坚硬岩石一次爆破成井掏槽方式的数值模拟研究

对坚硬岩石条件下深孔一次爆破成井的九孔、双孔菱形、单螺旋和双螺旋4种掏槽方式,在炸药爆炸荷载作用下的应力产生和传播机理进行了计算机数值模拟。模拟采用LS-DYNA三维非线性动力有限元程序,结果得到了4种掏槽方式的节点最大应力产生的时间、空孔周边应力产生的时间、有效应力作用的时间、节点最大运动速度以及掏槽孔应力全部贯穿的时间等相关参数的定量计算值。通过对计算结果的综合优化研究,选择了单螺旋掏槽方式优化模型。该研究成果,已在现场应用中得到了验证。试验结果表明,该方法解决了制约一次爆破成井相关爆破参量难以确定和爆破效果难以预料等技术上的瓶颈问题,并为其在地下建筑工程领域中推广应用提供了科学合理的理论指导依据,具有广阔的推广应用前景。     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

 针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题，在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验，得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果，通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破，炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果，给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距，理论计算掏槽眼的装药长度，并根据双阳煤矿的实际施工情况，给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施，在原有装备水平的前提下，通过调整生产组织，大幅度提高掘进工效，降低掘进成本，取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

立井大直径中空孔直眼掏槽爆炸应力场数值模拟分析与应用

 为提高立井井筒坚硬岩石段掘进施工的爆破效率,设计在两阶同深桶形直眼掏槽中心布置一个直径100 mm的空孔。根据理论计算和工程实践经验选定掏槽爆破参数,一阶掏槽孔圈径1 700 mm、间距850 mm,二圈掏槽孔圈径2 500 mm、间距650 mm。运用有限元软件LS-DYNA对一阶掏槽孔爆破后的爆炸应力场进行数值模拟分析和爆破参数合理性验证。模拟结果表明：增加的中心大直径空孔能够提高爆炸应力波峰值和延长作用时间,空孔周围岩体中应力波峰值为无空孔时的2.2倍。同时,数值模拟还更直观地表现直眼掏槽时爆炸应力波在空孔处的应力叠加和反射拉伸现象、以及空孔具有的导向作用。在此基础上,进行立井坚硬岩石段掘进深孔爆破现场试验研究,取得在坚固性系数f = 12～17的岩石中平均炮眼利用率达91.7%、爆破块度均匀的良好效果。     

地应力作用下不同掏槽孔角度爆破效果分析

为探究地应力作用下掏槽孔角度对掏槽爆破效果的影响，以贵阳市轨道交通S1线一期工程为背景，设置了多种地应力工况及不同掏槽孔角度，通过数值模拟方法对掏槽孔爆破过程进行模拟，分析了地应力及角度对掏槽爆破的影响。结果表明：地应力为抑制岩体破碎及槽腔成形，在水平应力不变前提下，垂直应力越大，抑制效果越显著；掏槽孔角度增加会扩大掏槽孔损伤面积，但角度过大会导致垂直炮孔的应力过小而影响爆破效果，当掏槽孔角度为60°时爆破效果最好。     

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题,在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验,得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果,通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破,炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果,给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距,理论计算掏槽眼的装药长度,并根据双阳煤矿的实际施工情况,给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施,在原有装备水平的前提下,通过调整生产组织,大幅度提高掘进工效,降低掘进成本,取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。     

隧道掘进常用掏槽方式及参数合理性评价与分析

利用模糊综合评价理论和现场实测数据，对隧道掘进中常用的6种掏槽方式及参数进行优化评价，评价结果表明，楔形掏槽的掏槽效果最佳，而在直眼掏槽中，三角柱掏槽、螺旋掏槽的掏槽效果较好。结合现场实际情况，推荐三角柱掏槽、螺旋掏槽和双空孔菱形掏槽3种方式更适用于隧道掘进深孔爆破中，同时，这对进一步优化掏槽方式及其参数具有理论和现实意义。     

