含空孔直眼掏槽爆破效果分析模型

直眼掏槽是隧道掘进深孔爆破中的关键技术 ,炮孔深度对掏槽爆破效果有重要影响。本研究通过建立槽腔内抛体运动的二相流力学模型 ,揭示了炮孔深度影响掏槽效果的物理本质 ,阐述了炮孔深度对掏槽效果的影响规律 ;为含空孔直眼掏槽爆破参数设计提供了依据。理论分析结果与工程实践相吻合。     

硬岩巷道深孔掏槽数值模拟与试验研究

为解决硬岩巷道深孔掘进爆破受岩石夹制作用大、爆破效率低、循环进尺小、采掘比例严重失调等问题,采用LS-DYNA软件数值模拟和模型试验方法对深孔直眼掏槽爆破进行分析,包括四角九孔掏槽、双空孔菱形掏槽和复式筒形掏槽。根据岩石爆破破碎理论及柱状药包理论,对上述深孔直眼掏槽过程进行数值模拟,通过对三种深孔直眼掏槽的不同时刻应力云图和有效应力时程曲线的分析,比较高应力大小和高应力持续时间,得到药包起爆后的应力传播规律和空孔应力集中现象。结合在查干敖包铁锌矿进行现场试验,比较炮眼利用率、炸药单耗等指标,得到复式筒形掏槽为最优设计方案。     

大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应研究

为了探明大直径中空孔直眼掏槽爆破的力学机理，采用理论分析和数值模拟方法研究了大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应。建立了空孔应力集中效应的力学模型，基于弹性力学和波动力学理论阐明了空孔应力集中效应的力学机理；开展了典型工况下大直径中空孔直眼掏槽爆破的数值模拟，并基于应力波传播、岩体损伤和岩体第一主应力峰值等结果分析了空孔的应力集中效应。研究结果表明：空孔应力集中效应主要源自孔洞应力集中效应和应力波叠加效应；大直径中空孔直眼掏槽爆破过程中，应力波在空孔壁处发生反射并与入射波产生叠加，叠加多位于空孔邻近区域以及掏槽孔间区域；岩体损伤程度较高的区域主要为掏槽孔周边、空孔周边以及相邻掏槽孔与空孔形成的三角区域，掏槽孔周边以外的损伤区域与应力波叠加区域基本对应；空孔附近存在显著的应力集中效应，且距空孔壁越近的位置应力集中效应越明显。研究成果拟为隧道工程大直径中空孔直眼掏槽爆破设计提供理论基础。     

立井深孔直眼掏槽大直径中心空孔作用分析和参数计算

为提高立井基岩段掘进爆破效率,改善破碎块度,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探讨深孔直眼掏槽大直径中心空孔的作用机理。理论研究表明:空孔为装药掏槽炮孔提供了一个与其相平行的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间,加大了爆炸应力波的反射拉伸作用,空孔的存在造成了槽腔岩石中的拉应力集中,从而增大了岩石中的拉应力作用强度,引起槽腔中裂隙的进一步扩展延伸,使槽腔内岩石的破裂和破碎更充分。数值模拟结果进一步验证了大直径中心空孔所具有的应力叠加和反射拉伸作用。在此基础上,对空孔与装药孔间距的合理取值进行了理论分析计算,中心空孔应处在掏槽孔形成的爆破裂隙区之内,并选用较大的松动爆破作用指数进行设计。     

炮孔填塞对爆破作用效果的研究

利用爆破理论和应力波理论,对炮孔填塞物的作用机理及其在炮孔中运动过程进行了分析,推导了炮孔填塞长度的计算公式,并对合理炮孔填塞长度的选取进行了现场试验。试验结果表明了理论分析的正确性,可为爆破实践提供理论依据。     

炮孔填塞对爆破作用效果的研究

利用爆破理论和应力波理论,对炮孔填塞物的作用机理及其在炮孔中运动过程进行了分析,推导了炮孔填塞长度的计算公式,并对合理炮孔填塞长度的选取进行了现场试验。试验结果表明了理论分析的正确性,可为爆破实践提供理论依据。     

