不同掏槽形式成腔过程比较数值分析

掏槽爆破是决定巷道掘进速度的关键,提高掏槽爆破质量是实现巷道快速掘进的前提。数值计算的发展使掏槽爆破模拟成为可能,采用显式动力分析软件LS-DYNA,对深孔直眼掏槽和楔形掏槽爆破过程进行模拟。通过对比分析发现,楔形掏槽炸药爆炸后产生的强压缩波很快发生叠加,这种强烈的叠加作用促使波阵面的形状发生了变化,应力波阵面转变为近似平面。直眼掏槽时沿装药段能量分布相对均匀,楔形掏槽在炮孔底部两侧的能量分布差距明显,必然导致楔形掏槽形成的槽腔更加狭长。楔形掏槽对于硬岩爆破更为有效。     

云锡1360基础平台桶形掏槽数值模拟研究

针对云锡1360基础平台巷道掘进炮孔利用率低的现状,为了提高掘进掏槽爆破效率,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件,对两种不同装药的桶形掏槽爆破方式进行了数值模拟对比分析,在此基础上结合现场条件对这两种掏槽爆破方式的模拟结果进行了试验验证。结果表明:在体积相同的桶形掏槽腔内,装药量越大,槽腔岩石的炸药单耗越大,掏槽效果就越好;空孔是掏槽腔内装药最重要的自由面,对炸药爆轰冲击波具有极强的吸引和导向作用;应当将炸药尽可能地集中在桶形掏槽腔的中心位置,让空孔环绕在装药孔的周围,炸药爆炸的能量才能留在空孔周围,集中用于掏槽内岩石的破坏。优化选择掏槽方式,可为矿山高效掘进提供了技术支持。     

基于层次分析法对楔形掏槽爆破影响因素分析

为了便于楔形掏槽爆破参数的选择,建立了楔形掏槽爆破影响因素指标体系,应用层次分析法(AHP)进行定量化分析.结果表明,炮孔的倾斜角度是影响楔形掏槽爆破的主要因素,权值达到11.15％;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、摩擦角及黏结力影响也比较大,权值均为7.12％;炮孔深度、炸药密度和爆热次之,权值分别为6.88％、...     

基于层次分析法对楔形掏槽爆破影响因素分析

为了便于楔形掏槽爆破参数的选择,建立了楔形掏槽爆破影响因素指标体系,应用层次分析法(AHP)进行定量化分析。结果表明,炮孔的倾斜角度是影响楔形掏槽爆破的主要因素,权值达到11.15%;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、摩擦角及黏结力影响也比较大,权值均为7.12%;炮孔深度、炸药密度和爆热次之,权值分别为6.88%、6.75%和6.75%。这为楔形掏槽爆破参数选择和爆破设计提供了科学的理论依据。     

菱形楔形混合掏槽爆破的数值模拟研究与应用

为了提高隧道在坚硬岩石条件下深孔爆破的掘进效率,首先提出了菱形楔形混合掏槽技术,计算了掏槽爆破技术参数;然后采用数值模拟研究了混合掏槽的爆破成腔过程及应力波的传播规律,实现了槽腔过程的可视化,并提取了关键部位的有效应力峰值;最后进行了现场应用试验。研究表明:该掏槽方式形成了多级多段掏槽,增加了爆炸应力波对坚硬岩体拉伸压缩破坏的次数,有利于破碎坚硬岩石;菱形掏槽炮孔侧面单元的有效应力峰值上下波动小,能量分布平均,能减弱炮孔过长引起的岩石夹制作用,形成稳定成型的槽腔;经测试,平均炮孔利用率达到了94%,验证了菱形楔形混合掏槽爆破参数的合理性。     