并行小净距隧道楔形掏槽爆破振动效应研究

以重庆鸭江隧道小净距段爆破掘进施工为背景,采用现场振动监测与数值计算相结合的方法研究了并行小净距隧道后续洞上台阶采用楔形掏槽爆破产生的振动效应,分析了掏槽孔与掌子面之间的布置角度对振动速度场的影响。结果表明:先行洞迎爆侧边墙上的最大振动速度出现在后续洞爆破掌子面的侧后方;掏槽孔的布置角度越大则振动强度的极值越大,极值出现的位置也越靠近爆破掌子面。可以通过减小掏槽孔的布置角度来实现降低隧道掘进爆破振动强度的作用,此外在施工现场布置振动监测点时应考虑掏槽孔布置角度的影响,掏槽孔的布置角度越大则振动监测重点区域与爆破掌子面间的距离越小。     

隧道全断面深孔楔形掏槽技术

介绍了隧道全断面深孔楔形掏槽的三种基本形式，并与直眼掏槽形式进行了比较，指出：在实际隧道开挖过程中，三级复式楔形掏槽形式是切实可行的。     

楔形掏槽爆破效果分析及其在硬岩巷道中的应用

为加快岩巷钻爆法快速掘进技术研究,利用LS-DYNA模拟软件对直眼掏槽和楔形掏槽爆破应力波传播及岩体损伤破坏进行对比分析,并在霍州煤电三交河煤矿下组煤胶轮车辅助运输巷进行现场应用。结果表明：楔形掏槽爆破因其槽底间距较近,可以使爆破能量更多消耗在两炮孔之间,而直眼掏槽爆破能量在两帮过度消耗;与直眼掏槽相比,楔形掏槽能够造成两炮孔之间的岩体大范围损伤破坏,有利于岩块破碎抛出;现场应用表明：采用楔形爆破后,炮孔利用率高、大块率低、循环进尺达到2.5 m以上,显著提高成巷速度。因此建议在硬岩巷道爆破掘进时优先考虑楔形掏槽方式。     

特殊条件下超深孔分段爆破成井技术研究

在煤矿井下,煤仓等筒状结构物常用的开掘方法为钻井法,由于其存在耗水大、搬家难、施工速度慢、安全程度低等缺陷,钻井法施工筒状结构物含有较大难度。超深孔分段或一次爆破成井技术是施工筒状结构物的新技术,虽然不存在上述问题,但是爆破技术仍需完善。本文立足改善掏槽形式,基于"裂槽、抛渣"爆破思想,设计了含抛渣孔的新型菱形掏槽方式;提出了合理分段高度、炮孔间距、起爆时差等爆破参数选取方法。在杨村煤矿十采区煤仓,在必须保证施工过程不影响下部巷道持续通风的特殊条件下,设计了超深孔分段成井爆破方案和管道通风方案。爆破成井后,壁面规整、块度适中,达到了省工、省料和安全施工的目的。     

直眼掏槽在岩巷中深孔爆破掘进中的运用

煤矿掘进必须先行,掘进工作围绕“钻得进,爆得脱,装得快,运得走”进行,在解决了“钻得进,装得快,运得走”三个环节中的影响因素之后,本文对全岩巷道采用直眼掏槽技术进行中深孔爆破掘进解决“爆得脱”这一环节进行较为深刻论述,对井下掘进现场采用直眼掏槽技术进行中深孔爆破、矿井组织快速掘进具有较为现实的意义.     

隧道爆破的楔形掏槽孔自适应布置研究

针对当前隧道爆破中垂直楔形掏槽参数受人为因素影响问题,按照爆破设计与施工所涉及参数特点及其要求,确定了按循环进尺划分楔形掏槽级数为单式、二级复式的原则,提出了炮孔孔口位置搜索原则及其相关计算方法和调整方式.实践表明,给出的搜索原则及其数学模型能达到计算机替代人工设计搜索掏槽孔孔口位置、炮孔钻进方向的要求,从而实现炮孔的自适应布置.     