爆炸载荷下空孔缺陷与爆生裂纹扩展行为研究

空孔在岩石巷道直眼掏槽爆破中具有重要作用,为研究空孔及其缺陷在爆炸荷载作用下的扩展行为和作用机理,以PMMA代替岩石材料,利用预制裂纹代替空孔缺陷,借助动态焦散线系统和理论分析为手段,研究不同间距下空孔、空孔处预制裂纹、爆生裂纹动态扩展规律及机理,分析不同"径距比"与掏槽效果的关系。研究结果表明:在装药量一定的情况下,随着炮孔与空孔距离的变化,爆生裂纹扩展距离呈现递增而预制裂纹扩展距离呈现递减的趋势,但都存在极值;当炮孔与空孔距离较小时,爆生裂纹和预制裂纹扩展及相互作用最复杂,爆生裂纹扩展经历由压缩应力波为主,表现为直线的前期扩展;由空孔处发射应力波和压缩应力波共同作用下,爆生裂纹偏离炮孔与空孔连心线的中期扩展,以及由空孔应力集中区作用使爆生裂纹向空孔方向偏移的后期阶段;预制裂纹扩展经历由空孔处应力集中作用下,表现为直线的前期扩展,以及由爆生裂纹处反射拉伸波作用使其向爆生裂纹发展的后期阶段;当炮孔与空孔距离较大时,反射应力波及应力集中效应对爆生裂纹和预制裂纹扩展在减弱,爆生裂纹与预制裂纹扩展行为仅有前期直线扩展阶段。"径距比"的大小对爆破效果影响较大,直眼掏槽爆破应以最优"径距比"作为掏槽爆破参数设计的依据。     

渐进螺旋掏槽炮孔长度与装药长度的理论计算

为确定渐进螺旋掏槽炮孔长度与装药长度的参数,通过引用在小破裂角条件下的装药量计算公式,结合一般炮孔爆破所需要的每米装药量计算公式,选择合理线性装药密度;进而根据柱状装药破岩等效抵抗理论,运用利文斯顿爆破漏斗理论以及线装药密度,定量的给出了渐进螺旋掏槽爆破装药孔孔深的理论计算公式;同时分析讨论了堵塞长度.     

菱形楔形混合掏槽爆破的数值模拟研究与应用

为了提高隧道在坚硬岩石条件下深孔爆破的掘进效率,首先提出了菱形楔形混合掏槽技术,计算了掏槽爆破技术参数;然后采用数值模拟研究了混合掏槽的爆破成腔过程及应力波的传播规律,实现了槽腔过程的可视化,并提取了关键部位的有效应力峰值;最后进行了现场应用试验。研究表明:该掏槽方式形成了多级多段掏槽,增加了爆炸应力波对坚硬岩体拉伸压缩破坏的次数,有利于破碎坚硬岩石;菱形掏槽炮孔侧面单元的有效应力峰值上下波动小,能量分布平均,能减弱炮孔过长引起的岩石夹制作用,形成稳定成型的槽腔;经测试,平均炮孔利用率达到了94%,验证了菱形楔形混合掏槽爆破参数的合理性。     

立井深孔直眼分段掏槽破岩作用和参数设计

本文通过对深孔装药分段爆破作用特性的分析，探讨了立井深孔直眼分段掏槽爆破的破岩机理，并比此为基础在理论上提出直眼分段掏槽爆破参数的设计计算方法。     

单自由面垂直炮孔爆炸作用的数值模拟

为了考查无空孔直眼掏槽爆破参数 ,采用数值模拟方法研究单自由面垂直炮孔的爆炸作用问题。数值模拟结果表明 ,在堵塞条件一定时 ,单自由面垂直炮孔爆破漏斗与装药长度无关。对于本算例所选取的炮孔参数、装药参数和岩石参数 ,爆破漏斗深度约为1～ 2m ,是孔径的 2 5～ 5 0倍。     

炮孔堵塞长度对爆破效果的影响研究

在爆破工作中，炮孔堵塞的效果对爆破工作的效果与安全有很大的影响，为了提高爆破效果、降低爆破成本，确定炮孔堵塞的最佳长度很有必要。结合爆轰波理论和理论力学，采用理论分析与LS-DYNA数值模拟相结合的办法，进行炮孔堵塞长度对爆破效果影响的研究，并通过现场进行验证。研究结果表明：炮孔深度在0.6～1.4 m时，最佳的炮孔堵塞比例为0.38～0.54,且随炮孔深度的增大而减小，炮孔深度在1.6～2.4 m时，最佳的炮孔堵塞比例为0.36～0.38;炮孔深度超过1.2 m,同时炮孔堵塞长度≥1/2炮孔深度后，存在炮孔堵塞过长效应导致爆破效果不佳。径向不耦合系数R对炮孔的最佳堵塞长度具有显著的影响，当R≤1.8时，最佳炮孔堵塞长度随着R的增大而减小，当R>1.8时，最佳炮孔堵塞长度不随R改变。在大同王村煤业有限责任公司8107顶回风巷进行了现场试验，分别对1.2 m和2.2 m的掏槽孔以及2.0 m的辅助眼进行试验，炮孔的最佳堵塞长度分别为50 cm、90 cm和80 cm,与理论计算、数值模拟的结果相吻合。     

花岗片麻岩地区小断面巷道掏槽爆破技术研究

为了获取在花岗片麻岩体内进行小断面巷道开挖最合理的掏槽方式,分别设计了垂直楔形掏槽、三角柱形掏槽和双空孔菱形掏槽3种掏槽方式,并各进行了3次现场爆破试验。试验结果表明:采用双空孔菱形掏槽方式最合适,平均循环进尺为1.78m,平均炮孔利用率可达89.2%,爆堆集中、爆碴块度小且均匀。     

直眼掏槽破岩过程模拟与空孔效应分析

基于空孔直眼掏槽的基本形式,运用三维有限元软件LS-DYNA,模拟了槽孔与3种不同直径空孔的动态破碎贯通过程,得到了直眼掏槽爆破应力分布规律.模拟结果表明:空孔在掏槽爆破中提供初始自由面,对槽腔岩石破碎具有导向作用;通过3组模型破岩过程的对比,可以清晰的看出空孔直径越大,破岩过程的拉伸破坏区域和压缩破坏区域越明显.进一...     

