非电起爆网路修正单响药量计算及PPV预测应用实例

雷管延时误差引起的同段齐发炮孔起爆时刻离散及分段爆破振动叠加效应缺乏深入研究,给非电起爆网路单响药量取值及质点峰值振动速度(particle peak vibration velocity, PPV)预报带来极大困难。考虑雷管延时误差的正态分布特性,利用概率理论分析雷管段别及延时误差对炮孔起爆时刻重叠的影响规律,构建同时起爆炮孔排数的概率计算模型(probability calculation model, PCM);研究同段齐发炮孔起爆时刻的离散效应及等效药量取值方法,创新性提出修正单响药量概念及计算方法,并将其应用到现场PPV预测。结果表明：传爆网路的延时误差累积,引起显著的分段爆破振动叠加现象,导致非电起爆网路实际单响药量大于设计值;孔外MS3传爆、孔内MS11起爆与孔外MS2传爆、孔内MS9起爆的非电网路,同时起爆炮孔排数的期望值分别为2.35和4.67;同段齐发炮孔等效药量值比该段总药量小,可利用缩比因子折算同段齐发炮孔数目计算得到。利用修正单响药量回归爆破振动速度模型拟合效果好,两项工程应用的PPV预测值与监测值间平均相对误差(absolute relative error...     

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。     

大型深部矿井建设模型试验系统研制

 研制一套大型深部矿井建设模型试验系统,该系统主要由反力架、液压加载系统、测控系统、数据采集系统等组成。反力架采用回字形主框架、可移动式门式反力架和后支撑架,可实现模型厚度的调整,既可进行平面模型试验又可进行三维模型试验。液压加载系统包括垂直(上、下)作动器、水平(左、右)作动器、后作动器,可实现5个方向的主动加载,同时设有恒定荷载保持系统。测控系统通过由计算机–EDC220全数字控制器–传感元件–执行元件组成的全数字闭环控制系统,可实现对载荷的精确实时控制。数据采集系统包括静态和超动态应变采集仪,可进行巷道机械开挖和爆破开挖模拟试验过程中信息的采集。通过采用石膏砌块的模型试验,可有效模拟深部巷道的变形和破坏现象。     

节理介质中爆炸裂纹扩展的细观行为研究

利用爆炸加载动焦散测试系统 ,进行了有机玻璃材料的透射式动焦散模型试验 ,对含人工节理的材料中爆生裂纹扩展的细观行为进行了研究 ,获得了爆生裂纹扩展穿过节理的一般规律 .试验表明 ,爆生裂纹穿过节理时 ,并不是直接沿原方向 ,而是偏离一段距离后继续扩展 ,爆生裂纹的扩展与切缝和节理的夹角以及炮孔与节理间的距离有直接关系 .对穿过节理前后爆生裂纹尖端应力强度因子的定量分析结果表明 ,由于节理的影响 ,应力强度因子存在 2个峰值点     

新型数字激光动态焦散线实验系统及其应用

研制了新型数字激光动态焦散线实验系统,用固体激光器取代传统的多火花式点光源,用数码高速相机取代原来的多幅式胶片相机,即建立了采用固体激光器与数码高速相机组合的高速摄影系统的新型焦散线实验系统.并应用该新型实验系统进行了冲击载荷下的三点弯曲断裂实验和双炮孔的爆炸加载实验,得到了清晰的数码焦散线照片,并与传统的光学照片进行对比,发现数码照片更加清晰、结果更可靠,且记录时间更长,证明该新型系统可以满足冲击、爆破等超动态断裂问题的要求.新型光路系统简单、操作方便,不仅实验成本低、周期短,而且可以对整个断裂过程进行连续观测.     

