空气柱间隔装药结构及其参数分析

在光面爆破技术中，装药结构是一个重要的研究课题。由于目前我国矿用炸药规格较少，光面爆破尚无专用炸药，加之我国光爆工程中广泛使用的硝铵炸药存在着管道效应等问题，因此在光面爆破设计时，必须考虑装药结构的合理性，并找出相应的最佳参数。     

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。     

爆炸荷载作用埋地管道动力响应数值模拟

确定爆炸作用下管道的动力响应,对于管道优化设计、安全运营和降低危险系数具有十分重要的意义。采用大型有限元软件Anays建立管道和炸药模型,使用LS-DYNA 3D模拟了不同炸药量下管道的动态响应。得到不同时刻管道应力云图,获取迎爆面与背爆面关键节点位移时程曲线和Von-Mises等效应力时程曲线,在低炸药量作用下,背爆面中心较迎爆面中心会先屈服破坏,且不同炸药量下,最大应力出现时刻相同,说明应力波的传播速度与炸药量无关。我们应重点关注迎爆面中心和背爆面中心处的力学响应,为管道的安全性监控提出了重要参考依据。     

爆炸挤压成腔中的不耦合效应研究

为研究不耦合装药结构对提高爆炸挤压空腔形成量的影响,从不耦合效应机理分析入手,得出了最优不耦合系数应使介质中不出现粉碎圈和单位质量炸药成腔量最大,进一步推导了最优不耦合系数的理论计算方法。通过实例分析表明,用本文提供的计算方法确定的黏土中爆炸挤压最优不耦合系数在2．54－2．71之间,与试验中2．60的最优不耦合系数较吻合,为挤压爆破的优化设计提供了理论依据。     

“三小”掘进技术专用小直径乳化炸药

一、前言小直径乳化炸药是随光面爆破技术的发展应运而生。光面爆破技术要求周边眼爆破后对围岩破环程度小，使巷道成形规整，以达到光面的目的。而小直径乳化炸药的应用，降低了单位炮眼长度装药量，减少了对围岩的破坏，可以达到预期的光爆效果。促进了光面爆破技术的发展。二、“三小”专用小直径炸药品种的确定目前我国煤矿井下使用的炸药主要有坡梯炸药和水胶炸药、乳化炸药三大品种。按梯炸药临界直径大，抗管道效应能力差，爆炸性能远不如含水炸药。水胶炸药爆炸性能高，抗水性能稳定，但价格较贵。经测试二级煤矿水胶炸药改装成小直…     

中部空气间隔装药结构不耦合状态光面爆破效果研究

分析了5种中部空气间隔装药不耦合状态的光爆效果,运用ANSYS/LS-DYNA软件针对5种不同的不耦合系数分别建立了5种不同空气柱长度的数值模型,比较相邻周边孔1/2孔距及孔壁所选单元的有效应力时程曲线及有效应力峰值随不耦合系数变化的规律,结果表明,有效应力随轴向不耦合系数增大而减小。从减小炸药段附近单元有效应力以及保证空气柱中部裂缝贯通的角度出发,于本文模型的地质条件下较优的轴向不耦合系数为3.5~4.5。     

关于沟槽效应机理的探讨

矿用混合炸药细长连续药柱，当达到极限药径时，在空气中可以正常传爆。然而在炮眼内，如果药柱与炮眼孔壁有径向间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象，把这种现象称之为沟槽效应或径向间隙效应。沟槽效应不仅降低了炸药能量利用率，而且在瓦斯矿井爆破时，若发生燃烧，就有引发事故的危险，是煤矿安全生产的隐患。     

深孔爆破弱化坚硬顶板不耦合系数研究

深孔爆破弱化坚硬顶板的爆破参数直接影响弱化效果,在爆破参数中,不耦合系数影响破碎区和裂隙区半径的大小。当不耦合系数太大时,炮孔壁初始压力太小,影响爆破效果;不耦合系数太小时,炸药能量都损失在破碎区,不能形成较大的裂隙区,也影响爆破效果。因此,需要针对合理的不耦合系数进行深入的研究。     

煤岩定向断裂控制爆破数值模拟

针对单孔定向断裂爆破初期岩体的破坏过程进行了数值模拟研究。主要研究了聚能管装药结构下炸药起爆后爆轰波在聚能管中的传播过程,以及不同耦合系数、不同管壁厚度对岩体初期破坏的影响。结果表明:采用不耦合系数为1.67,管壁厚度为1 mm时,可以取得较好的聚能效果,不耦合系数过小,以及管壁过薄均不利于能量的汇聚;同时解释了大量的小比例模型实验中岩体多向劈裂现象产生的原因,聚能管作用岩壁过程中的X形应力集中分布以及过小的模型带来的单元尺寸效应,是导致小比例模型实验中岩体多向劈裂破坏的直接原因。     

混合炸药压死效应的实验探讨

通过对几种工业混合炸药在钢管中的传爆实验。探讨混合炸药的“压死效应”。实验表明，含水炸药的抗压死效应明显好于粉状炸药，同时提出了解决深孔光面爆破、深孔预裂爆破中压死效应的办法。     

产生间隙效应原因的分析

长期以来,采用2米以内的浅眼多循环,眼窝里有时留点残炮,一般从岩石夹制作用来解释。近年来,随着深孔光面爆破的发展,炮眼不偶合连续装药时,出现了传爆到一定距离而拒爆的现象,称为间隙效应。间隙效应也叫沟槽效应或管道效应。中国矿业学院爆破组和开滦马家沟矿进行大量的试验,找出硝铵类炸药产生间隙效应的间隙范围,提出了避免产生间隙效应的初步看法。国外对这方面亦进行研究,并在书刊上发表间隙效应的论文。但这些文章解释的依据不够充分,需进一步探讨。     

