爆炸能分配比值对爆炸应力波峰值的影响

为评价膨胀能Ｅｂ在破岩过程中的作用，进行了爆炸应力波的测定实验，研究了冲击能（Ｅｓ）与膨胀能（Ｅｂ）分配比值的变化对爆炸应力波峰值的影响。实验结果表明，随着Ｅｓ／Ｅｂ比值的增大，原生爆炸应力波的峰值随之增大，而次生爆炸应力波的峰值则相应减小。     

爆炸能分配比值对粉矿产出率的影响

为进一步评价膨胀能（Ｅｂ）在破岩过程中所起的作用，进行了爆破破碎实验，研究了冲击能（Ｅｓ）与膨胀能（Ｅｂ）分配比值的变化对粉矿产出率的影响。实验结果表明，粉矿产出率的变化趋势直接受Ｅｓ／Ｅｂ比值变化的影响，证实了Ｅｂ中的部分能量以冲击加载的形式在破岩过程中起到了一定的作用。     

实验药包爆炸应力波测试技术探讨

用压电晶体压力传感器测定实验药包在介质中产生的爆炸应力波,没有反映冲击能（E_）和膨胀能（E_b）对介质进行加载的实际情况。本文指出电阻应变传感器具备记录压缩相和拉伸相的能力,认为超动态应变测试系统适宜于测定爆炸应力波,并给出了用该系统对爆炸应力波进行测定的结果。     

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。     

水不耦合径向装药对预裂成缝效果影响分析

摘要：为研究空气和水两种介质对预裂爆破的影响,通过LS-DYNA软件,研究不同不耦合系数情况下大理岩HJC本构模型在空气和水介质条件的单孔爆破损伤情况和多孔爆破成缝情况。结果表明：（1）不耦合系数相同情况下,水不耦合装药岩石损伤范围会大于空气不耦合装药。随着径向不耦合系数增大,大理岩在空气不耦合装药和水不耦合装药条件下的损伤范围均逐渐减小这可以有效保护孔壁岩体。（2）水不耦合装药与空气不耦合装药的应力传播规律相同,但水不耦合装药相较于空气不耦合装药,对爆炸能量的利用率更高。（3）针对于本文的岩石条件,得到了最优的爆破参数组,在现场取得较好的预裂爆破效果。     

装药结构对孔壁压力影响的理论探讨

对炮孔耦合装药、空气不耦合装药、水不耦合装药等几种装药结构形式爆破时孔壁的透射压力进行了理论分析,结果表明：同等炸药和岩石条件下,耦合装药,爆轰波直接冲击孔壁,孔壁透射压力最大;水不耦合装药,爆轰波冲击压缩水介质激起水中冲击波,由水将爆炸压力传递给岩石,孔壁冲击压力降低;而空气不耦合装药,爆轰产物则膨胀充满炮孔后再作用于孔壁,孔壁压力最小。且随着装药不耦合系数值增大,孔壁压力降低,空气不耦合装药时孔壁压力下降速率更快。     

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。     

岩石中条形药包爆破动态应变分析

本文采用超动态心变测试系统，实测了小药量条形药包存岩石模型中爆炸产生的应变波，对测试到的耦合装药加载条件下介质中区产生的轴向和切向爆炸应变波信号进行了分析。结果表明：在模型中先后形成两个不同的爆炸应变波，第一个应变波平均应变牢较大，反映了压缩应力波的特征；轴向应变波平均应变率比切向应变波平均应变率大。实测结果为进一步正确认识爆破破岩机理，提供了新的实验依据。     

裂隙岩体不耦合装药爆破技术研究

武钢乌龙泉矿地质条件复杂，岩体中裂隙较多。在生产爆破过程中，大块率和粉矿率都较高。为解决这个问题，本文提出采用不耦合装药爆破技术。本文首先探讨了不耦合装药的爆破作用，从增加应力波作用时间、降低作用在炮眼壁上的冲击压力峰值和增大应力波传给岩石的冲量三个方面分析了它改善爆破效果的原理，然后在乌龙泉矿进行了现场工业试验，通过比较耦合装药和不耦合装药的爆破效果和技术经济指标，得出不耦合装药不但可以降低大块率和粉矿率，取得较好的爆破效果，而且在经济上也是合理的。     

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。     

爆炸加载下砼的瞬态应变实验研究

RDX药包在砼模型中爆炸，距药包中心80mm处的电阻应变传感器，依次记录到由爆炸冲击能(Es)和膨胀能(Eb)加载，在砼中先后形成的两个不同的径向爆炸应变波。这可能表明，耦合装药爆炸加载作用下，砼经历了两次明显的径向变形；与Eb加载产生的应变情况相比，Es加载产生压应变的持续时间很短，但其峰值明显增大，平均应变率更是增大了约20倍。     