爆破开挖技术在挖孔桩中的应用

为了提高人工挖孔桩入岩的爆破单循环进尺,在实际工程中进行了不同布孔方式和起爆方式的现场试验,得出中心掏槽布孔,周边孔对称起爆的爆破方法最佳;同时对炮孔深度也进行了探讨,得出炮孔深度最好为桩径的1倍左右。     

小断面隧洞小直径空眼中深直眼掏槽爆破技术

介绍了采用中深直眼掏槽爆破的施工方案，并指出几个关键性的技术问题，主要对小直径空眼中深直径掏槽爆破机理及实施办法作了详细说明，并通过实例证明该法的使用效果良好。     

岩巷掘进准直眼掏槽爆破模型试验研究

 为了更好地应用准直眼掏槽爆破技术,基于相似理论,建立准直眼掏槽模型试验相似准则,进行准直眼掏槽方式的物理模型试验。以主掏槽孔孔口间距、炮孔排距和主掏槽孔倾斜角度为主导因子进行正交试验。极差分析结果表明：对于掏槽深度,主掏槽孔孔口间距的影响最大,主掏槽孔倾斜角度其次,炮孔排距影响最小;对于槽腔体积,主掏槽孔孔口间距影响最大,炮孔排距的影响其次,主掏槽孔倾斜角度影响最小。方差法分析结果表明：主掏槽炮孔孔口间距对掏槽深度有极为显著的影响,主掏槽炮孔倾斜角度有显著影响,而炮孔排距无显著影响;主掏槽炮孔孔口间距、炮孔排距和主掏槽炮孔倾斜角度对槽腔体积均有极为显著的影响。此外,开展主掏槽孔倾斜角度大于85°的模型试验,结果表明：主掏槽孔倾斜角度对准直眼掏槽爆破的影响极为明显。该结果同时也验证准直眼与自由面夹角取值范围的分析。模型试验最优爆破参数为：主掏槽孔孔口间距150 mm,炮孔排距70 mm,主掏槽孔倾斜角度83°。现场应用由该模型方案所转化的现场试验方案,取得良好的爆破效果。     

人工挖孔桩爆破开挖技术探讨

为了提高人工挖孔桩入岩的爆破单循环进尺,在实际工程中进行了不同布孔方式和起爆方式的现场试验,得出中心掏槽布孔,周边孔对称起爆的爆破方法最佳;同时对炮孔深度也进行了探讨,得出炮孔深度最好为桩径的一倍左右。     

分层分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆破中的应用研究

主要介绍了复式三角形分层分段直眼掏槽、复式正方形分层分段直眼掏槽以及孔内微差分段直眼掏槽在石灰岩井简爆破中的对比试验情况。结果表明：复式正方形分层分段掏槽在试验井筒中有最佳的爆破效果，并应用现有岩石动力学的成果分析了这一试验结果的原因。此外，试验还表明最佳的炮孔深度接近于井筒的半径。     

特硬岩立井掘进中合理炮孔深度的试验研究

本文探讨了在特硬岩立井掘进爆破中的掏槽方式以及现场应用情况。对2．3m炮孔爆破与2．8m炮孔爆破的掘进速度、直接作业成本作了定量的对比分析。试验表明：强力复合掏槽在特硬岩立井掘进爆破中应用效果良好;2．3m炮孔比2．8m炮孔爆破的掘进速度更高、作业成本更低。     

齐岳山隧道平导钻爆施工技术

根据齐岳山隧道平导钻爆施工经验，介绍了双八字掏槽技术和水压爆破技术的作用机理、优缺点，阐明了钻爆设计方法和施工控制技术，并总结了爆破效果。     

岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析

 为了提高岩巷掘进速度,克服直眼掏槽和斜眼掏槽的不足,根据岩石爆破理论,提出一种新的掏槽方法--准直眼掏槽方式。该掏槽方式突破传统掏槽设计,主掏槽眼稍微倾斜(准直眼),槽底炮孔间距较大,次掏槽眼垂直于自由面。与现有掏槽方式相比,该掏槽方式具有以下特点：准直眼孔底间距大,可杜绝穿孔现象;采用合理间隔时间进行分层分次爆破;中心辅助直眼与两侧对称的准直眼互相配合,结合直眼掏槽和斜眼掏槽各自的优点;形式简单,易操作;槽腔大,效率高,成本低。基于爆生气体的准静态理论和岩石力学的极限平衡理论,分析准直眼掏槽槽腔形成过程。为了优化准直眼掏槽参数,进行大量的现场掏槽试验,从而确定不同爆破条件下的准直眼掏槽炮孔的布置方式、深度、倾斜角度、间距、装药量和微差起爆间隔时间等技术参数。施工中采取以长度定角度的方法可满足该掏槽方式对准直眼角度的严格要求。实践表明,在煤矿岩巷掘进中使用准直眼掏槽方式,能够取得良好的爆破效果和显著的技术经济效益。