空孔直眼掏槽微差起爆时间的力学模型及分析

工程实践表明, 微差起爆时间是影响掏槽效果的一个重要因素。掏槽孔装药爆破以后, 槽区内的破碎岩石与爆生气体混合并通过槽区口部向槽外抛掷, 工程上要求爆破结束时剩在槽腔内的岩石碎块越少越好。通过分析槽腔内岩石碎块的运动过程, 建立了掏槽爆破微差起爆延期时间计算的力学模型。应用模型对掏槽微差起爆时间进行的优化研究表明, 掏槽微差起爆时间与孔深成正比。     

基于精确毫秒延时控制的爆破降振试验研究

为充分利用数码电子雷管实现精确延时控制爆破振动及改善岩石破碎效果,基于岩体中炸药爆炸能量分配理论,推导出逐孔起爆时孔间合理延期时间的计算公式。结合露天矿山生产实际,采用隆芯1号数码电子雷管及铱钵起爆系统,设计开展了室内精确延时控制爆破相似模型试验。运用Matlab7.0对振动时程信号进行时间－能量密度分析,结果表明,设置合理孔间延期时间能有效降低爆破振动强度;模型试验中,2 ms延期时间下振动波形速度峰值依次为1,3,4和5 ms延期时间下的69%,76%,77%和78%,能量百分比依次为37.3%,84.5%,52.6%和58.4%。工程实践应用表明,在堰口采石场所采用的爆破参数情况下,孔间以20 ms为延期时间利于降低爆破振动,改善爆破效果;提出的合理孔间延期时间计算公式切实可行。     

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。     

中空孔对直眼掏槽爆破效果的影响数值模拟

为了研究中空孔对直眼掏槽爆破效果的影响,运用非线性动力分析平台ANSYS/LSDYNA,建立有、无中空孔2种直眼掏槽爆破的三维数值模型,比较分析掏槽爆破过程中爆炸应力场演化历程以及岩体破坏特征。模拟结果表明:由于中空孔处发生了应力波反射,中空孔附近产生明显的应力集中效应,中空孔模型孔壁处测点的等效应力峰值为107.0 MPa,无中空孔模型中心区域测点的等效应力峰值为20.3 MPa;有中空孔时槽腔内岩体被充分破坏,空孔与掏槽孔之间形成贯穿裂隙,且空孔附近形成了层裂现象,而无中空孔时槽腔中间岩体破碎长度差、炮孔利用率低。     

小断面隧道快速掘进爆破方案优化研究

为解决西南地区小断面隧道爆破开挖时围岩稳定性差、超欠挖严重、爆破振动速度过大等问题,从水压爆破、准直眼掏槽形式、毫秒延时爆破三个方面对相关爆破参数进行优化分析,并从理论上给出了取得良好降振效果的最优毫秒延时范围。结果表明：1）水压爆破技术和准直眼掏槽形式的使用,能较好地改善爆破效果,形成较好的隧道轮廓和掏槽效果,但是无法控制爆破振动大小。2）从波形叠加的角度对隧道毫秒延时干扰降振原理进行了分析,得到了23ms～46ms的最优毫秒延时理论值范围。3）经现场验证,不良地段选用25ms延时作为相邻炮孔延期时间,掏槽眼与辅助眼、辅助眼与底板眼之间选用45ms延期时间的隧道断面延时设置能够将振动速度控制在1cm/s以下,降振效果良好。     

电子雷管微差爆破技术在银山矿掘进爆破中的应用

在井下掘进爆破中,电子雷管微差延期时间的设定是影响爆破效果的关键因素。通过对大直径空孔直眼掏槽掘进爆破延期时间设置的理论分析,提出采用微差延期时间修正公式进行优化。得出掏槽孔采用150～300 ms的微差间隔逐孔起爆,崩落眼和周边眼采用50～100 ms微差间隔的同段延期起爆方案。在银山矿井下巷道掘进中实践表明,方案操作安全性大大提高,爆破后效果良好,掏槽孔残孔基本在20 cm以下,掘进平均炮孔利用率达到93%,且极少出现残药、残孔的现象;巷道断面成型规整,爆后岩石块度均匀、爆堆集中,经济及社会效益显著。     

岩巷掘进爆破中的一项技术革新

目前我国岩巷掘进爆破普遍采用以25ms为延迟间隔时间的毫秒雷管起爆装药。实践表明，在巷道断面较小、岩石较坚固、特别是在掏槽爆破或深孔爆破时，25ms的延期不甚合理，满足个厂微差爆破中自由面形成的要求。经我们理论分析计算和实验室模型试验的结果得知，岩巷掘进较为...     