孔底间隔介质对岩体损伤规律研究

为研究孔底不同间隔介质装药条件下,爆炸荷载不同,对岩体损伤、炸药与岩体之间的能量传递影响。利用数值模拟软件ANSYS/Autodyn,基于JH-2本构,建立小比例单孔爆破模型,获取孔底不同间隔介质装药条件下,不同强度爆炸荷载作用下对岩体损伤的影响规律;计算现场混装炸药JWL状态方程,引入台阶爆破模型,获取减少药量,添加孔底间隔介质,对岩石细观损伤、应力变化、能量传递影响规律;借助图像处理手段,对不同装药条件下岩石损伤与破碎块度进行量化处理,对能量传递效果作出评价。研究结果表明：（1）炸药与岩石合理匹配会提高能量传递效率,爆热越高的炸药,释放能量越多,传递到岩石能量也越高。（2）孔底间隔装药条件下,炸药与岩体匹良好,间隔介质为水介质可提高损伤5%,匹配度较差时,水介质可提高损伤12%。（3）当减少药量,改变装药结构,合理添加孔底间隔介质,会达到与连续装药条件下相近损伤效果。研究可为工程设计中连续装药与孔底间隔装药条件下炸药选型提供参考。     

直眼分段掏槽在煤峪口矿巷道掘进中的应用

通过对岩巷掘进小直径中深孔直眼分段掏槽机理和参数的分析,得出分段装药利用其在岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙,增强了岩石的破碎,同时也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系,使更多的能量用于岩石破裂破碎和更少的能量用于碎块的抛掷,可增大槽腔体积,提高掏槽深度,爆堆集中,利用装岩.同时还减少了炮眼数量和炸药消耗,提高了掘进工效.     

不同介质间隔装药爆破数值模拟

为研究间隔介质对间隔装药爆破效果的影响,利用非线性动力分析软件LS-DYNA,建立单炮孔模型并进行模拟。观察水、空气间隔时爆破过程中应力发展,分析孔壁压力的变化,孔口有效应力分布及岩石中应力衰减过程。研究表明:水间隔爆破时,作用在间隔段孔壁上压力比空气间隔时大,但水间隔时岩石中爆炸应力衰减速度更快,当爆心距超过一定范围后,不同间隔介质装药爆破在岩石中产生的应力趋于一致;水间隔爆破时,炮孔孔口处有效应力峰值略小,但其峰值脉冲时间更长,更有利于孔口岩石破碎,降低大块率,改善爆破效果。     

爆破破岩机理动力分析

本文运用岩体动力学原理,分析了冲击波、应力波和爆生气体对岩体的破碎作用,提出了不同区域内岩体的破坏模拟与判据,给出了确定岩体破碎范围的公式。并以2~#岩石炸药为例,估算了中等强度以上岩体爆破时的各种破坏范围,其结果与实际工程基本吻合。     

小直径中深孔爆破直眼分段掏槽机理及参数探讨

通过对岩巷掘进小直径中深孔直眼分段掏槽机理和参数的分析 ,得出分段装药利用其在岩石中的残余应力和大量的爆生裂隙 ,增强了岩石的破碎 ,同时也改善了炸药爆炸能量与岩石破碎的匹配关系 ,使更多的能量用于岩石破裂破碎和更少的能量用于碎块的抛掷 ,可增大槽腔体积 ,提高掏槽深度 ,爆堆集中 ,利于装岩。同时还减少了炮眼数量和炸药消耗 ,提高了掘进工效。     

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。     

柱状装药爆轰方向的研究

针对爆破中提高爆破质量和更好保护周围环境的问题,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,动态模拟柱状装药的爆破冲击过程,从等效应力云图和主应力-时间历程曲线分析,探究柱状装药爆炸中爆轰方向对应力波和主应力的影响情况,得出了柱状装药爆破中可用炸药爆轰方向来调整作用于岩体破碎能量的结论.     

岩石爆破中散装炸药某些特性的重要性

有效的应变波能和有效的鼓胀能是一种炸药的最重要性能。对那些爆炸能损耗于紧靠装药周围的岩石破碎或塑性形变的地方，有效的应变波能的现行计算值是太高了，因为该计算值包括了这种无用能量。对于弱的或多裂隙的岩石来说，有效鼓胀能的现行计算值又太低，因为该计算值没有包括爆炸气体释放的有用能，爆炸气体的压力在100MPa（计算的有效能一般选取的分界压力）和30MPa之间。在计算和预测有效能方面的这些不足导致高估了高压炸药（如乳化炸药）的性能和低估了低压炸药（如AN-FO）的性能。     

水压爆破应力波传播及破煤岩机理实验研究

开展了水压爆破爆炸应力波传播及破煤机理实验研究,采用超动态应变测试系统对模拟煤体中产生的爆炸应变进行了采集分析,研究了水压爆破爆炸应力波在煤体中的传播,根据损伤破坏区域、裂纹形态等爆破效果,研究了水压爆破破煤机理,通过分析水、空气2种炮孔不耦合介质对煤体爆破作用的影响,对比证明了水压爆破煤体致裂效果明显。研究结果表明:煤体首先呈现塑性压缩破坏,在炮孔周围形成粉碎区,粉碎区半径约为炮孔半径的1.5倍;然后呈现脆性拉伸破裂,形成大范围裂隙区,裂隙区半径约为炮孔半径的13倍;最后应力波衰减为地震波,引起煤体质点产生弹性震动,形成爆破松动区。