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。     

露天矿边坡控制爆破的安全技术

在露天矿中随着开采深度的增加,边坡越来越高,所以,在生产过程中,必须考虑边坡的安全稳定性问题。边坡爆破在使用现场混装车装药时,采用空气间隔装药结构,利用预裂爆破和缓冲爆破相结合的方式,通过试验,分析爆破对岩体破碎质量、开挖轮廓成型质量及其对岩体的损伤特征,验证了采用与现场混装车装药相配套的不耦合装药技术(空气间隔装药),选取合理的参数,可以控制爆破对矿山边坡部位的损害,保证边坡的稳定性,实现安全生产。     

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。     

孔底真空间隔装药爆破试验研究

通过对混凝土模型进行爆破试验,对比了孔底真空间隔装药与孔底水间隔、孔底空气间隔、连续装药的爆破效果;利用测振仪采集数据,采取网筛尺寸法,以块度与爆破漏斗体积的百分比作为衡量标准,对孔底真空间隔装药技术进行初步探究。结果表明:采用孔底真空间隔装药技术爆破,模型破碎块度均匀性优于连续装药结构与其他介质孔底装药结构;孔底真空间隔装药技术有利于岩块破碎,减少爆破根底;真空间隔装置具有缓冲和滞后作用,能使炮孔中炸药能量分布更为均匀。     

某铁矿大孔径中深孔爆破装药结构对比试验

针对混装乳化炸药在大孔径高台阶露天矿山爆破中耦合装药导致爆炸能利用不充分、爆破成本高、作业效率降低的问题,分析了炮孔中爆炸能作用特征,提出了径向不耦合装药方法及操作要点,并与耦合装药、轴向不耦合装药开展了对比试验。试验结果表明,径向不耦合装药能让爆炸能更好作用于破岩过程,爆后大块率、根底、挡墙下降超过2%,挖装效率提高26%,爆破成本对比耦合装药及轴向不耦合装药分别降低0.898 5,0.487 5元/m~3,爆破效果较好。     

空气间隔装药孔壁初始冲击压力分析

为分析空气间隔装药时孔壁的初始冲击压力,引入Starfield迭加法,将柱状药包等效为有限个单元球形药包,考虑压力沿炮孔轴向的衰减及叠加作用,分析得到上部空气间隔装药及中部空气间隔装药条件下的孔壁初始冲击压力计算表达式。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立数值模型,对监测点进行应力监测;同时,浇筑混凝土模型,并借助高速多路动态应力测试系统测量炮孔周围爆炸应力场,将2种方式的监测结果与理论分析结果相比较。结果显示:上部空气间隔装药,装药段处压力达到最大,随着与装药段距离的增大,压力明显呈先急剧减小、后趋于稳定的趋势;中部空气间隔装药,压力最小值出现在空气柱约1/2处,整体呈两端大、中间小的下凹型分布特征。在2种装药结构下,空气柱中指定点初始冲击压力的理论值与模拟值相对误差均较小。上述结果充分表明:空气间隔装药孔内压力沿炮孔轴向呈不均匀分布,2种装药结构压力分布特征与理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的合理性。     

近充填体崩矿过程爆破振动控制研究

采用ANSYS/LS-DYNA分析凡口铅锌矿间柱采场近充填体炮孔的爆炸应力场, 提取充填体内一系列节点的振动速度, 加以对比分析, 以优化炮孔装药结构, 控制爆破对充填体的影响。研究结果表明: 炸药在炮孔内分布越均匀, 爆破对充填体的破坏效应越小;采用空气间隔装药时, 爆破能量分布更为均匀, 能更有效地控制爆破振动。     

不耦合装药条件下空气间隙的储能作用

空气间隔不耦合装药结构中,空气间隔不仅可起到减弱炸药直接作用于炮孔壁上的压力缓冲作用,并有一定的贮能作用,将炸药爆炸的一部分能量以势能和动能的形式贮存在空气间隙中,与爆轰产物一起在岩石的破碎过程中以静压的形式释放出来,进一步加强静压对岩石的破坏作用。本文简单推导出了延长药包条件下,空气间隙所储存的能量。     

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。     

角柱形掏槽炮孔最优深度的确定

角柱形掏槽最优炮孔深度和装药长度是决定凿岩爆破效果和全面掘进技术经济指标的重要参数。为了确定其装药长度,提出用掏槽炮孔崩落岩体的理论模型,以此为基础,确定所用炸药类型的引爆速度和弹性波在岩体内传播速度之间的比值。模型的物理意义是;当装在掏槽炮孔内的装药爆轰时,爆炸冲击波以非常短的时间间隔传递给岩体,而     

空气间隔器装药爆破技术在华新水泥露天石灰石矿的应用

华新水泥(渠县)有限公司谭家榜石灰岩矿在石灰石矿山实际开采过程中,采用了空气间隔装药爆破技术。研究了空气间隔装药爆破技术的主要参数对爆破效果的影响规律,结果表明:采用空气间隔装药爆破技术后,爆破块石粒度均匀,炸药单耗降低,爆破震动危害大幅减弱,从而达到企业降本增效的目的。同时指出该技术也能有效处理溶洞炮孔中装药困难的问题,并降低爆破风险。     

