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。     

水不耦合径向装药对预裂成缝效果影响分析

摘要：为研究空气和水两种介质对预裂爆破的影响,通过LS-DYNA软件,研究不同不耦合系数情况下大理岩HJC本构模型在空气和水介质条件的单孔爆破损伤情况和多孔爆破成缝情况。结果表明：（1）不耦合系数相同情况下,水不耦合装药岩石损伤范围会大于空气不耦合装药。随着径向不耦合系数增大,大理岩在空气不耦合装药和水不耦合装药条件下的损伤范围均逐渐减小这可以有效保护孔壁岩体。（2）水不耦合装药与空气不耦合装药的应力传播规律相同,但水不耦合装药相较于空气不耦合装药,对爆炸能量的利用率更高。（3）针对于本文的岩石条件,得到了最优的爆破参数组,在现场取得较好的预裂爆破效果。     

预裂爆破中柱状孔间应力场作用分析

建立深孔预裂爆破柱状孔间应力作用力学模型,以塔吉克斯坦吉劳露天矿南部边帮1915平台现场参数为试验模拟基础,利用ANSYS/LS-DYNA建立分段空气间隔装药条件下三维双孔预裂爆破数值模型,分析了预裂爆破中柱状孔间不同部位处应力作用过程。研究表明:孔口部位主要以反射拉伸破坏为主,炮孔中部可近似看作是平行于炮孔轴线方向的应力波多重叠加导致破坏,炮孔底部采用加强装药后,应力大小及持续时间大大加强,有助于克服孔底夹制力,形成孔底贯通预裂缝。     

装药结构对孔壁压力影响的理论探讨

对炮孔耦合装药、空气不耦合装药、水不耦合装药等几种装药结构形式爆破时孔壁的透射压力进行了理论分析,结果表明：同等炸药和岩石条件下,耦合装药,爆轰波直接冲击孔壁,孔壁透射压力最大;水不耦合装药,爆轰波冲击压缩水介质激起水中冲击波,由水将爆炸压力传递给岩石,孔壁冲击压力降低;而空气不耦合装药,爆轰产物则膨胀充满炮孔后再作用于孔壁,孔壁压力最小。且随着装药不耦合系数值增大,孔壁压力降低,空气不耦合装药时孔壁压力下降速率更快。     

露天矿山边坡预裂爆破导向空孔技术研究及应用

针对露天矿山边坡预裂爆破,建立导向空孔爆破计算模型,分析导向空孔孔径、装药炮孔不耦合系数、装药炮孔与导向空孔孔距对预裂爆破效果的影响.针对别斯库都克露天煤矿的边坡预裂爆破,根据现场已有设备型号,确定预裂孔和导向空孔孔径为１２０mm,最佳不耦合系数为１．５,开展装药炮孔与导向空孔不同孔距下预裂爆破试验,对保留岩体预裂成缝、半孔率及平整度进行综合评价,得到孔距为２．２m 时,预裂缝成型好,保留岩体的损伤程度最小,边坡半孔平均成型率达到８７．６％,边坡壁面光滑,根底情况良好,无浮石、碎石,取得了较好的边坡成型效果,提高了边坡保留岩体的稳定性,可供类似工程参考借鉴.     

预裂爆破参数设计及其在边坡工程中的应用分析

文章从预裂爆破的成缝机理出发,讨论了预裂爆破施工关键技术和预裂爆破存在问题。重点对预裂爆破的有关参数,如炮孔直径、炮孔间距、线装药密度、装药量、不耦合系数、装药结构和装药分配等的选择与计算从经验和理论方面作了探讨。     

露天边坡含水炮孔预裂爆破试验研究

针对棒磨山铁矿露天阶炮孔涌水量大的实际情况，研究采用水耦合预裂爆破方法解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题，根据炮孔含水高的不同，进行了不同装药结构的水耦合预裂爆破现场试验，经爆破效果测试分析，利用该技术解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题是可行的。     

露天边坡含水炮孔预裂爆破试验研究

针对棒磨山铁矿露天台阶炮孔涌水量大的实际情况 ,研究采用水耦合预烈爆破方法解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题。根据炮孔含水高度的不同 ,进行了不同装药结构的水耦合预裂爆破现场试验。经爆破效果测试分析 ,利用该技术解决含水炮孔的边坡预裂爆破问题是可行的     

炮孔空气不耦合装药爆破的孔壁冲击压力初探

从理论上分析探讨了炮孔空气不耦合装药爆破时孔壁初始冲击压力的计算方法。研究结果表明：一方面孔壁冲击压力值随着装药不耦合系数值的增大而呈指数规律衰减：另一方面类似于炮孔耦合装药，不耦合装药爆破同样存在着较坚硬致密的高阻抗岩石，孔壁冲击压力值较高，较松散软弱的低阻抗岩石，孔壁冲击压力值较低。     

预裂爆破参数的理论计算及应用

爆炸应力波及爆生气体在损伤岩体中形成的应力场衰减规律及破岩机理是预裂爆破参数计算的基础。根据孔壁初始冲击压力与岩石强度的关系,得出了预裂爆破不耦合系数范围。然后,分析了损伤岩体中爆生气体形成的静态应力场,得出了预裂爆破形成的初始裂隙圈和炮孔间距。最后,以紫金山露天矿为试验现场,对理论研究进行了验证,为露天矿深孔预裂爆破的施工设计提供了参考依据。     

