露天煤矿高台阶爆破装药结构数值模拟分析

为优化露天煤矿高台阶爆破装药结构,对现有高台阶爆破装药结构进行调查,结合矿区的地质特征、岩体构造、岩石的物理力学特性及装载设备等方面,分析得出不同的方案。根据理论分析结果,采用ANSYS/LS-DYNA软件进行爆破数值模拟。结果表明,高台阶爆破采用空气间隔装药优于连续装药,取得较高的经济效益。     

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。     

单向荷载下不耦合装药预裂爆破效果研究

为研究预裂爆破效果与不耦合系数及单向荷载的关系,以某矿新设回采工作面的现场试验为背景,简化地应力为竖直方向上的单向荷载,运用LS-DYNA软件对直径为73、89、94、104、130 mm的炮孔进行预裂爆破数值模拟,分析了预裂爆破裂隙扩展过程、单向荷载对裂隙扩展的影响、预裂效果与不耦合系数的关系。结果表明:在垂直于炮孔轴向的单向荷载作用下,爆破粉碎区和主裂隙长度不受其影响,对尖端裂隙可实现裂纹二次扩展;不耦合装药系数在1.14～2.03时,形成粉碎区所耗能量低于爆炸总能量的20%;综合炸药能量利用率和预裂效果,不耦合系数取1.63左右时,预裂效果最佳。     

基于ANSYS的耦合装药系数对煤层预裂爆破增透效应数值模拟

为研究不同耦合装药系数条件下,深孔预裂爆破对煤层增透的效果,利用ANSYS/LSDYNA建立了4组不同耦合装药系数的爆破模型并进行模拟;得出裂隙发育图、应力云图及x方向的应力时程图。分析结果得以下结论:耦合系数K=1.5时的裂隙扩展长度较K=1.0时长;不耦合装药结构使有效应力分布更均匀,随着耦合装药系数的增大,有效应力范围减小,均小于完全耦合时的情况;适当增大耦合装药系数,可提高能量利用率,增透的效果更好,继续增大耦合装药系数,则裂隙不向控制孔延伸。     

烟囱爆破方案的数值模拟

介绍了烟囱爆破拆除数值模拟的基本原理和基本方法,利用ANSYS/LS-DYNA大型非线性有限元程序模拟烟囱的爆破拆除方案并进行分析对比研究。模拟过程和对比分析结果与其它文献的理论分析非常接近,指出在条件允许情况下,优先考虑定向倒塌,再选择折叠倾倒和原地坍塌等其他爆破方案。     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体的裂隙常常会影响爆破效果。为探明竖直裂隙对岩体爆破效果的影响,采用有限元分析软件ANSYS/LS－DYNA分别模拟了无裂隙岩体、竖直闭合裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm)、张开度为0.5单元竖直充填裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm),对其有效应力等值线图、有效应力时间历程曲线、损伤范围进行分析。结果表明：相比于完整岩体,无论是闭合裂隙还是充填裂隙,在同时刻的有效应力作用范围均有显著的下降;相对于无裂隙岩体充填裂隙爆破损伤范围减小了40 cm,损伤范围降低了20％;闭合裂隙相对于充填裂隙应力减少的慢些,爆破损伤范围相对无裂隙岩体减小了0~40 cm,损伤范围降低了0％~20％。     

轴向不耦合装药爆破应用研究

轴向不耦合装药是一种有效的爆破装药技术。以往研究显示,轴向不耦合装药在减少炸药用量同时,能够改善爆破效果。为了取得良好效果,轴向不耦合装药必须采用适合的爆破参数。采用数值模拟及现场试验,研究了轴向不耦合装药的间隔位置及间隔长度对爆破效果的影响,并探讨了合理参数范围。该研究结果可以为工程爆破施工提供参考。     

基于ALE算法的单孔台阶爆破数值模拟研究

岩石在炸药爆炸荷载作用下,其瞬态破坏过程难以用现有的技术进行有效的监测。为研究在台阶爆破中岩石的破碎及抛掷过程,采用LS-DYNA建立单孔台阶爆破三维数值计算模型,通过ALE算法并结合流固耦合定义岩石和炸药的接触,模拟炸药在炮孔内爆炸的全过程。分析了炮孔内炸药的爆轰过程及其压力极值分布、岩石裂纹的形成和拓展的宏观现象、岩石的块度分布及其抛掷过程。模拟计算结果显示,炮孔粉碎区半径为装药半径的3.9倍,坡面破碎岩石的最大抛掷速度为73.8m/s。采用ALE法模拟单孔台阶爆破,其爆破效果与现有工程实际相吻合,可以为工程爆破参数的设计和优化提供参考。     

露天含水炮孔台阶爆破数值模拟与分析

为了改善晋宁磷矿因孔内积水而导致爆破效果不理想的情况,在单孔药量与药包埋深不变的情况下,只改变孔间距和排间距,利用LS-DYNA建立了孔间距为5、6、7 m,排间距为3 m和4 m的6组计算模型,并通过LS-Prepost进行分析。结果表明:改变台阶爆破的孔间距与排间距均改变了爆炸应力波的叠加效果,孔间距、排间距的大小存在临界值,低于临界值时选取单元有效应力值增幅较小,综合考虑单元最大有效应力,建议采用孔间距为600 cm、排间距为400 cm的孔网参数。将数值模拟所得孔网参数应用于现场爆破工程,统计分析发现大块率较改进前下降20.6%,爆堆松散程度良好,块度适中,炸药单耗由原先的0.33 kg/m³下降至0.25 kg/m³。     

利用数值模拟技术优化光面爆破炮孔间距

利用西石门铁矿的基本岩体力学特性,通过有限元数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA对光面爆破周边眼的耦合装药爆破过程进行模拟,在能对岩石正常崩落的同时尽可能减小对围岩的扰动,得出了较为合理的周边眼的炮孔间距为0.6 m,提高了光面爆破的效率。     