不同位置间隔装药爆破损伤实验

为研究间隔装药爆破对保留岩体的损伤规律,在水泥砂浆模型中进行爆炸实验,并在爆炸前后利用超声波测试技术,对模型进行声波速度测试。结果表明:岩体径向爆炸损伤随距炮孔距离的增加而呈现有起伏的降低,岩体轴向爆炸损伤装药段处最大,空气段处最小;对于装药结构,中部装药结构损伤最小,上部装药结构次之,下部装药结构损伤最大。为了控制岩体损伤效应,炮孔宜采用中部装药起爆方式,可以优化间隔装药爆破效果。     

预裂爆破在软岩路基开挖中的应用

西康线小河站区段岩石松软破碎,为确保边坡的稳定性,在其路基开挖中采用了预裂爆破技术。施工中采用不耦合装药和空气间隔装药,取得了较理想的爆破效果,其经验可供在类似条件下进行预裂爆破时参考。     

基于ALE算法的隧道光面爆破空气间隔作用机理研究

以云南省某铁路隧道为工程背景,采用ALE算法对光面爆破空气间隔装药进行了数值模拟,为ALE算法在爆破工程领域,特别是地下隧道爆破工程领域方面的数值模拟提供了参考。同时,比较了传统连续装药条件下与空气间隔装药条件下不同时刻的最大主应力云图。结果表明,空气间隔层在光面爆破过程中可以降低炮孔壁上的初始应力、延长爆炸作用时间、增强爆炸应力波在孔心线上的导向作用、减弱爆炸应力对保护岩层的损伤效应作用。     

边坡石方开挖准预裂爆破技术研究

通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立高速公路边坡准预裂爆破模型,选取塑性随动硬化材料模型,来模拟爆破载荷作用下岩石的本构关系,考虑不耦合系数、线装药密度、药包直径及炮孔间距等参数,进行缓冲孔爆炸应力场数值模拟计算。通过在高速公路施工现场进行爆破试验,并采用IDTS3850型测振仪进行爆破振动测试,检验模型设计及参数计算的准确度,验证缓冲孔设计方案的可行性。     

切缝药包空气间隔装药爆破的动态测试

为了研究不同装药结构的爆破效应，利用超动态应变测试系统，研究了水泥砂浆中切缝药包空气间隔装药爆破介质的动态响应。研究结果表明:采用空气间隔装药后，与连续装药相比，试件内同一位置应变峰值降低，空气柱起到了缓冲和储能的作用；切缝药包爆破中，切缝方向应变衰减速度较快，而随着距炮孔距离的增加在平行和垂直切缝方向的应变值则越来越接近；轴向不耦合系数在1.5～2.0之间爆破效果较好，间隔长度过大时，切缝方向和垂直切缝方向应变的比值有降低的趋势，影响定向爆破效果。研究结果为实际工程爆破提供了实验依据。     

控制爆破技术在复杂环境下山体开挖中的应用

介绍了在十分复杂的环境条件下,采用中深孔逐孔松动爆破、缓冲爆破、机械削坡和适当的安全防护措施相结合的控制爆破技术,综合运用连续装药、间隔装药、孔底气垫装药及孔内、孔间同时微差并合理安排炮孔起爆顺序,有效地控制了爆破振动、飞石、滚石等爆破有害效应对周围环境的影响,确保了周围建(构)筑物的安全,同时保证了开挖后高大边坡的稳定,安全地实现了总量约93万m3石方的爆破开挖。     

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。     

空气间隔装药孔内孔间微差爆破试验

某露天采石场随着开采规模的扩大,出现了炸药用量过大、爆破震动控制不好、爆破效果不理想的状况。为降低爆破震动有害效应,提高爆破效果和节约炸药量,进行空气间隔装药、孔内孔间微差爆破试验。试验结果表明,空气间隔装药比连续装药节省炸药12%左右;孔内孔间微差爆破与排间微差爆破相比,大块率减小,爆破震动明显降低。采用空气间隔装药、孔内孔间微差爆破技术,可有效解决问题,达到满意效果。     

露天矿含水炮孔爆破的数值模拟分析

针对巴润露天矿深部开采炮孔含水的实际情况,研究铵油炸药代替防水炸药进行台阶爆破可行性,设计了水、空气耦合孔底间隔装药法。采用ANSYS/LS-DYNA模拟了水、空气耦合装药结构在孔内水深不超过4.0 m条件下台阶深孔爆破后岩体的受力状况,选取台阶顶部、台阶坡底和两孔中间剖面3个特定部位,得到了不同时刻的Von Mises应力云图和特定监测单元的Mises等效应力图,以动态抗拉强度为岩石破坏判据,分析了特定单元的岩石有效应力大小及分布特征。结果表明,采用水、空气耦合装药结构在一定水深条件下装填成本低廉,不防水的铵油炸药能够实现台阶顶部、台阶底部和孔间充分破碎岩石的目的,有效缓解了巴润矿防水炸药短缺和爆破单耗高的情况。