某露天煤矿爆破中不同装药长度爆破效果数值模拟

在既定的孔距、排距、孔径等参数下,利用LS-DYNA模拟了不同装药长度的爆破效果。针对表征岩石破碎效果较为直接的Von Mises应力、Y方向位移、Y方向速度分别进行56 cm和64cm装药长度的效果对比,从而确定了合理的装药长度。     

分段装药结构在露天矿台阶爆破中的应用

通过在露天煤矿各种岩石台阶进行爆破试验,验证分段装药结构在露天台阶爆破的可行性及优越性,并应用在实际生产中,降低采矿综合成本。     

某露天煤矿爆破中不同装药长度爆破效果数值模拟

在既定的孔距、排距、孔径等参数下,利用LS-DYNA模拟了不同装药长度的爆破效果。针对表征岩石破碎效果较为直接的Von Mises应力、Y方向位移、Y方向速度分别进行56 cm和64 cm装药长度的效果对比,从而确定了合理的装药长度。     

不同类型分段装药爆破技术应用

分段装药技术有多种类型,且各种类型的使用效果有较大差异,存在分段类型选用与施工技术匹配的问题。因此,结合不同类型分段装药技术的特点分析探讨了基于目的、客观条件等因素的分段装药技术选用原则,探讨了分段装药设计的装药参数、孔网参数、起爆延时的合理设计方法与参数取值,为爆破作业的分段装药类型选择提供参考。     

低能量密度炸药连续装药光面爆破技术研究

为了提高光面爆破成型质量,提出了一种低能量密度炸药连续装药光面爆破技术,利用LS DYNA进行数值模拟,对比2#岩石乳化炸药间隔装药和低能量密度炸药连续装药的应力场,然后将此技术用于长九（神山）灰岩矿四号隧洞控制爆破和露天边坡光面爆破。结果表明：2#岩石乳化炸药间隔装药模型中,装药段与非装药段测点应力峰值相差很大;而在低能量密度炸药连续装药模型中,沿炮孔轴向相同爆心距的测点应力峰值保持一致;使用低能量密度炸药进行连续装药,能够避免装药段的过度破坏和非装药段的欠挖,提高残孔率,且省去了导爆索捆绑时间,提高周边孔装药效率,节省了爆破成本。     

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。     

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。     

台阶爆破间隔装药最佳间隔位置确定方法

为了从理论上分析不同间隔位置对爆破效果的影响,选出理论上最优的间隔位置,运用大型动力分析软件LS-DYNA对孔底间隔、孔口间隔和中部间隔进行数值模拟,首先,从峰值振速衰减规律进行分析,得出中部间隔峰值振速比孔底间隔和孔口间隔峰值振速均小;其次,从最大主应力角度进行分析,选取炮孔顶部单元,得出3种工况下最大主应力均大于岩石的动态抗拉强度;最后,从峰值振速结合最大主应力进行分析,得出中部间隔降振效果最好且对爆破效果无影响,为理论上最佳方案。     

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。     

基于数值模拟的岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破研究

随着炮孔深度增加,炮孔底处岩石夹制作用增强导致破岩效率和炮孔利用率较低,原有的连续装药方式不能解决上述问题。在这个基础上,研究了岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破技术来提升掏槽爆破效率。使用光滑粒子流体动力学-有限元方法（SPH-FEM)建立了不同分段装药结构的单孔掏槽爆破模型,分析了不同模型爆破过程中岩石粒子抛掷速度、岩石抛掷数量以及爆破腔体特征。结果表明：不同装药结构会影响炮孔附近岩石的损伤范围,传统的连续装药结构在炮孔径向形成的损伤区域比分段装药结构大。此外,连续装药结构由于炸药集中在炮孔底部使得炸药能量分布不均匀,导致掏槽爆破效果差;采用分段装药结构可以增加岩石破碎数量和优化爆破腔体,岩石粒子在飞散过程中会产生2次加速现象;第一段装药比例较大或者较小会明显造成炸药能量利用不合理以及爆破腔体效果差。在模拟中设定的炮孔长度、岩石参数以及炸药性能条件下,当第一段装药比例为0.4时,深孔岩石巷道掘进掏槽爆破能够充分利用炸药能量,达到较好的掏槽爆破效果。将数值模拟得到的最优分段比例应用到现场巷道掘进爆破施工中,并利用数码电子雷管实现掏槽孔内2段炸药的延时起爆。现场试验结果表明分段装药能够在深孔...     

