微风化花岗岩多向聚能爆破破岩试验研究

为解决常规装药爆破能量利用率低的问题,设计了一种可以改变能量分配的新型多向聚能管药柱。以某高速公路岩质边坡为对象,通过3组现场爆破试验,获得了多向聚能爆破和常规爆破下微风化花岗岩的裂纹分布、残孔特征以及炸药单耗等参数,对比分析了两种爆破工艺的爆破效果及破岩规律。结果表明:新型多向聚能爆破药柱能在指定方向上产生定向裂纹,增大岩石致裂范围,提高炸药能量在岩石破裂上的分配比例。相比常规爆破,多向聚能爆破炮孔利用率提高了18%,炸药单耗降低了32.5%,岩渣平均块度增大了28%,粉碎区的范围缩小了25.1%,宏观致裂范围扩大了33.3%,证明了多向聚能爆破在破岩效率上要优于常规爆破。     

多向聚能爆破爆破漏斗实验研究

多向聚能爆破是一种新型爆破技术。为研究多向聚能爆破在爆破漏斗上能量分配特点,在阐明多向聚能爆破基本原理和影响因素基础上,设计了多向聚能爆破药包,进行常规爆破与多向聚能爆破的爆破漏斗体积对比实验。结果表明,多向聚能爆破能够增加爆破漏斗体积并提高了爆炸能量在岩石破裂破碎方面的分配比例,提高了炸药利用率。     

多向聚能爆破爆破漏斗实验研究

多向聚能爆破是一种新型爆破技术。为研究多向聚能爆破在爆破漏斗上能量分配特点,在阐明多向聚能爆破基本原理和影响因素基础上,设计了多向聚能爆破药包,进行常规爆破与多向聚能爆破的爆破漏斗体积对比实验。结果表明,多向聚能爆破能够增加爆破漏斗体积并提高了爆炸能量在岩石破裂破碎方面的分配比例,提高了炸药利用率。     

壳体环向聚能致裂器的作用原理与应用研究

针对岩巷掘进等工程爆破中掏槽爆破效率低的问题,采用"先切后掏"的爆破技术,设计了一种壳体环向聚能致裂器。其结构特点是:直接利用弹壳材料作为聚能材料,在圆管形弹壳上设置多个聚能环,既减少装药量又能提高炸药能量利用率。装药起爆后,在轴向同时形成多排环向聚能射流,对周围岩石介质进行致裂,裂缝在爆生气体的径向准静态载荷作用下进一步扩展,形成交错的裂纹网。通过掏槽爆破模型试验对该致裂器的作用原理进行了验证,结果表明:掏槽爆破的炮孔利用率达到98%,能有效提高爆破效率和循环进尺,降低爆破成本。     

液态CO2相变致裂破岩与炸药破岩综合对比分析

为了降低传统炸药爆破带来的危害,介绍了基于液态二氧化碳相变致裂爆破技术。在液态二氧化碳致裂现场试验和振动监测的基础上,对二氧化碳相变致裂与炸药爆破的破岩机理和引起的爆破振动进行了分析。此外,通过计算比较了两种破岩方式破碎单位体积岩石的气体生成量、气体成分及其对环境的影响。结果表明:液态二氧化碳相变致裂技术能有效提高能量的利用率,且能有效降低爆破震动。破碎单位体积岩石,液态二氧化碳相变致裂技术和传统岩石乳化炸药爆破生成的爆炸气体量分别为0.21 kg和0.202~0.217 kg。液态二氧化碳相变属于物理变化,爆破产物只含无毒的二氧化碳气体,传统岩石乳化炸药爆破属于化学变化,爆炸过程中生成大量CO、NO、NO2、NxOy和硫氧化合物等有毒有害气体。液态二氧化碳相变致裂破岩在环保和减灾方面具有明显的优越性,这为液态二氧化碳相变致裂技术在工程爆破中的推广提供了依据。     

