岩石爆破损伤断裂的细观机理

基于现有岩石爆破机理和岩石细观损伤力学,认为岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波的初期动态损伤演化阶段和后期爆生气体作用下的准静态损伤演化阶段,并分别建立了这两个阶段的损伤模型和断理解准则,阐述了岩石爆破损伤断裂的细观理论。     

层状岩体水下裸露爆破的药量计算

水下裸露爆破简单而又经济，但对层状岩体应用较少，本文通过这方面的实践，找出了层状岩体被破坏的深度与炸药量之间的关系，提出了相应的装药量计算公式，并在具体工程实践中得到了验证。     

层状岩体爆破地震效应的测试

某山坡露天石灰石矿的一侧为顺层岩质高边坡,其稳定性是矿山安全的主要问题,而影响边坡稳定的主要因素之一是爆破地震效应。通过该矿深孔爆破振动效应的试验和分析,获得了该矿不同岩性和岩层走向对爆破地震波传播的影响规律,为爆破地震预测和减震爆破设计提供了依据。     

黄麦岭露天矿层状岩体爆破参数优化

台阶爆破是露天矿山开采工艺中的重要环节,爆破效果直接影响到矿山总体效益,针对黄麦岭露天矿层状岩石,结合逐孔起爆技术对台阶爆破参数进行优化,提出了前排孔分层装药,其他各排孔耦合装药的爆破技术。优化后,爆破块度均匀,无根底产生,爆破效果明显改善。     

瓦斯气体在煤体爆破损伤断裂过程中的作用机理研究

利用试验结果、数值计算结果和理论分析结果综合分析了瓦斯气体在煤体爆破损伤断裂过程中的作用机理。煤体爆破损伤断裂过程包括爆炸应力波作用的初始阶段和爆生气体与瓦斯气体共同作用的后期阶段,瓦斯气体在整个过程中具有积极作用,它能增大爆破损伤程度和爆破裂纹扩展速度。在爆炸应力波作用阶段,瓦斯气体的存在能增大应力波峰值和作用时间,降低拉伸相内应力波衰减速度;在爆生气体作用阶段,瓦斯气体参与爆生气体驱动裂纹扩展,随后瓦斯压力场与爆生气体准静态应力场叠加促进爆生气体驱动裂纹的进一步扩展。     

软弱层状岩体中的光面爆破

在太长高速公路的砂岩边坡中实施了光面爆破,从爆破效果看,对于松软、完整性差的岩体,只要参数选择得当,依然可以获得良好的光爆效果。同时,文章分析总结了该地质条件下砂岩合理的光面爆破参数和施工工艺,对同类工程具有一定的参考价值。     

露天矿层状岩体爆破抛掷方向及参数优化

为了优化爆破参数,探究了露天矿层状岩体倾向与爆破抛掷方向之间的关系。以黄麦岭露天矿山为例,进行现场单孔爆破漏斗试验,然后统计爆破后的大块和飞石,绘制爆破漏斗剖面图。最后进行孔网参数的正交试验研究,应用Split-desktop软件记录爆破后的块度分布,确定了最优方案。研究表明,当爆堆抛掷方向与岩层倾向垂直时爆破效果最好。矿石/易爆岩石以及难爆岩石的最优孔网参数分别为5.5 m×3.7 m,5 m×3.5 m。研究成果为露天矿中深孔台阶爆破提供了科学依据。     

岩体爆破破碎的微观机理

利用扫描电镜对三种岩石的岩体及有机平板玻璃的爆破破碎现象进行了观测，对观测结果进行了分析、对比与讨论，分析了爆炸荷载作用下岩体破碎的微观机理。     

层状岩体中拱形巷道拱肩破坏机理分析

将拱形巷道层状岩体简化成悬臂岩梁模型来分析,通过对3层相邻岩体之间受力状态分析,考虑岩层挠曲变形时层与层之间摩擦力的作用,迭代出了每一岩层所受上覆岩层对其压力的大小及其传递关系。求出层状岩体中的水平应力,对每一岩层进行判断并求出破坏的具体位置,认为层状岩体中拱形巷道容易在拱肩处发生垮落。最后通过禾草沟煤矿5#回风大巷的实际情况,验证了这种破坏机理。     