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。     

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。     

基于ANSYS/LS-DYNA的两种起爆方式的效果比较

采用非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,分别模拟了瞬时起爆和延期起爆两种起爆方式,观察各自的爆破过程,进行特征参数的爆破效果对比。结合工程实践,从而验证了延期爆破在理论和实践上的优越性。     

切缝药包掏槽爆破研究与应用

切缝药包对爆炸能量具有极强的导向作用,将切缝药包引入到掏槽爆破,提出“先切后掏”的爆破思想。先采用切缝药包爆破将中心部分岩体与围岩分割开,克服爆炸初期自由面单一,围岩的夹制作用大等不利因素。在后续炮孔的爆炸作用下,将槽腔范围内岩体破碎,并抛掷出槽腔。进行了矩形切缝药包掏槽数值研究,结果表明：沿切缝方向能量得到了优先释放,沿切缝两炮孔中间的有效应力达到200 MPa以上,炮孔间裂纹形成贯穿。单独掏槽爆破炮孔利用率达到97.8%,全断面一次爆破平均炮眼利用率为96.9%,验证了切缝药包掏槽爆破的可行性。     

偏心不耦合装药爆破对岩石损伤的试验研究

针对张坝沟石灰石矿露天边坡倾斜孔光面爆破,在爆孔旁侧钻眼测试声波以测试岩石的损伤程度,结果表明爆破影响达1.5m左右。文中还通过水泥砂浆模型实验得出了孔壁应力、应变和压力分布,结果表明炸药紧贴孔壁的压力远大于其余方向的压力,为改变装药结构提供依据。     

基于岩石爆破损伤的合理炮孔参数研究

为改善腾冲县污水处理厂配套管网工程巷道掘进爆破效果,通过理论计算及LS-DYNA数值模拟方法对现有爆破方案中关键参数进行优化,分别建立不同掏槽及光面爆破数值模型并对其开展计算,提取爆破过程造成的损伤因子D,并基于损伤因子D对爆破效果进行分析。试验结果表明：双空孔可为掏槽孔间产生连贯空腔提供良好条件;对比掏槽孔间距为20cm、30cm、40cm时掏槽爆破效果,发现间距为30cm时能形成最大空腔且贯通;对比光爆孔间距分别为30cm、40cm、50cm时的爆破效果,随着孔间距增加,两孔间的损伤区由贯通转变为不贯通,光爆间距为40cm时爆破效果可达到最佳。将以上结论运用于实际工程,发现爆破效果明显改善,表明利用岩石损伤演化规律对隧道掘进中炮孔参数优化是行之有效的。     

沿空留巷双向聚能爆破炮孔间距参数研究

为解决沿空留巷中选取合理炮孔间距难题,基于双向聚能爆破成缝机理,建立联孔聚能爆破力学模型,引入聚能管影响参数,分析爆破后岩石裂缝扩展长度,推导炮孔间距计算公式;并以邱集煤矿为工程背景,计算得合理炮孔间距为1.0 m;采用LS-DYNA软件对间距为0.8、1.0、1.2 m的双孔聚能爆破裂缝扩展过程进行模拟。结果表明:在距炮孔中心0.2 m处聚能方向岩石所受应力峰值是非聚能方向的2.6倍,炮孔连心线方向裂缝更易扩展;当炮孔间距为1.0 m时,两孔间裂缝完全贯通且炮孔连线中心无竖向裂缝产生。经邱集煤矿现场试验证明,采用间距为1.0 m的炮孔爆破切顶后,孔内形成连续裂缝,炮孔间裂缝贯通形成切缝面,与理论计算和数值模拟结果相符。     

Modeling the failure of rock blocks by blasting a cylindrical charge

The calculation model of breaking action exerted by a cylindrical charge blasted in a block rock mass is proposed. The deformation of a block medium in the zones of elasticity and heavy fragmentation is described by a continuum, properties of which are changed as compared with monolithic rocks. It is shown that the accounting of the block rock strength decrease in the massif influences greatly the calculated failure parameters and provides an opportunity to obtain fragmentation zone sizes, close to those observed in actual rock blasting. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 1, pp. 31–38, January–February, 2006.     

某露天矿间隔装药ANSYS/LS-DYNA数值分析及应用

间隔装药爆破技术是工程爆破的重要技术之一,能够有效用于露天矿山台阶爆破,其优点主要在于能够减少单孔装药量,降低最深填塞段长度,使爆破能量沿炮孔深度相对均匀,获得较好的爆破效果和降低爆破成本。借助大型计算机软件ANSYS/LS-DYNA,对某露天矿间隔装药爆破进行数值分析,研究间隔装药爆破技术改善爆破质量的内在机理及其力学本质,是ANSYS/LS-DYNA在矿山精细化爆破技术方面的重要实践和应用,可为分析和研究间隔爆破技术提供有益参考。     

常村煤矿聚能预裂爆破弱化顶板技术研究

为缩短常村煤矿S2采区S206综放面的初次来压步距,以邻近的S208综放面为工程背景,根据聚能爆破机理分析,研究出一种聚能装药结构,利用聚能爆破的特性来提高顶板预裂效果。再通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟,从应力云图、裂隙半径及压力-时间历程分析直接装药和聚能装药两种方式爆破的预裂效果,得出聚能装药爆破具有聚能效应,预裂效果更佳,更能弱化顶板,保障初采期安全。最终得出S208综放面初次来压步距为15.2m,与S206综放面相比,缩短了2.4m,提高了初采采出率,具有良好的经济价值和应用价值。