爆炸载荷下空孔缺陷与爆生裂纹扩展行为研究

空孔在岩石巷道直眼掏槽爆破中具有重要作用,为研究空孔及其缺陷在爆炸荷载作用下的扩展行为和作用机理,以PMMA代替岩石材料,利用预制裂纹代替空孔缺陷,借助动态焦散线系统和理论分析为手段,研究不同间距下空孔、空孔处预制裂纹、爆生裂纹动态扩展规律及机理,分析不同"径距比"与掏槽效果的关系。研究结果表明:在装药量一定的情况下,随着炮孔与空孔距离的变化,爆生裂纹扩展距离呈现递增而预制裂纹扩展距离呈现递减的趋势,但都存在极值;当炮孔与空孔距离较小时,爆生裂纹和预制裂纹扩展及相互作用最复杂,爆生裂纹扩展经历由压缩应力波为主,表现为直线的前期扩展;由空孔处发射应力波和压缩应力波共同作用下,爆生裂纹偏离炮孔与空孔连心线的中期扩展,以及由空孔应力集中区作用使爆生裂纹向空孔方向偏移的后期阶段;预制裂纹扩展经历由空孔处应力集中作用下,表现为直线的前期扩展,以及由爆生裂纹处反射拉伸波作用使其向爆生裂纹发展的后期阶段;当炮孔与空孔距离较大时,反射应力波及应力集中效应对爆生裂纹和预制裂纹扩展在减弱,爆生裂纹与预制裂纹扩展行为仅有前期直线扩展阶段。"径距比"的大小对爆破效果影响较大,直眼掏槽爆破应以最优"径距比"作为掏槽爆破参数设计的依据。     

静态破碎剂作用下裂纹扩展行为的动态分析

为了研究岩石静态破裂机理,采用高速摄像技术,对静态破碎剂作用下混凝土模型的破坏过程进行了物理模拟试验。试验研究表明,圆柱体单孔混凝土模型在静态破碎剂作用下,其破坏不是像方形单孔混凝土以三条主裂纹的形式破坏,而是在对称连线上产生两条基本对称的主裂纹;裂纹扩展过程中,裂纹扩展速度和加速度的变化基本是呈现先增加后降低再增加的变化趋势;裂纹的萌生、扩展到最后的失稳过程非常明显。研究结果为静态破碎剂在实际工程中的应用提供试验依据。     

基于AHP权重的岩巷钻爆法掘进进尺影响因子分析研究

岩巷掘进进尺水平不高对煤矿建设和生产有很大影响。针对岩巷钻爆法掘进进尺影响因子的判断以定性为主的问题,把岩巷钻爆法掘进施工分为水文地质、凿岩、爆破、支护等八大部分,运用层次分析法,对掘进进尺影响因子对进尺的影响程度进行定量判断。结果表明,岩巷钻爆法掘进进尺八大影响因子中,主要影响因素是爆破技术及效率,其次是组织管理和排矸。     

基坑浅孔钻孔成孔质量监测系统设计

针对基坑施工中浅孔施工质量监测存在的问题。在现有浅孔钻孔机械基础上,以长螺旋钻机为研究对象,以成孔质量中成孔的垂直度为主要考核指标进行设计监测系统,分析了监测系统的构成及监测原理,设计了监测系统及每个测点的构成,主要包括传感器、无线发射装置、无线接收装置。该系统设计为监测系统现场应用奠定基础。     

基于硬岩快掘技术的切缝药包聚能爆破试验研究

 为了检验切缝药包在岩巷快掘中的适应性及控制爆破参数,首先优化爆破参数的设计,使得炮眼利用率达到90%以上,达到快速掘进和光面爆破的要求,在爆破方案取得成功后进行全断面两边周边眼对比试验和全断面控制爆破对比试验,通过对比,全断面周边眼进行控制爆破眼痕率可以达到90%,同眼距情况下,0.5 kg为最优,装药量比光爆和原方案分别减少16.7%和37.5%;同药量情况下,眼距由原来的450 mm可以扩大到550 mm,提高22%以上。试验结果表明,简易切缝药包不仅成型好而且为企业创造较高的经济效益,适合在岩巷快掘施工中推广。     

大断面斜井基岩段钻爆法高效快速施工技术研究

为了研究斜井掘进中各环节对斜井掘进速度的影响,以大断面斜井为工程背景,利用鱼骨图分析制约其掘进速度影响因素,首先优化爆破参数,掏槽优化为楔直复合掏槽结构,单循环进尺由1.9 m提高到2.1 m,提高幅度为11%;其次将支护工艺优化为二次支护工艺,配合选用凿岩台车+履带式装载机+防爆无轨胶轮车的全机械化作业线,凿岩、支护、排矸3大工序耗时平均减少36%;并将劳动组织形式由三八制改为四六制。研究结果表明:采取以上措施后,日进尺平均达到8.5 m,月进尺达到240 m,指标提高幅度分别为50%和71%,技术经济效益显著。     

静态破碎剂膨胀作用下试件裂纹扩展试验研究

采用高速摄像技术,进行了静态破碎剂作用下材料破坏的物理试验,研究了膨胀作用下含切槽孔模型材料的动态断裂力学行为,获得了裂纹扩展速度和裂纹扩展加速度的变化规律。研究结果表明:静态破碎剂作用下含两翼切槽孔试件产生两条基本成直线的裂纹,裂纹扩展速度和加速度的变化基本是呈现先增加后降低的趋势;裂纹扩展加速度最大值到达的时间早于裂纹扩展速度到达最大值的时间;裂纹的萌生、扩展到最后的失稳过程非常明显。研究结果可为静态破碎剂在实际工程中的应用提供理论指导。     

长螺旋钻孔成孔质量监测系统开发

针对基坑施工中浅孔施工质量监测存在的问题,在现有浅孔钻孔机械基础上,以长螺旋钻机为研究对象,以成孔质量中成孔的垂直度为主要考核指标进行设计监测系统,进行了监测系统的开发,并通过实验室试验测试可以看出,该系统设计合理,数据测试准确,能现场指导钻孔施工。