不同水量下不耦合装药混凝土试件爆破对比分析

为了研究不同水量条件下预裂爆破破坏机理,基于现有的爆破理论,对空气和水不耦合装药爆破进行了理论分析,得出空气和水不耦合装药的孔壁初始压力。在此基础上,应用LS-DNAY(非线性有限元)动力学分析软件,建立三维双孔不耦合装药爆破模型,分析在相同不耦合装药结构条件下,不同水量炮孔孔壁初始压应力;并依据Von Mises破坏准则,分析了炮孔连心线上的有效应力变化过程。在理论和数值模拟的基础上,进行混凝土试件不耦合装药爆破试验。结果表明:在相同的装药条件下,炮孔中水量越少,炮孔壁处产生的初始压力越小,炮孔连心线上的有效应力越小;预裂面平整度越好;同时空气和水混合不耦合装药时,空气部分的预裂面平整度优于含水部分。     

地应力对岩体爆破影响的数值模拟

将无限大岩体内柱状药包爆破简化为平面应变问题,基于双线性随动硬化屈服理论,采用ANSYS/ LS-DYNA对爆破过程进行模拟,研究垂直炮孔方向的双向地应力场对裂纹扩展规律的影响。模拟结果表明：双向等压下,裂纹区形状为圆形,其面积随地应力增大而非线性减小,但裂纹密度增大,给出了裂纹区面积与压应力之间的定量关系;而双向不等压情况下,裂纹区形状为近似椭圆形,长轴出现在较大压应力作用方向,短轴出现在较小压应力作用方向,在较小压应力不变的情况下,随着较大压应力增大,长轴先增大后减小,短轴减小,裂纹区面积先增加后减小,呈非单调变化。     

层状岩体台阶爆破数值模拟研究与工程应用

对层状岩体爆破中岩层倾向与台阶坡面角度之间的关系进行了分析,且利用有限元分析软件ANSYSLS-DY-NA2D,对岩层倾向与台阶坡面角度的不同空间位置关系情况下的爆破进行了数值模拟,发现当岩层倾向与台阶坡面垂直时为爆堆推进方向的爆破效果最优。进行了现场工程对比试验,证明当岩层倾向与台阶坡面垂直时,大块率最小,仅为2.14%,爆破整体效果良好。     

集团装药浅层水中爆炸数值模拟技术

探索了基于ANSYS／LS-DYNA进行集团装药浅层水中爆炸数值模拟的建模-求解-后处理过程，通过计算，对压力时程图、冲击波传播过程、水底变形形态进行了探讨，发展了水中爆炸问题研究的一种新手段。     

双向荷载下不耦合装药对石灰岩预裂爆破的影响研究

为研究石灰岩在双向荷载不耦合装药情况下,岩石预裂爆破效果,采用LS-DYNA模拟软件对直径55 mm的炮孔数值模拟,以吕梁永宁煤矿10204运输巷、10206运输巷的现场试验为背景,解释岩石破裂时所产生裂隙扩展进程,对比不同双向受力对破裂时所产生裂隙扩大的影响,不耦合系数对于破裂时所产生裂隙扩展影响。结果表明：粉碎区耗能约为15%,在不耦合系数1.51～1.97时,贯通裂隙长度呈现先增大后减小的情况,在双向荷载不耦合装药的情况下选取不耦合系数1.67为最佳。     

束状孔爆破作用数值模拟研究

束状孔当量球形药包爆破技术是大直径深孔采矿法的一个发展和延伸,与传统的单孔相比,能提高炸药能量利用率,改善爆破效果。本文采用ANSYS LS-DYNA软件模拟束状孔和等效单孔爆破作用过程,证实了束状孔在爆破近区过粉碎程度低,中远区能量较单孔大,整体爆破效果比单孔好。     

煤岩定向断裂控制爆破数值模拟

针对单孔定向断裂爆破初期岩体的破坏过程进行了数值模拟研究。主要研究了聚能管装药结构下炸药起爆后爆轰波在聚能管中的传播过程,以及不同耦合系数、不同管壁厚度对岩体初期破坏的影响。结果表明:采用不耦合系数为1.67,管壁厚度为1 mm时,可以取得较好的聚能效果,不耦合系数过小,以及管壁过薄均不利于能量的汇聚;同时解释了大量的小比例模型实验中岩体多向劈裂现象产生的原因,聚能管作用岩壁过程中的X形应力集中分布以及过小的模型带来的单元尺寸效应,是导致小比例模型实验中岩体多向劈裂破坏的直接原因。     

单孔爆破振动不耦合效应试验研究

单孔爆破是各种爆破技术研究的基础,通过改变不耦合系数1.0~1.7,对距炮孔中心不同距离进行爆破振动测试,研究了单孔爆破振动的不耦合效应。不耦合装药能够显著地降低振动速度峰值,相同耦合系数条件下爆破振动速度随着距离增加而成指数衰减,在相同距离时最大降振率可以达到80%。在单孔爆破振动测试试验基础上,给出了不耦合系数与振动强度及距爆源距离的关系。     

单孔爆破振动不耦合效应试验研究

单孔爆破是各种爆破技术研究的基础,通过改变不耦合系数1.0~1.7,对距炮孔中心不同距离进行爆破振动测试,研究了单孔爆破振动的不耦合效应。不耦合装药能够显著地降低振动速度峰值,相同耦合系数条件下爆破振动速度随着距离增加而成指数衰减,在相同距离时最大降振率可以达到80%。在单孔爆破振动测试试验基础上,给出了不耦合系数与振动强度及距爆源距离的关系。     

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。