贵州息烽磷矿巷道掘进爆破参数优化与实践

巷道掘进爆破的破碎效果取决于爆破参数的合理与否,其轮廓成形效果一定程度上也会影响着地下矿山巷道围岩稳定性。针对贵州息烽磷矿巷道掘进施工过程中因装药量过大、炮孔布置密集而产生的巷道超挖严重及爆破后的围岩破碎难题,采用了爆破破岩理论分析,并参照类似工程经验对掘进爆破的孔网参数布置和装药结构进行优化研究。通过优化掏槽方式减少6个炮孔(一阶掏槽孔2个、顶板孔2个和崩落孔顶孔2个),增大炮孔间距,并采用空气间隔器实施轴向不耦合间隔装药,使得炮孔数量减少和总炸药消耗量降低。其次,利用有限元软件LS-DYNA对优化的爆破方案进行模拟计算分析,结果表明：优化后的爆破方案巷道围岩应力峰值降低,减少了超挖,提高了围岩稳定性。最后,通过15组现场巷道掘进爆破工程实践,表明优化爆破参数后,巷道爆破掘进成型质量好,无顶板破碎、掏槽孔穿孔等现象出现,施工效率提高,施工成本降低。通过分析比较认为：适当增大炮孔间距,采用空气间隔装药爆破,相比无空气间隔爆破,能够有效减少爆破震动,保证巷道成型质量。     

散装炸药在矿山巷道爆破掘进的应用效果分析

当前矿山巷道爆破掘进时,炮孔装填炸药多采用人工装填卷状炸药的方式,劳动强度大且作业效率不高,尤其在矿岩条件差和炮孔较深的作业环境,该方式严重影响了巷道掘进的效率,间接制约了矿山的生产能力。为此在非洲某铜矿进行散装炸药的巷道掘进爆破实验,使用井下压缩空气向水平炮孔中装填散状炸药的便携式装药设备,从炮孔布置、炸药种类和装填方式等对现行的巷道掘进工艺进行了改良。考虑巷道周边光面爆破的要求和底板积水的特点,掏槽孔和辅助孔采用散装炸药,周边孔和底孔采用卷装乳化炸药。通过改变风压来调节炮孔内的散装炸药的装药密度,经20余次实验,寻找到了较优的爆破施工方案,使该矿巷道掘进进尺成本每米节约15.4%,炮孔利用率提高到91.31%,平均单循环装药时间缩短了16.7%。同时该工艺在国内的某磷矿巷道掘进中也取得了较大的成功,其中炮孔利用率高达97%,平均单循环装药时间缩短近40%,为实现矿山巷道掘进机械化奠定了坚实的基础。     

宽孔距爆破机理分析及在黄麦岭磷矿的应用

实践证明,炮孔内炸药爆轰时炮孔浅部炸药产生的膨胀气体沿炮孔上窜流失,炮孔浅部岩石的破坏主要依靠爆轰应力波,而深部岩石则同时受到膨胀气体与爆轰应力波的作用,所以炮孔浅部与深部要求的最佳m值不同,并与岩石性质有关,通过黄麦岭磷矿生产实践,宽孔距爆破可获得提高延米爆破量,减少材料消耗改善爆破质量,降低成本的显著效果.     

散装炸药在矿山巷道爆破掘进的应用效果分析

当前矿山巷道爆破掘进时,炮孔装填炸药多采用人工装填卷状炸药的方式,劳动强度大且作业效率不高,尤其在矿岩条件差和炮孔较深的作业环境,该方式严重影响了巷道掘进的效率,间接制约了矿山的生产能力。为此在非洲某铜矿进行散装炸药的巷道掘进爆破实验,使用井下压缩空气向水平炮孔中装填散状炸药的便携式装药设备,从炮孔布置、炸药种类和装填方式等对现行的巷道掘进工艺进行了改良。考虑巷道周边光面爆破的要求和底板积水的特点,掏槽孔和辅助孔采用散装炸药,周边孔和底孔采用卷装乳化炸药。通过改变风压来调节炮孔内的散装炸药的装药密度,经20余次实验,寻找到了较优的爆破施工方案,使该矿巷道掘进进尺成本每米节约15.4%,炮孔利用率提高到91.31%,平均单循环装药时间缩短了16.7%。同时该工艺在国内的某磷矿巷道掘进中也取得了较大的成功,其中炮孔利用率高达97%,平均单循环装药时间缩短近40%,为实现矿山巷道掘进机械化奠定了坚实的基础。     