煤矿硬岩巷道掘进大直径炮孔爆破试验研究

增大药卷直径可提高炸药爆速,配以较大直径炮孔爆破能够增强岩石的破裂和破碎。为了提高煤矿硬岩巷道掘进爆破效率,在液压凿岩台车施工巷道首次进行大直径炮孔和大直径药卷中深孔爆破试验研究,同时对各段雷管起爆延期时间进行优化,其中第2段雷管的延期时间由原先的25 ms增加至50 ms,目的是使掏槽爆破后岩石有足够的时间破碎、运动和抛掷出槽腔,形成新的自由面。并配用底部集能装药掏槽爆破技术和水垫层周边光爆装药结构,爆破试验取得了良好的效果。     

水炮泥合理填塞长度的试验研究

分析了炮孔装药爆破时水炮泥的受力情况,利用爆破理论和应力波理论,对水炮泥填塞作用机理及其在孔内的运动规律进行了分析。基于水炮泥填塞的模型试验,通过对水炮泥合理填塞长度的选取进行试验研究,并对试验模型表面和底面裂纹扩展情况作统计分析,得出了合理的水炮泥填塞长度为7.0~8.5 cm,根据BCM模型,认为裂纹扩展至自由面的时间为合理的破岩时间,由此建立了合理的填塞长度计算公式,计算得出的合理填塞长度为7.75 cm。最后将实验值与理论计算值进行对比分析,试验值与理论计算值较吻合,证明了试验模型具有一定的合理性。     

基于岩石爆破损伤的炮孔布置优化研究

为改善焦家金矿巷道掘进爆破效果,采用数值模拟方法对爆破方案中的炮孔布置进行优化。利用ANSYS/LS-DYNA建立2组掏槽及光面爆破数值模型并进行计算,获得了爆破过程中岩石产生的损伤,通过损伤因子D对爆破效果进行评价。结果表明:空孔有利于掏槽孔间岩石的破碎,使各个掏槽孔产生的空腔连成片;比较外圈掏槽孔间距为90 cm、100 cm及110 cm时的掏槽效果,当间距为100 cm时所形成的掏槽空腔范围大且相互连通;分析光爆孔间距为50 cm、60 cm及70 cm时的爆破效果,发现随着孔间距增大,炮孔连线间的损伤程度减小,连线间的损伤区由贯通变为不贯通,最后确定光爆孔间距为60 cm。将优化后的爆破方案用于现场试验,取得了较好的效果,说明根据岩石损伤演化规律对炮孔布置进行优化是可行的。     

渐进螺旋掏槽炮孔间距的理论计算

为确定渐进螺旋掏槽炮孔间距,通过破碎半径、膨胀余量、破碎类型和最优抵抗线4种不同的首爆装药孔与空孔距离计算方法的分析比较,得出合理的首爆装药孔与空孔的距离,进而采用后续装药孔的最优抵抗线原理,结合图形分析的方法来确定后续装药孔的合理抵抗线及与空孔的间距,从而实现渐进螺旋掏槽炮孔间距的理论计算,同时得到装药孔的数目的和位...     

利用爆炸水雾抑制露天爆破粉尘的试验研究

露天深孔爆破粉尘量大、污染范围广,研究高效合理的爆破降尘技术是绿色矿山建设的当务之急.论文通过现场试验,揭示露天深孔台阶爆破的粉尘来源主要有:炮孔填塞物冲孔、岩石破裂及粉碎和临空面抛散三个部位,粉尘产量与地下水、岩性、爆破方式密切相关.为此,有针对性地设计了水袋封堵炮孔、爆区顶面和抛掷前方水袋爆炸成雾的立体水雾降尘模型...     

煤系地层隧道石门揭煤爆破掏槽优化研究

针对目前煤系地层隧道石门揭煤爆破掏槽技术最优参数确定复杂的难题,以西藏拉泽公路圭嘎拉隧道为研究对象,采用理论分析确定该隧道石门揭煤断面掏槽形式采用中空孔直眼掏槽,并分析了其中空孔的三种空孔力学效应;采用数值模拟试验方法建立了隧道石门揭煤直眼掏槽计算模型,从石门揭煤掏槽效率、揭煤深度和煤层动力响应等方面对不同掏槽参数展开...