控制切割爆破中空孔导向机理研究

采用动态光弹性技术,探讨了在保护性石料开采中使用的控制切割爆破技术中导向空孔的存在对切割缝的控制作用,分析了工程中常见的几种空孔配置形式的导向机理。考察了爆破应力波入射空孔时空孔周边的动应力分布情况。结果发现,正是由于应力波在空孔周边附近及炮孔爆炸时高压气体的准静态共同作用形成的动拉应力集中使沿炮孔与空孔连心线方向的裂纹优先扩展形成切割主裂缝,从而达到控制切制的目的。     

立井冻结黏土爆破对井壁的振动影响研究

立井采用冻结法施工时,冻结黏土爆破产生的振动易引起井壁破裂,从而造成安全事故。以赵固二矿立井冻结黏土爆破掘进工程为背景,运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件建立模型,研究不同掏槽药量、地应力条件、中空孔数量工况下爆破振动对井壁产生的影响。结果表明：井壁测点振速与掏槽药量成正比,掏槽药量从16 kg增加至64k g,振速从9.53 cm/s增加至35 cm/s,增大了3.67倍;中空孔可减弱爆破冲击荷载对井壁的振动影响,且井壁振动速度与中空孔半径成反比;地应力在1～3 MPa变化时,井壁振动速度与地应力成正比。现场爆破方案数值模拟得出：采用1,3,4,5段电雷管毫秒延时爆破时,冻结黏土爆破产生的应力波主要沿井壁竖向传递;4段辅助孔爆破对井壁的振动影响最大,约为5段周边孔爆破的3.5倍,在距离掘进面13.3 m处,4段辅助孔产生的拉应力最大为0.425 MPa,不会对井壁混凝土结构产生破坏。分析方法和研究结果可为同类型条件深大立井冻结黏土爆破施工提供参考。     

复式楔形深孔掏槽爆破研究

掏槽爆破时随炮孔深度增加,岩石夹制作用增强,抛掷效果差,导致炮孔利用率降低,直接影响岩巷的掘进速度.采用数值方法对12孔复式楔形掏槽进行研究,揭示了应力波在槽腔内的传播规律,再现了炮孔底部槽腔的形成过程.研究发现采用双楔形毫秒延期爆破,炮孔底部形成2个应力峰值,有利于槽腔内岩体的破碎.同时中心孔的存在增强了破碎岩体的抛掷作用,提高了炮眼利用率.根据分析结果进行了孔深3m的现场爆破试验,10组爆破实验平均炮眼利用率为94.9%.     

深立井开凿实用钻爆新技术研究和应用

针对深立井钻爆具有工作环境差、安全要求高等特点,结合作者现场施工实践,对深立井实用钻爆新技术包括掏槽爆破、钻爆周边辅助眼新工艺、光面光底锅底形爆破、硬岩低抛掷减冲深孔爆破、立井软岩立体微差深孔爆破等进行了系统总结,提出了各项新技术的理论依据与应用时的关键要点.     

软岩巷道爆破卸压机理分析

为了增强爆破卸压效果,运用岩石爆破内部作用理论,分析了软岩巷道爆破卸压的作用过程以及其影响因素,设计了爆破卸压效果现场测试系统.结果表明,爆破卸压具有硬化软岩、形成爆扩空腔和裂隙区,最终形成卸压区,并使高地应力转移到距巷帮R以远围岩深部的特征.适当加大炮孔直径、提高装药密度、选择爆速高的炸药,使炮孔间距满足L≥2R2,并尽可能减少炮孔深度,均可提高爆破卸压效果.     

偏心装药结构岩石爆破损伤影响的数值研究

偏心不耦合爆破是地下开挖中常用的爆破方法.基于偏心装药结构的周边孔参数(如炮孔直径、间距、装药量等)的确定对获得良好的光面爆破效果至关重要.本文采用Riedel-Hiermaier-Thoma(RHT)模型研究了装药结构对岩体爆破损伤的影响.首先,利用已有的SHPB实验对RHT模型的参数进行了标定.其次,通过室内爆破实...     

