铁矿巷道周边定向断裂爆破机理及现场试验研究

为研究切缝药包定向断裂爆破技术在硬岩巷道的适用性,分别通过双孔普通药包和双孔切缝药包数值模拟,铁矿巷道现场试验进行对比,并利用多重分形谱参数对现场试验结果进行定量化评价。试验结果表明,切缝药包能量分配更合理,聚能效果明显,有利于裂纹贯通。现场对比试验中,切缝药包效果优于普通药包,半眼痕率达80%以上。普通药包周边爆破爆后围岩多重分形谱的开口宽度△α、维差△f分别为0.222和0.123,切缝药包周边爆破爆后围岩多重分形谱的开口宽度△α和维差△f分别为0.057和0.016,多重分形谱非对称指数I_(AS)的绝对值分别为0.774和0.122。研究结果表明:切缝药包周边爆破定向断裂效果明显,围岩表面更为光滑平坦,此定向断裂技术同样适用于铁矿巷道等硬岩巷道。     

掘进爆破对巷道围岩影响的研究探讨

采用FLAC3D的非线性动力分析功能,对单孔爆破进行了数值模拟研究,以岩石破裂的临界震动速度为判据,分析确定了爆破对岩体的损伤范围.利用现场试验,研究了爆破孔周围岩石的抗压、抗拉强度的变化.研究表明:数值模拟确定的裂隙圈半径大小与试验得到的围岩力学性质劣化区大小基本吻合.参照井下岩巷常用的光面爆破炮眼布置图,掏槽孔和辅助孔爆破对成型巷道的围岩不产生损伤,周边孔爆破对15cm范围内的围岩造成损伤,使其抗压强度约下降9%,抗拉强度约下降20%.本研究对于井下巷道围岩控制和预留安全岩柱厚度的确定具有重要意义.     

切缝药包聚能控制爆破在立井硬岩快掘中的应用研究

针对煤矿立井掘进炮眼利用率低,成型差的问题,采用了切缝药包定向断裂控制爆破技术。通过在周边眼使用切缝药包,在周边眼单孔药量不变的前提下,将眼数由52减为35个,眼距由600mm增大至800mm实施聚能控制爆破。现场爆破应用效果表明:切缝药包聚能控制爆破可显著提高立井爆破炮孔利用率和眼痕率,半眼痕率增加了52%,周边不平整度在±5cm,周边眼切缝药包降低爆破对围岩的扰动损伤,改善了光面爆破效果,有利于提高立井掘进速度。     

周边控制爆破引起的围岩松动效应分析

为了把握爆炸引起的围岩松动机制，确定围岩松动范围大小，对周边控制爆破引起的围岩松动效应进行了初步研究。定性分析了爆破方法与围岩松动范围大小的关系，从理论上给出了确定周边控制爆破引起的围岩松动范围大小的计算方法，提出以围岩松动范围Ｌ作为衡量爆破引起的围岩松动效应强弱的指标，实例计算与分析表明，采用低能量炸药和不偶合装药是减小围岩松动效应的有效途径。     

中硬岩石巷道聚能管控制爆破与光面爆破的对比试验研究

在岩巷掘进中,好的周边爆破技术可以形成较好的巷道轮廓,减少后期的支护和维修成本,同时降低对围岩的损伤影响,增强围岩稳定性,因此通常采用密集打眼、少装药的光面爆破技术来实现.为了减少钻孔数量,同时保证周边成型效果,本文提出了采用聚能管控制爆破技术的途径,并通过理论分析和现场试验相结合,对光面爆破和聚能管装药控制爆破技术进行了对比研究.结果表明:通过优化爆破参数,采用聚能管装药比普通光面爆破更加有利于对巷道轮廓线上岩石的破碎,巷道成型质量好,单位炸药装药量减少,同时增大周边眼间距,炮孔数量减少,提高巷道掘进速度.     

加强光爆管理 提高大断面岩巷快速掘进

光面爆破是井巷掘进中的一种先进爆破技术,它是控制爆破中的一种方法,目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规则,符合设计要求,具有表面平整,损伤小,稳定性好。光面爆破只限于断面周边一层岩石(主要是顶部和两帮),所以又称为轮廓爆破或周边爆破。它具有减少超挖、成形好、围岩稳定性好、提高井巷施工进度、降低巷道支护成本等优点。     

切缝药包岩石巷道光面爆破数值模拟与优化研究

基于张集矿-745m水平进风大巷煤矿井下岩石巷道光面爆破试验,引入JH-II岩石动态损伤本构模型,通过建立巷道周边眼爆破数值计算模型,采用数值计算方法对比分析传统爆破方法与切缝药包爆破方法在光面爆破中周边眼爆破成形效果和围岩爆破损伤情况,进一步针对爆破成形中存在的问题对切缝药包结构进行优化并验证。结果表明:在成形效果上,传统爆破方法次于切缝药包法;峰值振动速度损伤判据分析证明,切缝药包爆破所造成的围岩损伤较小;切缝药包结构优化证明,通过改变切缝药包切缝数目与方向的方法可获得预定方向与数量的爆破裂隙。     