弱胶结软岩巷道层状底板底鼓机理及控制对策

为研究弱胶结软岩巷道底板层状特性对底鼓的影响,采用数值模拟与力学分析相结合的方法,对层状底板失稳机理及控制技术展开研究。结果表明:1)层状底板压曲失稳后形成非稳定区、亚稳定区和稳定区,非稳定区是底板变形活跃区域,是支护和加固的主要对象,亚稳定区对底板变形具有宏观调控作用,稳定区是底板主要承载结构;2)随着分层厚度增加,各分层承载能力提高,底板具备更强的抗变形能力;3)巷道最大底鼓量随岩梁刚度增加呈负指数式减小,随侧压和底板载荷增加呈线性增加,随巷道跨度增加呈指数式增长。提出以"高强锚网梁索+喷浆密闭+底板锚注"为核心的支护系统,现场试验表明该技术有效控制了弱胶结软岩巷道层状底板的变形。     

深部矿井锚拉支架设计理论及应用

论述基于锚拉支架综合抗力的理论设计方法,研究锚杆轴向拉伸与横向阻抗的非线性综合抗力,得出拉杆预紧力的下限和上限值、锚杆锚固力下限值的计算方法及设计理论公式。编制了煤矿锚拉支架的优化设计程序,且在我国最大深井之一的孙村煤矿-1100m水平(埋深1310m)巷道支护工程进行了应用,实测结果表明:设计安全经济、理论有效可靠。     

爆炸荷载作用下动态裂纹扩展试验研究

应用爆炸加载的透射式动焦散线测试系统,分析了爆炸裂纹的扩展规律。用有机玻璃试样直观、形象地研究了爆炸加载和卸载过程破裂时的应力(应变)场、成核区(阴影区)的动态特征变化,分析了爆炸裂纹发展、止裂及破坏模式、动态应力强度因子的变化规律,精确得到了材料在爆炸荷载作用下的止裂韧性值。确认了早期爆炸裂纹是在爆轰压力作用下产生快速扩展裂纹,裂纹尖端形成应力集中和积聚较大的应变能,爆炸裂纹中后期的焦散形式与一般动态焦散接近相同。初步提出了爆炸裂纹的大部分扩展是应变能释放的动态卸载破坏的结论。     

龙固矿副井特厚表土层冻结段外壁施工技术

龙固煤矿副井井筒表土层厚567.7 m,冻结深度650 m,是目前国内已施工冻结段深,设计混凝土标号高（C70）,设计复杂的矿井.在高标号、高性能混凝土制作施工方面取得了一定的经验.在治理特厚粘土层方面采取了一定的措施,取得较好的效果,井筒已顺利通过了冻结表土段,进行套内壁工作.在整个施工过程中,取得了安全、优质、快速、高效的效果.     

基于数值模拟的岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破研究

随着炮孔深度增加,炮孔底处岩石夹制作用增强导致破岩效率和炮孔利用率较低,原有的连续装药方式不能解决上述问题。在这个基础上,研究了岩石巷道深孔分段装药掏槽爆破技术来提升掏槽爆破效率。使用光滑粒子流体动力学-有限元方法（SPH-FEM)建立了不同分段装药结构的单孔掏槽爆破模型,分析了不同模型爆破过程中岩石粒子抛掷速度、岩石抛掷数量以及爆破腔体特征。结果表明：不同装药结构会影响炮孔附近岩石的损伤范围,传统的连续装药结构在炮孔径向形成的损伤区域比分段装药结构大。此外,连续装药结构由于炸药集中在炮孔底部使得炸药能量分布不均匀,导致掏槽爆破效果差;采用分段装药结构可以增加岩石破碎数量和优化爆破腔体,岩石粒子在飞散过程中会产生2次加速现象;第一段装药比例较大或者较小会明显造成炸药能量利用不合理以及爆破腔体效果差。在模拟中设定的炮孔长度、岩石参数以及炸药性能条件下,当第一段装药比例为0.4时,深孔岩石巷道掘进掏槽爆破能够充分利用炸药能量,达到较好的掏槽爆破效果。将数值模拟得到的最优分段比例应用到现场巷道掘进爆破施工中,并利用数码电子雷管实现掏槽孔内2段炸药的延时起爆。现场试验结果表明分段装药能够在深孔...