起爆方式对岩石爆破裂纹扩展影响的实验分析

为了了解硬岩爆破施工中,提高炸药能量利用率的最佳起爆方式或药包结构,在聚能作用和岩石破碎理论的基础上,分析了空穴聚能、爆轰聚能的聚能作用和爆破裂纹产生机理及准则。通过实验研究了中心雷管、空穴聚能和爆轰聚能的装药方式下爆破裂纹扩展规律。结果表明,3种装药方式下的岩石破碎区范围相差不大,但是中心雷管起爆时岩石径向裂纹较均匀,空穴聚能时在聚能罩的方向上形成较宽、较长的爆破裂纹,爆轰聚能在起爆点中心轴线上形成大的扩展裂纹,虽其宽度和长度均略小于空穴聚能装药,但该方法避免了金属材料的消耗和繁琐的施工工艺。结合红沿河核电站取水隧洞盾构孤石预裂爆破施工,开展的爆轰聚能的工业应用实验表明,采用爆轰聚能爆破技术使孤石强度大幅降低,减少了孤石对盾构机刀盘的磨损,避免了卡钻现象,使盾构机掘进速率提升至10.42mm/min,极大的提高了施工效率。研究结果对起爆技术改进和夹制力大的孤石爆破具有一定的指导意义。     

起爆方式对岩石爆破裂纹扩展影响的实验分析

为了了解硬岩爆破施工中,提高炸药能量利用率的最佳起爆方式或药包结构,在聚能作用和岩石破碎理论的基础上,分析了空穴聚能、爆轰聚能的聚能作用和爆破裂纹产生机理及准则。通过实验研究了中心雷管、空穴聚能和爆轰聚能的装药方式下爆破裂纹扩展规律。结果表明,3种装药方式下的岩石破碎区范围相差不大,但是中心雷管起爆时岩石径向裂纹较均匀,空穴聚能时在聚能罩的方向上形成较宽、较长的爆破裂纹,爆轰聚能在起爆点中心轴线上形成大的扩展裂纹,虽其宽度和长度均略小于空穴聚能装药,但该方法避免了金属材料的消耗和繁琐的施工工艺。结合红沿河核电站取水隧洞盾构孤石预裂爆破施工,开展的爆轰聚能的工业应用实验表明,采用爆轰聚能爆破技术使孤石强度大幅降低,减少了孤石对盾构机刀盘的磨损,避免了卡钻现象,使盾构机掘进速率提升至10.42mm/min,极大的提高了施工效率。研究结果对起爆技术改进和夹制力大的孤石爆破具有一定的指导意义。     

单基发射药孤石爆破特性实验研究

为研究单基发射药孤石爆破特性,利用直径和高度均为50 cm的水泥砂浆试块模拟孤石,开展了0.05～0.25 kg/m³单耗的单基发射药和乳化炸药孤石爆破实验,统计并分析了单基发射药和乳化炸药爆破试块的块度分布、破碎能及能量利用率随单耗的变化规律。结果表明：乳化炸药爆破孤石的最大块度随单耗的增加,但能量利用率变化不大。结合高速摄影观察对比单基发射药和乳化炸药爆破孤石的表面裂纹分布与扩展结果,发现单基发射药破岩模式与乳化炸药存在显著差异,其破岩模式是通过在炮孔内快速燃烧产生的高压气体使试块发生轴向和环向的拉伸破坏,而当试块完全开裂后剩余的发射药不再提供破岩能量。     

双聚能槽药柱的研究与应用

对中国专利产品"双聚能槽药柱"爆炸效果研究时发现,它会聚集炸药爆炸后的成缝能量并使炸药爆速变小,在采用专用对中装置后可确保聚能射流能够沿着预裂(光爆)面发挥气刃作用。这样爆破应力波作用、高压气体的膨胀作用、聚能射流的气刃作用在岩体形成裂缝的瞬间能够更完美地相互作用,从而完成了将预裂(光面)爆破和聚能爆破机理的完全结合,实现了"双聚能预裂与光面爆破综合技术"的生产性应用并获中国发明专利,数值模拟研究及模拟试验也得出了与之吻合的结论。该项专利技术可以减少造孔工作量、单位面积装药量、能源消耗50%~65%,可节约成本50%~55%,同时还可大大减小爆破对保留岩体的危害作用和增强岩石边坡的稳定性,因此加快了施工进度和提高了施工质量,推广该项技术无疑会创造极大的经济效益和社会效益。     

锥角参数对单向聚能药柱爆破破岩效果的影响

为研究聚能穴锥角参数对爆炸应力和岩石损伤破裂范围的影响,以获得最优的聚能穴参数,从而达到最佳的破岩效果,利用有限元模拟软件LS DYNA建立了6种锥角参数下的单向聚能药柱模型。锥角的深度为15 mm,6种锥角高度分别为10、12、14、16、18 mm和20 mm。研究了岩石裂纹扩展的影响规律,测得聚能方向与非聚能方向上不同位置的有效应力,得到不同锥角参数对应的岩石单元的最大破坏距离。结果表明:聚能锥角会对爆破产生定向作用,特别是对岩石破碎和拉伸裂纹所带来的破岩效果影响明显;当锥角高度为10 mm时,距炮孔25 cm测点处聚能方向上的有效应力比非聚能方向同样距离处高110.8 MPa,同时,聚能方向上单元损伤比要比非聚能方向高21%,聚能效果最佳;随着锥角高度逐渐增大,聚能方向上岩石裂纹逐渐减少,裂纹分叉减少,单元破坏最大距离可达108.1 cm,并且呈下降趋势。     