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。     

束状孔爆破增强岩石损伤试验

采用小型爆破试验方法,开展不同束状孔间距、不同当量大孔间距条件下的爆破损伤试验。结果显示,单束孔或单个当量大孔爆破时,药包侧面爆破损伤范围较两端大,且损伤岩石的纵波速度较低。随离药包的距离增加,爆破损伤变量值呈指数下降,当量大孔损伤变量值较束状孔的下降更快。在爆破近区(x<5.56D₀),当量大孔损伤变量值较束状孔的高。在爆破中远区(x>5.56D₀),束状孔损伤变量值较当量大孔的高。束状孔组与当量大孔组爆破时,组间距增加,组间岩石的损伤变量值下降。相同间距条件下,束状孔间岩石的爆破损伤变量值大于或等于当量大孔损伤变量值。束状孔/当量大孔间距1.5 m(16.67D₀)、2.0 m(22.22D₀)时,在组间的爆破叠加破坏作用较单孔损伤变量值增加30%～40%。     

层状盐岩力学特性及蠕变破坏模型

以湖北云应盐矿地下600～700m的含泥岩夹层的层状氯化钠盐岩试件为研究对象,进行常规力学实验和不同应力批次下的单轴压缩蠕变试验,发现层状盐岩是一种特殊的组合软岩,其弹性模量比较少,盐岩层横向变形能力很大.蠕变试验得出:(1)在充分长的蠕变时间内,层状岩盐蠕变的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段显现明显,且加速蠕变阶段持续时间较长;(2)在稳态蠕变阶段出现了夹层内陷和盐岩层外鼓现象.这种不协调蠕变将导致层面的剪切错动.建立层状岩盐蠕变破坏模型,定义层状盐岩蠕变损伤变量为盐岩试件环向拉应变与盐岩的极限拉应变之比,从理论上揭示了夹层与盐岩层蠕变特性的差异而导致盐岩层蠕变破坏机理,较好地解释了夹层首先劈裂破坏,带动盐岩互层张拉裂纹扩展的实验现象.     

坚硬岩石钻眼爆破实践

简要阐述了在巷道掘进中难爆岩石提高炮眼利用率的一些实践,总结了有效对付难爆岩石的一些钻眼爆破方法,对于其他矿山难爆岩石具有一定价值。     

煤和半煤岩巷中深孔爆破参数与全断面一次起爆的研究

主要阐述煤、半煤岩巷中深孔控制爆破参数和全断面一次起爆,确定出合理的装药结构、起爆时差与顺序,获得良好的爆破效果和经济效益。     

锚固硐室在爆炸波作用下的损伤机理

以连续介质力学与损伤力学为基础,建立岩石的拉压动态损伤本构模型,并将此模型嵌入非线性有限元程序LS-dyna中,对锚固硐室抗爆的拉压损伤问题进行模拟。模拟与模型实验结果基本一致,验证了其合理性与正确性。结果表明：锚杆对抗爆加固硐室具有积极作用,锚杆改变损伤发展方向和抑制裂纹的产生,使爆炸波无法穿过密集锚杆在硐室拱部形成损伤,并提高了硐室的抗拉强度。     

倾斜层状围岩变形规律的相似模拟研究

为研究倾斜层状围岩薄矿体在开采过程中上覆岩层的变形破坏规律,以永昌铅锌矿矿体为物理试验模型,通过相似模拟材料试验建立二维地质模型,对在倾斜层状围岩条件下,薄矿体地下开挖后覆岩的变形破坏特征、力学特性和破坏过程进行研究。结果表明,顶板受第一次与第二次开挖影响最大,随着不断地开挖,沿着开挖方向的矿壁不断地变为间隔矿柱,每两次矿体开挖之间水平位移的方向均会发生一次反转;位于矿柱上方的围岩沉降值较小;覆岩水平变形与下沉的方向均指向采空区中心偏下区域;层状岩体易引起弯曲折断破坏;采场覆岩相对下沉增量和水平相对位移增量单调递减。     

深部高应力岩巷快速钻爆施工技术

在新汶矿区地应力测试结果的基础上,分析了深部高应力岩巷快速钻爆施工的难点。基于现代爆破理论、断裂力学、岩体力学,通过实施技术创新,采用CMJ17A全液压凿岩钻车代替传统风钻,提出新型岩石定向断裂控制爆破技术、双空孔楔形-筒形复式掏槽技术,形成了一套深部高应力坚硬围岩巷道快速钻爆新技术。工程实践应用表明,该套快速钻爆新技术,可大大减少钻孔数量以及支护和爆破材料消耗,提高炮眼利用率,改善巷道成形效果和围岩稳定性,提高循环进尺和掘进效率,实现平均月进尺122 m,最高月进尺155 m,达到了深部高应力岩巷“长进尺、高效率、弱扰动、少欠挖、小超挖”的快速钻爆施工目的。     

爆破飞石对逐孔起爆网路安全性影响的研究

逐孔起爆技术在我国很多矿山得到了实践应用,本文通过分析其机理,起爆方式,建立爆破飞石的运动模型,来检验爆破飞石对起爆网络安全性的影响,为逐孔起爆技术在我国露天矿山的进一步推广应用提供参考。