煤矿大断面岩巷掘进新型微差起爆技术应用研究

针对目前煤矿许用毫秒电雷管段间延期时间均为25ms已不能满足大断面岩巷安全高效掘进的现状,设计、订制新型毫秒延期电雷管并进行现场试验。通过增大辅助掏槽眼和掏槽眼间起爆延迟时间,提高了掏槽爆破效率,减小了矸石抛掷距离,爆堆集中,利于装岩作业;采用中深孔爆破和全断面一次起爆,节约了循环作业时间。实现了提高炮眼利用率和巷道成型质量、降低材料消耗,安全、快速、高效施工的预期目标。     

中深孔一次爆破成井的掏槽爆破方式优化研究

介绍了天井一次爆破成井的两种掏槽爆破方案,方案1采用9个大孔加4个小孔的布孔方式,方案2采用5个大孔加4个小孔的布孔方式。利用Ansys/LS-DYNA软件对两种掏槽爆破方案进行了数值模拟分析。分析结果表明,两种掏槽形成的掏槽断面尺寸均可满足设计要求,槽腔断面呈现出两端大中间小的特点,具有较好的掏槽效果;方案1的爆破振动控制效果明显优于方案2;综合考虑掏槽效果、凿岩成本和爆破振动控制效果,需要对周围岩体进行保护时应该选用方案1;不需要对周围岩体进行适当保护时应该选用方案2。两种方案的现场试验均获得了预期的掏槽爆破效果。研究结果可为矿山一次爆破成井技术方案的选择提供参考。     

煤矿岩石巷道楔形掏槽爆破数值模拟分析

通过LS-DYNA数值软件模拟了煤矿岩石巷道楔形掏槽爆破,分析了爆炸应力波传播规律及被爆岩体底部的应力特征。结果表明:楔形掏槽爆炸开始后,应力波从炸药底端呈锥状向被爆岩体自由面方向扩展,并迅速与相邻炮孔的应力波开始叠加;应力波到达自由面,在自由面处发生应力波反射形成拉伸波,拉伸波与正向传播的压缩波继续叠加在岩体中继续传播,叠加有利于被爆岩体底部掏槽炮孔所包夹的岩石发生破碎,形成爆破槽腔。     

钻孔爆破孔间最佳延时时间模型试验研究

为探寻钻孔爆破孔间最佳延期时间,采用高速摄影技术、动态应变测试方法以及数码电子起爆系统等高精度试验设备,从新自由面形成时间和应力波残余量两方面因素考虑,通过混凝土边坡模型单孔爆破高速摄影拍摄和逐孔爆破动态应变测试试验进行分析研究。孔间延时时间为5 ms时,前后炮孔间应力波叠加情况很好,但是后孔起爆时未能形成良好的自由面;当孔间延时时间为10 ms时,既能保证有10 mm以上的裂缝形成,后孔起爆时又仍有较大残余应力存在于介质中,有利于形成良好的破碎效果;当孔间延时时间为15 ms时,介质中由前孔爆破产生的残余应力几乎消失;当孔间岩石在20 ms以上时,后孔起爆不受前孔爆破应力波影响。综合考虑,建议逐孔微差爆破中孔间最佳延时时间控制在10~15 ms。     

露天矿山斜层状边坡削坡卸载爆破技术*

为了改善尖山磷矿边坡削坡卸载爆破时因边坡自然裂隙、地质分层等非常复杂而无法取得理想效果的问题,根据磷矿边坡分层特点,结合预裂爆破和光面爆破2种技术的优点,将岩层间自然裂隙作为预裂缝实施边坡控制爆破,提出了临近边坡缓冲减振爆破技术。在临近开采平台临近永久边坡处布置2排缓冲孔和1排主爆孔,以自然裂隙为预裂缝,缓冲孔按照1/3的比例分段装药,中间填充1.5 m惰性充填料;主爆孔采用连续装药,逐孔起爆技术。该技术实施半年多,削坡后的边坡坡面光滑平整,有效保证了边坡安全,比常规预裂爆破节约了穿孔爆破费用和后期破碎费用近200万元,在加快边坡削坡卸载速度的同时,减小了对边坡的扰动和延缓了边坡的变化速率,有力保障了东采区边坡下方矿岩铲运持续进行,可为类似工程施工提供参考。     

