起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。     

起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。     

三维模型柱状药包爆生裂纹扩展规律研究

利用有机玻璃材料,采用高速摄影和数值模拟方法研究不同位置起爆柱状药包爆生裂纹扩展和损伤破坏差异。研究结果表明,正反向起爆时炮孔周围均产生多条径向裂纹,爆生裂纹面经历了由"密集波纹状→光滑平坦→少量径向微裂隙→密集径向裂隙"逐步转变的过程。正向起爆时,径向裂纹优先产生,并逐渐向模型内部延伸,在炮孔底部产生较大的超深扩展现象。而反向起爆时,底部"圆锥形"裂纹面与炮孔径向裂纹同时产生,炮孔底部裂纹面消耗较多能量,其径向裂纹扩展速度较正向起爆时小,扩展时间也较短,但有利于岩石的抛掷。由模拟结果可知,柱状药包反向起爆比正向起爆爆破损伤区范围大,并且爆破损伤的均匀程度好。因此,在掏槽爆破中,为提高岩石的抛掷效果,应尽量采用反向起爆方式进行爆破;而在松动爆破中,为增加岩石中裂纹的扩展深度,应尽量采用正向起爆方式进行爆破。     

台阶爆破岩石破碎楔块理论及数值模拟研究

在逐排或齐发爆破情况下,一般没有考虑岩石在单个炮孔爆破后产生的空间破碎形态问题。岩石在爆炸作用下产生的空间破碎形态主要受岩石性质,自由面状况、炸药性能等因素影响。逐孔起爆改变了岩石的自由面状况,进而对爆破效果产生了较大的影响。根据露天台阶爆破逐孔起爆条件下岩石动态破碎特征,提出了露天台阶爆破岩石破碎楔块理论,分析了逐孔起爆条件下,体积公式计算炮孔装药量的局限。采用有限元软件ABAQUS/EXPLICT中的CEL方式加载爆炸载荷,并结合混凝土塑性损伤本构(CDP)建立了双坡面三维台阶爆破模型,得到了不同时刻岩体内应力分布云图和裂纹扩展以及损伤演化情况。模拟结果表明:岩石爆破破碎楔块理论更加接近逐孔起爆条件岩石破碎状况,并有利于炮孔装药量计算。     

深孔爆破中不同起爆方式对爆生裂纹的数值模拟

为了分清齐发爆破和逐孔起爆的方式对岩体裂纹的影响,运用LS-DYNA动力有限元分析软件,分别对深孔三孔齐发起爆和深孔三孔逐孔起爆的爆生裂纹扩展机理进行了数值模拟,并描述了深孔爆破时的应力分布云图和裂纹扩展以及损伤演化情况,得到岩体的破碎区和裂隙区的范围。模拟分析结果表明:采用逐孔起爆法使岩石的自由面发生改变,炮孔破坏更为严重,对爆破效果产生很大的影响。并对计算结果进行了分析,对指导工程实践有一定的参考价值。     

深孔爆破中不同起爆方式对爆生裂纹的数值模拟

为了分清齐发爆破和逐孔起爆的方式对岩体裂纹的影响,运用LS-DYNA动力有限元分析软件,分别对深孔三孔齐发起爆和深孔三孔逐孔起爆的爆生裂纹扩展机理进行了数值模拟,并描述了深孔爆破时的应力分布云图和裂纹扩展以及损伤演化情况,得到岩体的破碎区和裂隙区的范围。模拟分析结果表明:采用逐孔起爆法使岩石的自由面发生改变,炮孔破坏更为严重,对爆破效果产生很大的影响。并对计算结果进行了分析,对指导工程实践有一定的参考价值。     

微差爆破的爆生裂纹扩展特性试验研究

以有机玻璃为模型材料,采用新型数字激光动态焦散线实验系统,研究了延时为20μs和40μs的微差爆破爆生主裂纹扩展特性,比较了试件破坏形态和破坏过程的差异,分析了爆生主裂纹扩展过程中的偏转角度、扩展速度和动态应力强度因子等物理量随时间的变化关系。结果表明,延时为20μs的爆生主裂纹的竖向偏移值明显大于延时为40μs的情况。延时时间的不同对爆生主裂纹动态应力强度因子的第一次峰值没有明显影响,但对其第二次峰值影响显著。此外,两个或多个切槽炮孔同向并排起爆会使得爆生主裂纹的扩展偏离切槽方向,影响定向断裂效果,应尽量避免。     

