直眼掏槽爆破能量在两帮过度消耗;与直眼掏槽相比,楔形掏槽能够造成两炮孔之间的岩体大范围损伤破坏,有利于岩块破碎抛出;现场应用表明：采用楔形爆破后,炮孔利用率高、大块率低、循环进尺达到2.5 m以上,显著提高成巷速度。因此建议在硬岩巷道爆破掘进时优先考虑楔形掏槽方式。     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

 针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题，在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验，得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果，通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破，炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果，给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距，理论计算掏槽眼的装药长度，并根据双阳煤矿的实际施工情况，给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施，在原有装备水平的前提下，通过调整生产组织，大幅度提高掘进工效，降低掘进成本，取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

质点振动速度与主振频率在爆破监测中的应用

通过分析爆破振动对结构的破坏机理,提出了用质点峰值振动速度和主振频率作为爆破振动的监测方法,并探讨了结构的破坏准则和部分国家的振动安全标准,以及影响爆破的因素,进而对爆破采用有效控制。     

防恐建筑结构抗爆防护分类设防标准研究

针对我国尚未制订建筑结构抗爆防护设防标准,制约建筑结构抗爆设计工程应用的现状,研究了适合我国国情的建筑结构抗爆防护分类设防标准。对已发生典型爆炸袭击事件的规模进行了统计分析,确定了建筑结构的抗爆设防烈度;总结爆炸作用下建筑结构破坏特点,确定了建筑结构抗爆防护目标;基于抗爆设防烈度和抗爆防护目标,提出了建筑结构的抗爆防护等级。将建筑结构进行类别划分,确定了不同类别建筑结构的抗爆重要性等级;考虑主要影响因素,确定了建筑结构的爆炸易损性等级;采用风险分析的方法提出了建筑结构的爆炸风险等级。依据抗爆防护等级和爆炸风险等级,建立了建筑结构的抗爆设防标准。基于建筑结构抗爆重要性等级,提出了建筑结构的抗爆设防类别,进而建立了建筑结构的抗爆分类设防标准。     

高炉脱湿鼓风技术的应用分析

高炉脱湿鼓风技术随着喷吹技术的发展而迅速发展。阐述了高炉脱湿鼓风技术之所以得到发展的原因。介绍了高炉脱湿鼓风的方式 ,分析了各脱湿鼓风方式的利弊 ,以供用户结合自身条件选用     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应与破坏模式

在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土构件和结构的动力响应较之地震荷载和静态荷载作用下要复杂得多。运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型,该模型对钢筋混凝土采用分离式建模,并且考虑了材料的应变率效应和钢筋与混凝土间的粘结滑移。在该有限元模型的基础上,通过对爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱动态响应的数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下可能的破坏模式及其规律。同时,运用参数化分析方法,研究了截面惯性矩、混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率和配箍率等参数对钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应的影响,在数值模拟结果的基础上,分析提出了钢筋混凝土柱抗爆设计时应当注意的问题。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土柱的破坏模式不仅和自身的特性有关,还取决于爆炸荷载的类型。提高柱截面惯性矩和混凝土轴心抗压强度,能够显著降低钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的柱中水平位移,从而提高其抗爆性能。增加配箍     

Frequency comparison of blast-induced vibration per delay for the full-face millisecond delay blasting in underground opening excavation

Responses and damage to the structures subjected to blast-induced vibration are highly dependent on vibration frequency. Understanding the vibration frequency characteristics and its formation mechanism is essential for the safe and economic design of mining and construction blasts. When millisecond delay blasting is used in excavation, a global frequency value of all of the delays of vibrations fails to present a true picture of the vibration frequency characteristics. In the present study, comparisons of frequency characteristics for the blast-induced vibration per delay were first conducted via an underground opening case excavated by the full-face millisecond delay blasting sequence. The results show that if the blasthole geometry and charge structure are kept the same in each blast delay, the frequencies of single-delay vibration signals will decrease as the dimensions of the equivalent blasting vibration sources increase. However, the cutting blast used for the headmost holes inside is an exception, and its vibration frequency is lower than that of the breaking blast outside. It is the authors’ belief that this counter-intuitive phenomenon is caused by the free faces created by the cutting blast for the breaking blast. A small-scale blasting test and the related numerical simulation were subsequently performed to demonstrate this belief. It is found that the vibration frequency from the holes in the free-face blast is higher than that in the confined blast. In terms vibration frequency, therefore, the vibration from the breaking blast is less harmful to structures compared to the cutting blast for a certain velocity, and decreasing the burden of breaking blastholes is beneficial to reduce the vibrational damage of structures.     