空气介质不耦合装药结构的应用

仓上金矿在露天开采的台阶爆破中进行了空气介质不耦合装药结构的应用研究。经过５００个孔的爆破试验，提高了爆破效果，降低了炸药单耗，获得了显著的经济效益。     

采用不耦合装药防止现场混装炸药自燃自爆的应用研究

为解决硫化矿床开采过程中现场混装炸药自燃和自爆现象,通过对硫化矿床和销铵类炸药的反应机理进行分析,利用有限元软件对不同不耦合系数情况下硫化矿床的热传导作用进行数值模拟。结果表明:不耦合装药对乳化炸药产生热量的传导起到了很大的抑制作用,在岩体和空气间隔的交界处温度没多大变化;随着空气间隔宽度的减小,传导至硫化矿的温度增加;随着不耦合系数的减小,接触界面的温度增加幅度却逐渐增大,增长规律是非线性的,和不耦合系数的变化规律不是一一对应的。     

管道内瓦斯爆炸冲击作用特性数值模拟研究

为了掌握管道内瓦斯爆炸冲击作用特性,利用ANSYS/LS-DYNA对浓度为9.5%,填充长度为5 m的瓦斯在管道内爆炸产生冲击作用进行了数值模拟,分析了耦合效应对管道内瓦斯爆炸流场和冲击波超压的影响.研究结果表明:瓦斯爆炸瞬间,管道内坐标分别为A(0,0,2),B(0,0,4)测点的压力瞬间达到峰值,之后测点A,B的压力逐渐减小直至趋近于某一稳定值.而初始压力为大气压的测点C(0,0,6),D(0,0,8),E(0,0,10)依次达到超压峰值后逐渐地衰减趋近于大气压力.因此,在耦合和解耦合的2种情况下,不同测点的超压时程曲线走势基本一致.在解耦合条件下,管道轴向同心环等压线以均匀圆环的形式向开口方向传播;在耦合条件下,管道轴向同心环等压线以紊乱的等压线分布形式向开口端传播.因此,瓦斯爆炸流固耦合效应对冲击波等压线的分布有一定的影响,即改变流场分布.     

常规炸药与不同岩体匹配的可能途径

为探讨常规炸药与确定岩体间实现合理匹配的可能性，本文采用等效波阻法，分析了炸药与孔壁之间嵌入不同厚度和阻抗的中间层时的能量传递效果。分析结果表明：当炸药与岩体阻抗很不匹配时，使用合适的阻抗和厚度的中间层，不但可有效地提高能量利用率，同时无需特别扩大一般工程爆破时的炸药种类，是一种合理破碎不同强度矿岩的可行方案     

约束条件对乳化炸药殉爆距离影响的研究

介绍了影响炸药殉爆距离的两个主要因素,通过对国内外学者关于炸药冲击起爆机理的研究,总结归纳出气泡敏化类乳化炸药冲击起爆的机理。在爆破专用实验室内,将2号岩石乳化炸药分别置于露天沟槽、PVC管、不锈钢管、Φ40mm低碳铁管和Φ50mm低碳铁管中进行殉爆试验,以此为该类乳化炸药分别提供不同的约束条件和不同的不耦合系数。试验得出了该类炸药在以上不同约束条件下的殉爆距离以及两种不耦合系数下的殉爆距离。使用BC-6型秒量爆速仪测得Φ40mm低碳铁管中,不同装药间隔距离下的被发药卷的爆速值,得到了被发药卷爆速随间隔距离的变化规律。     

不耦合装药系数对预裂爆破效果影响的数值模拟研究

为研究不耦合装药系数对紫金山金铜矿露天矿预裂爆破效果的影响,利用3D-SOLID164作为模型三维实体单元,采用数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA对矿山的预裂爆破进行模拟计算,得到炸药爆炸过程中产生的最大拉应力。数值模拟结果表明:不耦合装药系数为3.56时,应力响应值较理想,既能顺利破坏岩体又没有使岩体过度损害,为矿山预裂爆破不耦合装药系数的选取提供了参考依据。     

水耦合装药爆破荷载与岩石介质相互作用研究

在分析炮孔水耦合装药爆破时孔壁岩石上的初始透射压力和投射能量的基础之上,研究了爆破荷载与岩石介质的相互作用,得出其初始透射压力和投射能量不仅与炸药性能和岩石性质有关,还与不耦合系数有着密切的关系,并通过工程应用计算实例证明了其合理性.研究成果对于水耦合装药爆破应用予工程爆破是有理论指导意义和参考价值的.     

岩体中EPS泡沫不耦合爆破响应数值研究

由于EPS泡沫材料的吸能减震特性,运用显式动力分析软件LS-DYNA,对无限岩体介质中柱状炸药爆破响应进行数值模拟。对3种初始密度的EPS泡沫材料不耦合爆破作应力对比,得到相同材料不同物理性质对不耦合爆破效果的影响;选取 ρ0=21.0 kg/m3的EPS泡沫,对其在6种不同耦合系数情况下岩体柱状炸药爆破情况进行仿真,得到炮孔周围的有效应力场、静水压力、速度以及加速度等变化规律。     

高阶段采场深孔爆破质量控制技术研究

针对高阶段采场深孔爆破中存在的炸药单耗高、爆破质量差、爆破危害效应得不到有效控制等问题,从装药结构设计优化、孔网参数设计优化、凿岩质量控制、施工管理等几个方面提出了对爆破质量进行控制的具体举措,改善了高阶段采场深孔爆破质量,有效解决了实际问题。研究发现,设计合理孔网参数,采用轴向不耦合空气间隔装药结构,严格控制钻孔精度,能够有效降低炸药单耗,降低爆破大块率,提高爆破质量。