定向断裂控制爆破机理及应用

综合运用高速激光纹影仪、超动态应变测试技术、数字激光动态焦散线试验系统等试验手段,着重研究了切缝药包定向断裂控制爆破机理,通过纹影试验多角度观测了爆轰波动的传播过程,实现了爆炸应力波与爆生气体的分离;分析了切缝药包径向不耦合装药爆破爆生裂纹动态断裂效应,对比了不同装药结构对爆生裂纹扩展的影响,确定了径向不耦合系数为167时定向断裂控制爆破效果最佳;开展了切缝药包轴向不耦合装药爆破水泥砂浆模型试验,揭示了爆炸应力场的空间分布规律;研究了双炮眼切槽方式下同时起爆,两炮眼间贯穿裂纹和炮眼外侧裂纹扩展的动态行为。最后,将切缝药包定向断裂控制爆破技术应用于煤矿岩巷、立井、隧道和边坡工程的爆破施工中,取得了较好的效果。研究成果可为工程实践提供试验依据和理论指导。     

岩体爆破综合实验研究系统及其应用

为定量分析研究毫秒延时爆破破岩过程特征物理量分布演化机制,进一步优选爆破参数、完善毫秒延时破岩机理,进行了室内毫秒延时台阶爆破相似模型实验。应用高速摄影机和超动态应变仪建立综合实验研究系统,对毫秒延时爆破进行动态实时监测,得到台阶自由面处裂纹扩展规律和延时时间对边坡表面应力峰值及内部应力场叠加的影响程度。结果表明,确保后序药包起爆时已形成新自由面的最小临界延时为9 ms;设计延时为15 ms或25 ms时,可降低对边坡表面应变峰值影响程度;为促进相邻炮孔爆炸应力波充分叠加、增强岩体破碎效果,孔间延时最大临界值为15 ms。综合考虑坡体应力状态及台阶爆破效果双重因素,实验条件下最优孔间延时为15 ms。     

基于数值模拟和频谱分析的孔间精确延时探究

为研究不同延期时间对井下浅孔爆破的影响,利用数值模拟软件LS-DYNA对精确延时逐孔起爆的地下浅孔爆破作业方式进行研究.基于国内外的研究现状,浅孔爆破作业选用15、20、25、30、35 m s五种不同延期时间的连续不耦合装药逐孔起爆.进行现场精细延时逐孔起爆试验,通过爆破振动测试仪采集爆破振动速度,并对速度波形图进行...     

岩巷切缝药包楔形掏槽爆破模型试验与分析

为了研究合理的掏槽方式改善岩巷掏槽效果差、炮眼利用率低的问题,采用水泥砂浆模型对切缝药包楔形掏槽爆破进行了试验研究。共设计了4组对比试验,每组试验分别在6组不同强度的水泥砂浆模型上展开,模型炮孔数目均为6个,每个炮孔装一发8号电雷管起爆。试验结果表明,切缝药包装药结构提高了炮孔利用率、增大了槽腔体积及降低了掏槽碎块的大块率;并得到了不同强度模型最优的掏槽方式,其中80°切缝药包楔形掏槽爆破在不同强度模型下炮孔利用率、槽腔体积及掏槽碎块大块率均相差较小,用于岩性变化较大的岩巷中,可得到较好的掏槽效果。切缝药包楔形掏槽爆破利用切缝对能量的导向作用,实现裂纹的定向扩展,并提高了掏槽效果。     

煤矿岩巷爆破掘进炮孔密度优化研究

岩巷掘进工作面的炮孔密度(全断面炮孔数与断面面积之比)很大程度上影响了凿岩工作量和爆破效果,为了实现岩巷的快速掘进,需要对岩巷爆破的掏槽结构和其他爆破参数进行优化,在保证爆破循环进尺和巷道周边成型质量的基础上减少全断面炮孔数目,降低炮孔密度。根据在岩巷爆破掘进现场收集的资料,建立岩巷掘进爆破参数数据库,其中包含施工时间、矿区位置、掏槽方式、岩石普氏系数、掘进断面面积、全断面炮孔数目、炮孔深度、炸药单耗和炮孔利用率9个特征参数。通过对关键参数下的炮孔数目与断面面积进行线性拟合,得出关键参数在不同区间的炮孔密度变化规律,研究表明:大部分工程的炮孔密度约为5个/m²;炮孔密度与各参数具有一定相关性。其中,中深孔爆破的炮孔密度拟合值大于浅孔爆破;炸药单耗增大时,炮孔密度明显降低;炮孔利用率增大时,炮孔密度出现增大趋势;硬岩巷道的炮孔密度显著大于软岩;斜孔掏槽形式下的炮孔密度大于直孔掏槽的炮孔密度。炮孔密度较大是由于受到岩石破碎机理影响与爆破技术的限制,从而提出改进爆破技术,即采用二阶二段掏槽技术和周边孔切缝药包定向断裂控制技术。通过现场试验,发现同时采用二阶二段掏槽和周边孔切缝药包定向断裂控制技术既能够大幅降低炮孔密度,由5个/m²降到4个/m²,还可以保证爆破效果。研究对提高我国煤矿岩巷的快速掘进水平具有参考价值。