基于CDEM的岩石基坑爆破效果的数值模拟

为探讨延时时间及炮孔间距对岩石基坑爆破破碎效果的影响规律,依托大连地铁五号线虎滩公园站,建立岩体二维数值计算模型,通过连续-非连续数值模拟方法(CDEM)中的JWL爆炸模型及断裂能模型,对岩石基坑开展了爆破过程的数值模拟,并通过应力、振动速度、平均破碎尺寸、极限破碎尺寸、大块率及系统破裂度等指标进行综合分析。结果显示：模型监测点处以拉应力破坏为主导,延时35 ms时应力波叠加效果较好,引起的模型监测点峰值振速较小;随着延时的增大,岩石爆破效果逐渐变差,而当延时为25 ms时,较短的延时不利于应力波的传播和衰减导致爆破效果不佳。监测点处y方向峰值振动速度随着炮孔间距L的增大逐渐减小,岩石爆破效果逐渐改善,而过大的炮孔间距会阻碍应力叠加。炮孔间距6 m时能够有效减少大块率,爆破破碎效果最佳。改变炮孔间距相对于改变延时时间大块率降低了3.2%,系统破裂度提高了3.8%,因此,改变炮孔间距优于改变延时时间的爆破效果。     

岩石介质中双孔爆破效应的数值模拟研究

基于动力分析软件LS-DYNA及Langrange-Euler耦合算法,数值模拟研究了双炮孔同时起爆和微差起爆(微差时间分别为0.05 ms、0.1 ms、0.3 ms和5 ms)时爆炸冲击波在岩石介质中的传播规律和爆破对炮孔周围岩体振动效应的影响。研究表明:双炮孔同时起爆初期,损伤破碎区的扩展类似于单孔爆破;当爆炸冲击波相互叠加后,两炮孔中间纵向单元和药柱内外两侧横向近区单元的压力和等效应力随爆心距的增大而减小,而自由面上单元呈现出先增后减的变化趋势,且在距药柱10 cm外出现内侧单元的压力和应力值均高于外侧;微差起爆可缓解爆破振动和改善爆破效果,以同时起爆药柱完全引爆所需时间0.3 ms为例,当微差小于0.3 ms时,随着微差时间的延长,微差起爆对周围岩体单元的压力和等效应力峰值的降低幅度越大,同时缓解岩体纵向爆破隆起和z方向的振动效应也越明显,但超过0.3 ms后则微差起爆的改善效果受到一定限制。     

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。     

露天采矿矿岩分离爆破技术探索

露天爆破采矿时,矿石与岩石经常混杂在一起。针对此问题,提出应用等时线法分析爆破中岩石的移动方向,将矿石和岩石分别堆积,实现矿岩分离。通过等时线辅助分析软件,便捷地设计炮孔起爆时序,再根据矿山地质及爆破条件确定合理的延时时间,得到较好的爆破方案。工程试验中应用数码电子雷管爆破验证了矿岩分堆的效果,表明这种方法可以实现对岩石爆破移动方向的控制,并使矿岩分离。     

露天采矿矿岩分离爆破技术探索

露天爆破采矿时,矿石与岩石经常混杂在一起.针对此问题,提出应用等时线法分析爆破中岩石的移动方向,将矿石和岩石分别堆积,实现矿岩分离.通过等时线辅助分析软件,便捷地设计炮孔起爆时序,再根据矿山地质及爆破条件确定合理的延时时间,得到较好的爆破方案.工程试验中应用数码电子雷管爆破验证了矿岩分堆的效果,表明这种方法可以实现对岩...     

层理发育软硬层叠岩体大密集系数爆破技术研究

为了解决露天台阶传统爆破方法难以克服的诸多困难,依据黑岱沟露天煤矿岩体层理发育、软硬岩层叠置的实际条件,提出了利用空气间隔装药技术均衡炮孔内爆轰压力、毫秒延时逐孔起爆和大密集系数爆破技术方案。用三维数值模拟了双排多炮孔在爆炸荷载作用下逐孔起爆时,台阶爆破困难部位的岩体受力状态,证实了方案的可行性,并用现场试验验证了数值模拟确定的主要爆破技术参数的可用性。空气间隔装药、毫秒延时逐孔起爆和大密集系数布孔等技术的综合利用,实现了层理发育、软硬岩层叠置复杂岩性条件下,露天台阶深孔爆破爆堆松散、无根(拉)底和岩石破碎块度均匀、大块率低的良好效果,经济效益显著。     

