基于流固耦合的光面爆破不同空气间隔装药分析比较

针对光面爆破应采用何种空气间隔装药方式为宜的问题,采用流固耦合分析算法,分别对顶部空气间隔装药、底部空气间隔装药、中部空气间隔装药以及分段空气间隔装药4种光面爆破空气间隔装药结构进行了数值模拟,并分析比较了4种不同空气间隔装药条件下的孔壁峰值应力、光爆压力破岩能力、爆破减振效果。4种装药结构的现场试验结果表明:分段空气间隔装药具有孔壁应力分布均匀、破岩能力较强、减振效果理想、实际爆破效果好等优点,值得在光面爆破中推广应用。     

裂隙岩体空气间隔装药数值模拟研究

节理裂隙是自然岩体普遍具有的特征,工程实践与研究均表明岩体裂隙对于岩石爆破效果存在显著影响.针对空气间隔装药在裂隙岩体中的应用问题,采用有限元分析方法对不同节理间距条件下垂直节理岩体空气间隔装药爆破进行了数值模拟,分析了不同节理裂隙间距条件下爆破的损伤效果与应力分布情况,探讨了裂隙岩体对空气间隔装药爆破效果的影响作用.     

对某磷矿中部空气间隔装药结构最佳间隔比例的研究

针对云南某磷矿在露天爆破生产中部空气间隔装药问题,通过设计填塞长度不变的条件下不同空气间隔比例方案,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对5种不同空气间隔比例进行数值模拟分析,在对试验方案的不同空气比例的装药结构的爆破应力云图以及对爆破提取有效应力曲线进行对比分析,并参照爆破安全规程的标准,获得填塞不变下中部空气间隔装药的最佳的空气间隔装药比例为15%,并将模拟方案进行现场验证,从爆破过后的大块率、降振率和经济效益来验证该方案的正确性;依据萨道夫斯基公式得出该条件下的k,α值,为矿山日后爆破生产提供了理论依据。     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。     

中部间隔装药直眼掏槽爆破成腔过程数值模拟

运用三维非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA对中部间隔装药直眼掏槽爆破成腔过程进行数值模拟,并通过后处理软件LS-PrePost3.0对爆炸应力波的传播过程、不同时刻应力、变形情况进行了分析。模拟结果表明,空孔具有应力集中效应,对应力波的传播具有导向作用;爆炸应力波在岩石中以柱面波的形式向外传播;中部间隔装药的方式能扩大槽腔体积,减少炸药消耗,优化槽腔成形。整个数值模拟过程清晰地再现了该掏槽爆破岩石破碎、槽腔扩展过程,为预测掏槽爆破效果和优化爆破设计提供了依据。     

不同介质间隔装药爆破数值模拟

为研究间隔介质对间隔装药爆破效果的影响,利用非线性动力分析软件LS-DYNA,建立单炮孔模型并进行模拟。观察水、空气间隔时爆破过程中应力发展,分析孔壁压力的变化,孔口有效应力分布及岩石中应力衰减过程。研究表明:水间隔爆破时,作用在间隔段孔壁上压力比空气间隔时大,但水间隔时岩石中爆炸应力衰减速度更快,当爆心距超过一定范围后,不同间隔介质装药爆破在岩石中产生的应力趋于一致;水间隔爆破时,炮孔孔口处有效应力峰值略小,但其峰值脉冲时间更长,更有利于孔口岩石破碎,降低大块率,改善爆破效果。     

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。     

空气间隔装药减弱爆破的施工及孔内压力分析

空气间隔装药减弱爆破施工方法适用于地下工程中的刷帮、光面爆破及各种减弱爆破的场合。本文叙述了现场施工的方法,分析了该爆破作用过程的机理及爆炸压力的变化过程。     

基于损伤的光面爆破参数优化数值模拟研究

针对大断面井巷掘进爆破产生的围岩损伤及超欠挖问题，需要对光面爆破参数进行优化研究。运用LS-DYNA软件，建立爆破模型，研究装药结构、孔间距与光爆层厚度对损伤变化的影响，并对现场参数进行优化。研究结果表明：炮孔装药部分两孔间损伤变化，在起爆后炮孔周围产生压裂损伤；随着冲击波扩展强度逐渐降低转变为应力波，此时矿岩未产生损伤破坏；随着应力波在炮孔间叠加效应，在中心线产生损伤并向两侧延伸；空气间隔装药损伤变化，随着应力波向空气间隔中心传播，损伤也逐渐向中心发展，损伤厚度逐渐降低，在中心处交汇并促进了损伤的扩展。空气间隔有利于应力波的传播，促进了损伤的发展。在空气间隔区域的原岩损伤主要是由相邻炮孔的应力波叠加与中间炮孔空气间隔区域两侧炸药引起的应力波的相互作用造成。空气间隔长度与炮孔孔间距增大，都会降低空气间隔区域岩石的损伤程度及厚度。根据理论计算与数值模拟结合，可以得出间隔距离为500 mm、孔间距为600 mm、光爆层厚度为700 mm较为合适。通过现场实验，提高了光面爆破效果，减少由于超欠挖现象造成的后期支护成本的增加，取得了良好的效果。     