聚能管装药预裂爆破模拟试验研究

为了揭示聚能管装药爆破的细观机理,基于数值计算的可重复性及经济型,提出了采用数值模拟的方法,对聚能管不耦合装药预裂爆破进行研究.在相邻炮孔中心处,应力波发生叠加,有效应力峰值为93MPa;切缝方向孔壁的有效塑性应变为8.2%,为管壁外侧受保护孔壁的2倍.结果表明:聚能管对能量传播的导向以及对侧面岩壁的保护有显著作用.采用现场试验,对模拟结果进行验证.聚能管预裂爆破,破碎块度均匀,断面平整光滑,半眼痕率达到100%.     

孔槽型平膜片爆破性能研究

本文对低压孔槽型平膜片进行了详细的应力应变分析，发现膜片的爆破失效取决于膜片内圈小孔中心圆直径截面的拉伸强度，通过理论分析和实验研究，提出了孔槽型平膜片的爆破压力计算公式，同时发现膜片的爆破压力与内圈小孔中心圆直径d呈线性变化关系，爆破系数K对一定材料是一定值，实验结果表明，用本文公式计算孔槽型平膜片的爆破压力，完全符合工程要求。     

柱装药双炮孔岩石爆破模型试验

为了合理有效地利用爆炸能量,提高巷道、隧道工程的爆破掘进质量,以砂岩巷道(隧道)掘进中辅助孔、周边孔的岩石爆破为应用背景,通过柱装药双炮孔岩石爆破的模型实验,对装药结构、介质强度、炮孔间距、抵抗等因素对岩石爆破作用效果以及炸药单耗的影响进行了初步研究.试验结果表明,介质强度、不耦合系数、抵抗和炮孔间距与炸药单耗有着密切的关系,并相互作用、相互影响.空气介质对爆炸能量具有很好的缓冲和消耗作用,而水介质对爆炸能量的消耗作用随着介质强度的增大而减小.对于周边爆破,采用空气不耦合装药结构有利于减轻爆破对围岩的破坏作用;当介质强度大于35MPa时,采用水不耦合装药结构有利于提高爆炸能量的传递效率,降低炸药单耗.依据介质强度,合理选择不耦合系数、抵抗和炮孔间距,可在较小炸药单耗的情况下取得良好的爆破效果.     

基于隧道爆破设计模型的光面爆破参数

光面爆破效果高度依赖炮孔直径、岩石普氏系数、隧道断面和裂隙与隧道轮廓之间的间距等初始爆破参数.本文提出一种能够实现Delphi程序语言与AutoCAD对接的算法,基于提出的算法开发了一种隧道爆破设计模型.该隧道爆破设计模型能够实现以AutoCAD为平台的隧道光面爆破自动设计.在炮孔直径和隧道断面变化的条件下,研究了岩石...     

大口径瓦斯抽排钻孔套管稳定性分析

为了研究大口径抽排钻孔套管的稳定性,在总结套管抗挤强度计算方法的基础上,分析了地层流体压力、固管质量、表土层沉降、爆破震动及巷道开挖引起的围岩次生应力等因素对大口径瓦斯抽排钻孔套管的稳定性的影响。结果表明：表土层沉降产生的负摩阻力增加了套管轴向应力,进而减小了套管的抗挤强度;爆破震动产生的应力波的衰减特性与套管距炮心的距离有关,当套管处的径向应力峰值大于套管的动抗挤强度时,套管发生失稳;巷道开挖产生的围岩次生径向应力值一般小于原岩径向应力值,对套管稳定性的影响较小。     

爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究

目的　获取爆破地震波作用下地下结构物的响应特征 .方法　本文以试验结果为依托 ,采用非线性有限元分析手段 ,对爆破地震波对地下结构物的影响进行了数值模拟 .结果　数值模拟结果与试验吻合较好 .结论　得出两个主要结果 :介质质点振动速度的传播规律 (有效峰值持续时间 ,随传播距离的增大呈增大趋势 ) ;结构响应特征 (铅直振动是爆破地震波作用下结构振动的主要成分 )     

钢筋混凝土烟囱的控爆拆除

应用密排炮孔，微差电爆网路，控制爆破技术，在钢筋混凝土烟囱－钢爆破出缺口，依靠自重力矩整体倒地，本文论述了烟囱定向倾倒拆除爆破的设计原理和程序。     

光面爆破和预裂爆破破裂机理的研究

本文提出了光面爆破和预裂爆破的断裂力学模型,分析了应力波、爆生气体准静态压力在爆破破裂过程中的作用。通过有限元计算,研究了光面爆破和预裂爆破的断裂特征,阐述了光面爆破和预裂爆破的破裂机理。     