基于切缝装药定向预裂的中深孔掏槽爆破研究EI北大核心CSCD

针对岩巷中深孔掏槽爆破效果差的问题,设计了基于切缝装药定向预裂的中深孔掏槽爆破方案。首先从理论上分析定向预裂对槽腔形成的影响,然后开展掏槽爆破数值模拟揭示槽腔岩体的破坏历程和破坏机制,最后通过现场试验探究其应用效果。结果显示:预裂孔中的切缝装药爆破后沿预裂孔连线会形成定向预裂面,定向预裂面具有自由面反射拉伸效应和应力波阻隔效应,能够促使槽腔岩体充分破坏以形成易于抛掷的岩块,且定向预裂面可以降低成腔阻力,有利于掏槽孔爆破成腔;数值模拟实现了槽腔岩体破坏过程的可视化,通过模拟结果证明了定向预裂面的自由面反射拉伸效应和应力波阻隔效应;相比于现有普通中深孔掏槽爆破技术,在岩巷中深孔爆破采用该掏槽技术时,平均循环进尺增加了0.29 m,平均炮孔利用率提高了11.6%,平均炸药单耗降低了0.19 kg/m^(3),平均雷管单耗降低了0.13发/m^(3),结果验证了此新型掏槽技术在岩巷中深孔爆破的适用性。     

益新矿中心大空孔掏槽爆破扩腔过程数值分析

为了更好的应用中心大空孔掏槽爆破技术,根据益新煤矿爆破工况,运用有限元软件LS-DYNA,深入分析爆破过程中应力波的传播、有效应力和应力场的变化,研究其扩腔过程及岩石破碎机理。结果表明:爆炸应力波首先在炮孔连线方向相遇叠加并形成一条直线型的加强带,然后传至空孔并发生复杂的反射和叠加,最后在岩体中扩散;空孔外围的应力场分布呈现"圆形-菱形-圆形-方形"的变化规律;中心大空孔掏槽爆破有利于炸药能量的均匀分布和槽腔的形成与扩展。现场验证表明:该项技术大大提高了煤矿巷道的掘进速度,取得了较好的经济效益。     

不同炮孔堵塞材料对矿山露天爆破效果的影响

通过矿山目前采用的单一材料堵塞的冲孔分析,利用控制变量法和对比分析法,定性地研究炮孔中应力和时间的变化规律,结合现场爆破试验,将炮孔堵塞分6种情况进行试验研究,最终得出:混合材料的炮孔堵塞相比单一材料的炮孔堵塞,具有抗剪强度高、炸药能量在炮孔中作用时间长和炸药做功能力增大等特点。现场混合材料堵塞能有效地降低冲孔现象的发生,提高炸药利用率和减少炮孔上部大块的产生。     

立井深孔直眼掏槽大直径中心空孔作用分析和参数计算

为提高立井基岩段掘进爆破效率,改善破碎块度,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探讨深孔直眼掏槽大直径中心空孔的作用机理。理论研究表明:空孔为装药掏槽炮孔提供了一个与其相平行的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间,加大了爆炸应力波的反射拉伸作用,空孔的存在造成了槽腔岩石中的拉应力集中,从而增大了岩石中的拉应力作用强度,引起槽腔中裂隙的进一步扩展延伸,使槽腔内岩石的破裂和破碎更充分。数值模拟结果进一步验证了大直径中心空孔所具有的应力叠加和反射拉伸作用。在此基础上,对空孔与装药孔间距的合理取值进行了理论分析计算,中心空孔应处在掏槽孔形成的爆破裂隙区之内,并选用较大的松动爆破作用指数进行设计。     

软岩隧洞中乳化炸药拒爆的解决办法

为解决在软岩隧洞掘进爆破中乳化炸药发生拒爆的问题,通过分析乳化炸药破乳的原因,发现乳化炸药在爆炸环境中结构成分容易发生变化。研究结果表明,在分段延时爆破作业中,先引爆的炮孔产生的冲击波会对其作用范围内后引爆炮孔中的炸药产生挤压作用,被挤压的部分微小敏化气泡消失,导致乳化炸药破乳失效。盐边县偏路水库泄洪排沙隧洞爆破工程的实验,验证了在不改变爆破器材的情况下,可以通过改变装药结构,调整布孔参数以及起爆顺序成功克服乳化炸药在软岩隧洞掘进爆破中发生的拒爆问题,并取得了良好的爆破效果,可为类似爆破工程提供参考。     