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。     

单自由面无限岩体中深孔微差爆破数值模拟

采用大型动力有限元程序ANSYS/LS-DYNA及ALE算法,对单自由面无限岩体中深孔微差爆破进行了数值模拟。结果表明,数值模拟能进行爆破有效应力的时程分析、爆破应力波传播的直观演示、客观反映爆破破岩的动态过程等,模拟结果可为爆破设计提供参考。     

柱状药包爆破应力波时空衰减规律

柱状药包爆破产生的应力波在岩石介质中的传播规律,是进行爆破理论分析和装药结构设计的重要基础,但是目前柱状药包爆破应力波传播规律仅限于简单的叠加求解。基于球状药包爆破应力波的时空衰减规律,利用现有应力波在岩石介质中的衰减规律与数值模拟相结合验证,得出了较为合理的柱状药包爆破应力波衰减规律。指出柱状药包爆破产生的应力波在炸药传播方向存在递增现象,且柱状药包爆破产生应力波的作用时间相比球状药包有所增加。     

爆破震动对巷道稳定性影响的模拟分析

为了研究采矿生产中爆破震动对巷道稳定性的影响，利用岩土工程有限元分析软件来模拟爆破振动效应。模拟中，在爆破区内的岩体表面施加作用时间很短的动载荷，通过有限单元法计算岩体内的动应力场和平硐表面产生的变形，采用位移等效原则来确定突加载荷的大小、作用时间和作用范围，从而确定岩体临界振动速度条件下的临界爆破药量。将此方法应用工程实例，证明是有效的。     

选矿车间设备基础的控制爆破拆除

在复杂环境下,采用控制爆破技术拆除选矿生产车间设备的钢筋混凝土基础。通过控制炸药量、设计合理的爆破参数、采用空隙间隔装药结构、开挖减震沟和适合的安全防护措施等手段,达到了安全爆破拆除的目的。     

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。     

隧道掘进爆破方案自动化系统设计研究

针对依赖工程经验粗放式隧道爆破方案设计的低效率、精细化不足的问题,依托寨山隧道工程,应用现场试验、需求分析、软件编程和互联网+相结合的技术,开发完成了隧道掘进爆破方案设计系统,实现了高效、精细化和实用性的爆破方案设计。研究结果表明:通过考虑隧道轮廓几何参数、开挖方法与施工台车框架结构,可实现炮孔参数的参数化、流程化和形象化设计。按照炮孔设计、装药量与装药结构设计和爆破方案生成的步骤,可快速生成隧道爆破开挖方案。装药量由爆破负担的围岩体积和经验公式确定。装药结构为炸药与爆破介质的纵向不耦合结构。研究成果可为类似隧道爆破方案自动化设计提供一定的指导。     

水月岩石灰石露天矿降低爆破大块率的技术措施

大块率是评价露天矿台阶深孔爆破质量的重要指标之一。文中对露天矿台阶深孔爆破中大块产生的原因进行了分析,并从穿孔参数、炸药单耗、装药结构、微差间隔、起爆方式等方面,提出降低大块率的技术措施,在实践中取得较好的爆破效果。     

露天矿边坡爆破对既有隧道的影响分析

针对某露天矿边坡爆破开挖工程对山体内邻近既有隧道的影响问题,依据有关规范及参考国内类似工程的经验,确定该隧道围岩质点振动速度控制标准为20 cm/s。对现场爆破荷载作用下隧道围岩质点振动进行了跟踪监测,提出了测点仪器安装方案,对隧道围岩质点振动衰减规律进行了分析,水平径向、水平切向和竖直向峰值振速衰减规律拟合系数均在0.85及以上,并及时反馈信息,优化爆破参数。结合数值分析,得到了隧道围岩振动速度与动应力分布规律,计算得到围岩质点振动峰值速度为19 cm/s,验证了预估药量的可靠性,为工程的顺利进行提供了安全保障。     

深孔爆破数值模拟及其在煤矿顶板弱化中的应用

分析了钻孔爆破对岩石的破坏过程,提出了岩石钻孔爆破过程的“动静压”破坏原理.利用AUTODYN软件对钻孔爆破进行数值模拟,得出钻孔爆破的岩石破裂过程.分析了钻孔不耦合装药爆破的规律,实现了理论分析及数值模拟结合到现场实施的煤矿顶板弱化成套技术,用现场钻孔观测爆破裂隙及矿压规律监测方法验证了研究结论.