可燃气云抑爆技术初探

试验表明,在可燃气云爆炸引发过程或爆炸初始阶段,通过喷洒抑爆材料可抑制爆炸燃烧反应进程,继而中断爆炸反应或显著削弱爆炸强度。无机粉末、惰气和水雾是性价比较高的抑爆材料,具有大面积推广的价值。探讨了可燃气云的抑爆机理,并指出可燃气云抑爆技术后续研究中亟待解决的问题,为可燃气云抑爆技术的实际应用提供了技术参考。     

聚能预裂(光面)爆破技术

通过研究双聚能槽药卷的成形技术和确保聚能射流能够沿着预裂(光爆)面发挥气刃作用的对中技术,使爆破应力波作用、高压气体的膨胀作用、聚能射流的气刃作用在岩体形成裂缝的瞬间能够有机结合、相互作用、相得益彰,从而完成了将预裂(光面)爆破和聚能爆破机理的有机结合,实现了聚能预裂(光面)爆破技术的生产性应用。该项专利技术分别减少了预裂(光面)爆破造孔工作量50%～65%、单位面积装药量50%～65%,节约成本50%～55%;同时还大大减小了爆破对保留岩体的危害,增强岩石边坡的稳定性,加快了施工进度,推广该项技术无疑会创造极大的经济效益和社会效益。     

双聚能槽药柱的研究与应用

对中国专利产品"双聚能槽药柱"爆炸效果研究时发现,它会聚集炸药爆炸后的成缝能量并使炸药爆速变小,在采用专用对中装置后可确保聚能射流能够沿着预裂(光爆)面发挥气刃作用。这样爆破应力波作用、高压气体的膨胀作用、聚能射流的气刃作用在岩体形成裂缝的瞬间能够更完美地相互作用,从而完成了将预裂(光面)爆破和聚能爆破机理的完全结合,实现了"双聚能预裂与光面爆破综合技术"的生产性应用并获中国发明专利,数值模拟研究及模拟试验也得出了与之吻合的结论。该项专利技术可以减少造孔工作量、单位面积装药量、能源消耗50%⁶5%,可节约成本50%65%,可节约成本50%⁵5%,同时还可大大减小爆破对保留岩体的危害作用和增强岩石边坡的稳定性,因此加快了施工进度和提高了施工质量,推广该项技术无疑会创造极大的经济效益和社会效益。     

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。     

聚能效应在岩石定向断裂控制爆破中的研究

针对目前石材开采面临的问题，对采用聚能药包岩石定向断裂控制爆破技术时的裂缝(纹)起裂和扩展的机理进行了探讨，同时对该法的爆破参数进行了设计；实验室和现场试验验证结果表明，由聚能射流形成的切缝有明显的定向作用，使爆生气体的能量沿预定方向集中，裂纹的定向断裂控制效果良好，表明该法是一种比较理想的断裂控制爆破技术；研究成果对相关理论研究和现场应用均有一定的指导意义，该法将会成为岩石定向断裂控制爆破发展的一个方向。     

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。     

露天深孔水压爆破模拟试验应变测试

露天深孔水压爆破与常规深孔爆破的最根本差异在于前者炮孔中注有水。大量的实际爆破的效果表明,这种爆破方法可提高炸药能量的利用率,降低岩石爆破单位耗药量。为了从理论上解释这一结论,在模拟试验中进行了应变测量。本文介绍了应变测试方案和测试结果。测试结果证实了深孔水压爆破的上述特点。     

露天深孔水压爆破模拟试验应变测试

露天深孔水压爆破与常规深孔爆破的最根本差异在于前者炮孔中注有水。大量的实际爆破的效果表明,这种爆破方法可提高炸药能量的利用率,降低岩石爆破单位耗药量。为了从理论上解释这一结论,在模拟试验中进行了应变测量。本文介绍了应变测试方案和测试结果。测试结果证实了深孔水压爆破的上述特点。