软岩隧洞中乳化炸药拒爆的解决办法

为解决在软岩隧洞掘进爆破中乳化炸药发生拒爆的问题,通过分析乳化炸药破乳的原因,发现乳化炸药在爆炸环境中结构成分容易发生变化。研究结果表明,在分段延时爆破作业中,先引爆的炮孔产生的冲击波会对其作用范围内后引爆炮孔中的炸药产生挤压作用,被挤压的部分微小敏化气泡消失,导致乳化炸药破乳失效。盐边县偏路水库泄洪排沙隧洞爆破工程的实验,验证了在不改变爆破器材的情况下,可以通过改变装药结构,调整布孔参数以及起爆顺序成功克服乳化炸药在软岩隧洞掘进爆破中发生的拒爆问题,并取得了良好的爆破效果,可为类似爆破工程提供参考。     

煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破技术应用研究

岩巷中深孔爆破可减少循环转换过程中的各种辅助作业时间,提高单循环进尺。根据现场巷道断面和形状、岩石性质、低威力三级煤矿水胶炸药和施工条件,通过对炮孔深度、掏槽形式和掏槽参数、光面爆破参数、崩落爆破参数、装药结构、炸药单耗、起爆方式等技术问题分析研究,并在施工中不断优化完善,应用研究取得了良好的技术经济指标,平均炮孔利用率大于90%,巷道成形质量良好,周边孔痕率在40%～70%。     

煤矿坚硬岩石巷道中深孔爆破技术应用研究

岩巷中深孔爆破可减少循环转换过程中的各种辅助作业时间,提高单循环进尺。根据现场巷道断面和形状、岩石性质、低威力三级煤矿水胶炸药和施工条件,通过对炮孔深度、掏槽形式和掏槽参数、光面爆破参数、崩落爆破参数、装药结构、炸药单耗、起爆方式等技术问题分析研究,并在施工中不断优化完善,应用研究取得了良好的技术经济指标,平均炮孔利用率大于90%,巷道成形质量良好,周边孔痕率在40%～70%。     

径向不耦合装药爆破效果的数值研究

为了研究径向不耦合条件下爆破效果的影响因素,利用AUTODYN-2D对比不耦合系数、不耦合介质、炸药种类对爆破效果的影响规律。结果表明,与耦合装药相比,径向不耦合装药条件下炮孔压力明显降低。对比水介质和空气介质下的爆破效果可知,水介质不耦合条件下,炸药爆炸能量的传递效率更高。炮孔压力与炸药种类密切相关,TNT产生的炮孔压力最大,但作用时间较短,而ANFO和乳化炸药的作用时间较长。     

径向不耦合装药爆破效果的数值研究

为了研究径向不耦合条件下爆破效果的影响因素,利用AUTODYN-2D对比不耦合系数、不耦合介质、炸药种类对爆破效果的影响规律。结果表明,与耦合装药相比,径向不耦合装药条件下炮孔压力明显降低。对比水介质和空气介质下的爆破效果可知,水介质不耦合条件下,炸药爆炸能量的传递效率更高。炮孔压力与炸药种类密切相关,TNT产生的炮孔压力最大,但作用时间较短,而ANFO和乳化炸药的作用时间较长。     

小断面渗水岩石立井爆破的问题与对策

分析了在实际条件下小断面立井爆破所存在的问题,包括使用的炸药密度小、爆速低,不利于进行致密花岗岩爆破和水炮孔装药;作业面水的存在,影响布孔、钻孔、装药、堵塞、引爆等爆破施工环节。通过增加炮孔布置的数量、保证必要的爆破炸药单耗、采取一系列有效的施工技术和爆破技术等措施,减小或避免水的不利影响,改善了爆破效果。实践表明,空孔在作业面有水的致密花岗岩立井掏槽中仍能起到显著作用;立井渗水量大时可利用水覆盖控制爆破飞石,降低井口的防护要求。