爆炸载荷下空孔及其缺陷对裂纹扩展影响机理研究

空孔在岩石爆破中的作用越来越受到重视,为研究岩石爆破中空孔及其缺陷对裂纹的影响,以PMMA代替岩石材料,利用动态焦散线系统重点研究空孔及其背爆侧缺陷对裂纹扩展的影响。在预制裂纹长度及其与炮孔间距不变的条件下,空孔直径为10 mm,20 mm和30 mm时,裂纹扩展长度分别为1.46 cm,2.13 cm和5.29 cm;裂纹扩展速度分别为266.64 m/s,366.63 m/s和466.64 m/s;应力强度因子分别为0.89,1.11和1.34;即随着空孔直径的增大,背爆侧预制裂纹扩展越容易。通过建立力学模型解释其机理,空孔直径加大了应力波的反射范围,增强了空孔边界处岩体单元的受力强度,导致裂纹的产生和发展。一定范围内空孔直径大小条件下,空孔反射应力波产生的合力方向对背爆侧裂纹扩展产生影响,主要表现为应力波的强度的水平分力方向与裂纹扩展方向的关系,当两者方向相同时对裂纹扩展起到促进作用,裂纹扩展越长;当两者方向相反时,起到抑制作用,裂纹扩展越短。     

对角延时起爆技术在城市拆除爆破中的应用

对角延时起爆技术是露天深孔爆破中常用的起爆手段,目的是加大孔距减小最小抵抗线并改变岩石运动的方向。在城市拆除爆破中采用对角延时起爆技术少有先例,尤其在大面积城市拆除爆破中。本文介绍的是在沈阳东北汽配城46700m~2框架结构楼房一次爆破拆除工程中,对角延时起爆技术的成功应用。     

开挖火车站大楼基坑的精细爆破控制技术

介绍了在距离新建火车站大楼12²5m范围内开挖基坑的精细爆破技术,根据控制爆破理论对孔网参数、钻爆参数进行精细设计,选择合理的爆破方向和延时时间,对不同距离处每个炮孔的单次起爆药量进行精细控制,并采用数字测振仪监测爆破振动数据,确保爆破振动强度控制在安全范围以内。爆破取得了圆满成功,可为类似近距离基坑开挖爆破提供参考。     

开挖火车站大楼基坑的精细爆破控制技术

介绍了在距离新建火车站大楼12~25m范围内开挖基坑的精细爆破技术,根据控制爆破理论对孔网参数、钻爆参数进行精细设计,选择合理的爆破方向和延时时间,对不同距离处每个炮孔的单次起爆药量进行精细控制,并采用数字测振仪监测爆破振动数据,确保爆破振动强度控制在安全范围以内。爆破取得了圆满成功,可为类似近距离基坑开挖爆破提供参考。     

对角延时起爆技术在城市拆除爆破中的应用

对角延时起爆技术是露天深孔爆破中常用的起爆手段,目的是加大孔距减小最小抵抗线并改变岩石运动的方向。在城市拆除爆破中采用对角延时起爆技术少有先例,尤其在大面积城市拆除爆破中。本文介绍的是在沈阳东北汽配城46700m²框架结构楼房一次爆破拆除工程中,对角延时起爆技术的成功应用。     

地铁隧道小净距下穿地下洞室振速控制研究

为控制地铁隧道爆破在小净距下对人防洞室的有害振动效应,以武汉市地铁5号线隧道的爆破掘进工程为依托,基于ANSYS-Lsdyna平台,通过建立地铁隧道掏槽孔延时起爆的三维数值模型,研究掏槽炮孔的电子雷管最佳延时设置时间,结合对比分析数值模拟和隧道爆破振动监测数据,采用等效弹性边界的载荷加载的数值模拟方法,能够有效地模拟复杂环境下地铁隧道掏槽爆破振动,能较好地模拟隧道爆破对小净距下人防洞室的振动规律。对掏槽孔而言,隧道不同级掏槽起爆适宜合理时间为10 ms,同一级掏槽起爆合理延时时间为6 ms,合理最大单段药量为0.6 kg。     

大片区孤石爆破控制起爆技术分析及应用

针对大片区孤石爆破常伴的爆破面积大、炮孔浅且分散、一次起爆炮孔数目多、整体起爆难以把控等难点,介绍了一种导爆管雷管孔外接力控制起爆技术,通过合理选择起爆延时时间、孔外接力控制起爆网路、网路连接及其防护的方法,克服了难题。工程实践应用证明,这种起爆技术安全可靠,既可满足爆破振动的安全要求,又能使起爆的炮孔数不受限制,满足实际爆破规模的需要,而且操作简单,运用灵活,应用前景广阔。