The behavior of top and seat bolted angle connections under blast loading

Abnormal loading generated by blast or impact may cause local damage in a building that may evolve to affect the whole structural system. Therefore, structures have to be designed to prevent such disproportional consequences. Connection is an important contributor to ductility and robustness of the structural steel systems in mitigating such consequences. Considering this importance, finite element analysis is used in this paper to study the behavior of top and seat bolted angle connections under blast loading. The two frequent angle connections including top and seat angle bolted connections with and without web angles are studied using the ANSYS finite element software. The finite element models are verified by comparing the predicted results obtained from the models and the values measured in the experimental tests. Simplified blast loading is then applied to the verified connection models and the behavior of these connections under blast loads is evaluated with the connection critical areas being determined. The connection failure modes as well as the applicability of the connection under blast loading are briefly discussed.     

起爆方式对条形药包爆炸应力场的影响分析

爆炸应力场分析是条形药包爆破作用机理研究的一个基本问题。爆轰波沿装药轴线方向的传播是影响条形药包爆炸应力场特征的重要因素。综合采用Starfield 迭加法与动力有限元法,建立条形药包爆炸应力场数值分析模型。该模型利用Starfield 迭加原理实现爆轰波沿装药轴线的传播,并采用动力有限元方法分析条形药包爆炸在介质中激发的应力场。结果表明:起爆点数量与起爆点位置对条形药包爆炸应力场有重要影响;在实际工程中,合理安排起爆点的数量及位置、缩小条形药包完成爆轰的时间有利于改善爆破效果。     

抗爆门抗爆性能实验研究

抗爆门结构设计尚无现成设计标准、规范可循,设计结果可能会出现安全性不足或过于保守等情况。对抗爆门试件采用等效荷载法进行设计并对其抗爆性能进行了实验,通过测试作用于试件上的冲击波压力荷载和试件在冲击波压力荷载作用下的动态应变,研究了抗爆门试件在爆炸冲击波压力荷载作用下的抗爆性能和动力响应特性,供抗爆门设计参考。     

Effect of blast-induced vibration on existing tunnels in soft rocks

In urban areas, it is common to excavate rocks adjacent to existing tunnels. Excavation of rock ground is commonly carried out using the drill and blast method which may cause blast-induced damages to the existing tunnels. In this case securing the safety of the existing tunnels is one of the main issues, and the possible effects need to be evaluated. Empirical approaches using the velocity formulae are frequently adopted to evaluate the influence of the blast-induced vibration. This method cannot, however, appropriately consider various influencing factors on vibration and basically needs to be validated using the trial blast in the field. In this paper, attempts to identify the effect of blast-induced vibration on the immediately adjacent tunnels are made, and a preliminary guideline for evaluating the protection zone for the blast vibration is proposed. A numerical method is adopted for the dynamic modeling of a tunnel in soft rock. A two-dimensional blast load is evaluated by modifying the detonation pressure formula based on the results of field tests. Tunnel behavior due to the blast-induced vibration is investigated in terms of particle velocity, displacement, and stress of the linings. A guideline for the blast protection zone is proposed based on a parametric study on blast location, tunnel depth, and the amount of explosives.     

复杂环境下的硐室爆破初探

分析了硐室爆破对周围设施可能造成的危害，根据周围的地质，地形条件对爆破方案进行了周密的设计，采用了多药室微差起爆的方法，完全达到了预定的爆破效果。