爆破对地表混凝土结构物影响的数值模拟研究

利用LS_DYNA程序,从岩土本身的力学性能、目标与炸药的位置、空气稀疏波的影响等多个角度出发,研究了岩土爆破中应力波的压力衰减以及爆破对地表混凝土结构物的影响,得到了其中的规律,为建筑结构的防护提供了一些思路与依据．     

Propagation and Coalescence of Blast-Induced Cracks in PMMA Material Containing an Empty Circular Hole Under Delayed Ignition Blasting Load by Using the Dynamic Caustic Method

In this paper, dynamic caustic method is applied to analyze the blast-induced crack propagation and distribution of the dynamic stress field around an empty circular hole in polymethyl methacrylate (PMMA) material under delayed ignition blasting loads. The following experimental results are obtained. ① In directional-fracture-controlled blasting, the dynamic stress intensity factors (DSIFs) and the propagation paths of the blast-induced cracks are obviously influenced by the delayed ignition. ② The circular hole situated between the two boreholes poses a strong guiding effect on the coelesence of the cracks, causing them to propagate towards each other when cracks are reaching the circular hole area. ③ Blast-induced cracks are not initiated preferentially because of the superimposed effect from the explosive stress waves on the cracking area. ④ By using the scanning electron microscopy (SEM) method, it is verified that the roughness of crack surfaces changes along the crack propagation paths.     

岩石破碎机理的微差爆破最佳延时控制

为探究微差爆破最佳的孔间起爆延期时间,从岩石破碎机理出发,将应力波和爆生气体能量综合作用方式作为研究载体,结合波动学理论、热力学理论以及断裂力学理论,推导出应力波和爆生气体作用下的运动和动力学方程、破坏范围、作用时间和传播速度的数学公式.在此基础上,运用推导出的物理参数对哈努卡耶夫提出的延时控制半经验公式进行修正,得出了微差爆破延期时间选取的理论模型.最后,结合某露天矿进行不同段别高精度澳瑞凯雷管组合的微差爆破实验,结果显示此次试验爆破后效果最佳延期时间为25 ms,而将该地质条件的力学参数代入推导得出的最佳延期理论模型,得出延期时间为24 ms左右,说明该理论模型与本次实验结果较为吻合.     

Dynamic caustics test of blast load impact on neighboring different cross-section roadways

Using digital laser dynamic caustics experimental system and conducting simulation experiment researched the influence rule of blasting excavation of a new roadway on neighboring existed different cross-section roadways. The experimental results show that the influence of blast load on adjacent roadway has a good relationship with the cross-section of roadway. The expansion distance of precrack existed in circular, arch-wall, rectangular roadway is respectively 1.76, 1.61 and 0 cm under blast load.At the same time, the direct-blast side of rectangular roadway has more obvious damage compared with circular and arch-wall roadway. It explains that plane reflects more stress wave than arc, so that it exerts more tensile failure in the direct-blast side, which leads to less stress wave diffracting to the precrack in the back-blast side. When the precrack extends, higher value dynamic stress intensity factor in circular roadway works longer than that of arch-wall roadway. Indirectly, it explains that plane's weakening function on stress wave is significantly stronger than arc. Stress wave brings about self-evident influence on the upper and bottom endpoints of the rectangular roadway, and it respectively extends 1.03, 2.06 cm along the line link direction of the center of the blasthole and the upper and bottom endpoints on the right wall.     

N-J水电站岩爆区卸压技术的能量耗散率分析

为研究岩爆区卸压技术的能量耗散率,对巴基斯坦N-J水电站引水隧洞TBM施工的岩爆区进行钻孔卸压和爆破卸压分析,主要对108 mm直径钻孔的卸压应力释放、预裂爆破等情况进行数值模拟,模拟钻孔间距分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m时的孔内钻孔卸压和预裂爆破情况。分析结果表明:预裂爆破卸压法的能量耗散率最高可达到27%,而单纯的钻孔卸压法的能量耗散率最大仅为5.9%,因此预裂爆破卸压的卸压效果远好于单纯的钻孔卸压方法的卸压效果;对于预裂爆破法来说,能量耗散率随卸压孔间距的增加而增大,基本呈指数型增长趋势,对于单纯的钻孔卸压法来说,能量耗散率随卸压孔间距的增加而减小,因此在生产现场应根据不同卸压方法布置合理的钻孔间距。