复杂破碎岩体矩形聚能药包预裂爆破试验研究

矿山靠帮作业中,确保节理裂隙发育地带的预裂爆破效果具有重要意义。为解决复杂破碎岩体预裂爆破效果差、半壁孔率较低的难题,以酒钢集团西沟石灰石矿西帮为例,结合炮孔特点及施工工艺,提出 了一种聚能槽角度85°、药柱与孔壁之间约有13 mm空气间隔的矩形聚能装药装置,并分析了其聚能射流定向破岩机理;建立了聚能装置ANSYS/LS-DYNA数值模型,提取分析了沿聚能槽水平方向、垂直方向的监测点应 力特征。研究表明：由于聚能药包的存在,调整了炮孔周边岩体应力分布状态,使得在与孔壁相同距离下,沿炮孔中心水平方向应力明显大于沿炮孔中心竖直方向应力,前者为后者的1.62~3.51倍,爆炸能量充分作用 于聚能槽方向,使沿炮孔中心竖直方向（即被保护岩体方向）能量减弱,有效提高了聚能成缝效果。现场进一步试验结果表明：采用矩形聚能药柱预裂爆破区域半壁孔率为64%~82%,不平整度小于20 cm,远优于普通 预裂爆破,验证了矩形聚能药柱装药结构的可行性,对于类似矿山具有一定的借鉴意义。     

岩石爆破损伤中水不耦合系数变化效应研究

为研究水介质不耦合装药时不耦合系数变化对爆破损伤的影响,通过理论分析、相似模型实验和数值模拟相结合的研究方法,对水介质不耦合装药下混凝土模型中爆炸所产生的损伤效果进行分析。研究结果表明:在相同药量下,不耦合系数K分别为1.25、1.5、2.0、2.5、3.0和3.375时,其对应的爆破应力波的衰减速度整体呈现先增加后缓慢的趋势,爆破漏斗的体积大小随着K值的增加呈现减小的趋势。通过分析爆破后粉碎圈和裂隙圈随不耦合系数变化而变化的规律,结果表明水不耦合系数K为1.5时爆破效果达到最佳。     

定向预裂卸压技术在预切顶沿空留巷中的应用

针对坚硬顶板下的沿空留巷顶板预裂卸压问题,以某矿20916工作面为背景,提出采用隔震定向爆破卸压技术,结合定向预裂理论对20916工作面进行深孔定向爆破并确定关键参数,利用断裂力学和爆破基础理论推导出了炮孔深度、单孔装药量的合理范围和炮孔间距的表达式,实现了聚能和隔震,并成功运用在实际生产中。研究为同条件的定向预裂的沿空留巷起到积极的推广借鉴作用。     

超深预裂孔底部加强装药高度试验研究

本次研究以传统预裂爆破技术为基础,以西北某露天铁矿并段超深孔预裂爆破项目为背景,在工程实例的基础上提出了超深孔底部加强装药公式,即底部加强装药高度L1取值范围0.1 L～0.2 L,其中L∈(15,30)为孔深,m。以底部加强装药的超深孔预裂爆破参数设计为基础,运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件进行数值模拟,对比模拟结果,分析底部加强药区域部分节点应力场分布以及压力峰值。结果表明底部加强药高度为4～4.5 m时预裂爆破效果最好。提出了底部加强装药高度L1取值范围0.15 L～0.17 L。并进行了现场试验,试验效果均较理想,底部成缝效果较好,证明了超深预裂孔底部加强装药技术可行,有效地指导了矿山生产。     

缝槽水压爆破导向裂缝扩展实验研究

针对西南地区薄煤层在使用传统深孔预裂爆破技术增加煤体透气性时,爆生裂缝无序扩展至顶底板引发顶底板失稳破断的技术难题,结合刻槽爆破裂缝导向性和水压爆破高效性,提出缝槽水压爆破技术。通过实验对比分析了耦合装药爆破、缝槽空气不耦合爆破、缝槽水压爆破形成的裂缝特征及应力演化规律。结果表明：缝槽水压爆破能大面积定向预制二维平面裂缝;在相同装药量下,缝槽水压爆破制造的煤体暴露面积是缝槽空气不耦合装药爆破的1.42倍、耦合装药爆破的11倍;其爆炸应力峰值略高于耦合装药爆破,达到割缝空气不耦合装药的1.5倍。而且,缝槽尖端方向应力变化大于其他方向,引起更大的质点振动,利于煤岩体破断,导向裂缝起裂和扩展,更有利于保护煤层顶底板。     

预裂爆破在尖山磷矿高边帮开采中的应用

合理设计预裂爆破参数,能够将爆破振动对采矿预留高边坡的扰动降到最小。以尖山磷矿东采区已形成的高边坡为例,基于爆破理论及经验公式,结合国内外较为成熟的研究结论,确定预裂爆破的炮孔直径、炮孔间距、装药不耦合系数和线装药密度等参数,将预裂爆破试验振动速度值与回归分析得到的边坡质点振动速度公式计算值比较发现,该爆破参数取值的预裂爆破方案的平均减振率可达52.5%,说明优化的预裂爆破方案对高边坡保留岩体的减振效果明显,建议在尖山磷矿东区高边坡周围开采中广泛采用。     

露天煤矿高台阶抛掷爆破参数分析

针对国内大型露天煤矿要采用高台阶抛掷爆破技术，根据国外的事例经验，详细研究了高台阶抛掷爆破参数、预裂爆破参数、炸药类型和装药结构.最后给出了确定高台阶抛掷爆破参数和预裂爆破参数的方法，并提出了减小煤损失的一些措施.