井底车场与副井马头门贯通控制爆破技术

为解决深井马头门车场内巷道贯通爆破施工中遇到的爆破振动、围岩失稳和爆破飞石危害等问题,根据井下岩层特点,提出了分段设计、分层施工和导洞爆破开挖技术相结合的施工方案。采用毫秒微差爆破、中间导洞、四周爆破扩帮及周边光面爆破等控制爆破技术,分别对马头门车场巷道上层和下层贯通区进行爆破作业。实践证明,采用小循环、小药量、分层、分区爆破法有效地控制了爆破飞石和振动对井壁、周边围岩和永久支护的影响,确保了施工安全、质量和工期。     

岩巷定向断裂控制爆破机理与参数优化研究

分析了岩巷定向断裂控制爆破的原理，阐述了定向断裂爆破施工中的优化参数设计及影响串向断裂爆破的因素。利用定向断裂控制爆破技术，可有效控制岩巷周边成形，增强围岩稳定性、减少支护材料费用。     

复合不耦合定向断裂爆破技术控制围岩变形应用研究

针对目前地下工程围岩变形及控制问题的复杂性和迫切性,在理论和试验的基础上提出了复合不耦合定向断裂爆破装药结构,并简单分析了这种装药结构的爆破作用机理,最后把这种装药结构应用于巷道实际施工。现场围岩变形和锚杆内力量测结果表明:这种装药结构可以有效控制围岩变形,减小对围岩的扰动损伤。     

某隧道掘进爆破对周边民房安全影响分析

为确保某隧道掘进爆破期间周边民房的安全，开展了爆破振动和爆破飞石对民房的安全影响分析。根据监测结果，当隧道掘进段爆破最大段药量控制在38 kg以内时，爆破振动一般不会对周边民房造成损害；可通过严格控制单段药量和起爆总药量，并保证堵塞长度和堵塞质量，加强爆破安全警戒工作，可以避免爆破飞石引起的民房损害。最后提出了确保民房安全的爆破施工控制措施，为隧道掘进爆破安全提供指导。     

软岩巷道周边控制爆破的研究

软岩中的光面爆破,往往眼痕率低,出现超挖,效果不理想,对此进行了分析,导出崩落眼爆破损伤光爆层岩石的损伤因子对光爆层岩石性质的影响关系以及损伤岩石中的光爆参数计算式;指出采用岩石定向断裂爆破技术,并考虑崩落眼爆破对光爆层岩石的损伤效应,设计出相应的光爆参数,是提高软岩光爆效果的有效方法。同时,也为进一步研究软岩的光面爆破理论与技术明确了方向。     

中深孔全断面切缝管定向断裂爆破技术应用研

分析了切缝管定向断裂爆破裂纹的形成与扩展机理,在切缝处应力集中和压力差共同作用下形成初始裂纹,而后的裂纹扩展经历了切向拉伸应力作用下的扩展阶段、爆生气体驱动压力作用下裂纹稳态扩展和爆生气体驱动下的宏观裂纹扩展3个阶段。在理论分析的基础上结合工程实际,提出了切缝管药包定向断裂复合楔形掏槽爆破和周边孔切缝管药包定向断裂爆破技术。现场应用效果表明：切缝管爆破可提高炮孔利用率和眼痕率,降低爆破对围岩的扰动损伤,改善掏槽爆破和周边爆破效果,有利于提高巷道掘进速度。     

不同装药结构爆破掘进时巷道围岩损伤规律分析

为应对煤矿巷道耦合连续装药爆破掘进时围岩损伤较大的问题,通过理论分析,得出有限长柱状装药爆破时岩石的损伤范围计算公式。利用LS- DYNA数值软件,对不同柱状装药结构爆破时的围岩损伤规律进行研究。结果表明：耦合连续柱状装药时,槽腔半径和炮孔周围围岩的损伤半径最大,分别为81mm和311mm。不耦合不连续柱状装药时,槽腔半径和裂纹长度最小,分别为41mm和200mm。在裂隙区内,距炮孔壁距离120mm的测点,采用不耦合不连续柱状装药时的损伤因子为0.194,分别为耦合连续、耦合不连续和不耦合连续装药的42%、50%和53%。综上,煤矿泥质粉砂岩巷道爆破掘进时,采用不耦合不连续柱状装药既能充分利用爆破时的能量,又能降低爆破荷载对巷道围岩的损伤。     

爆炸作用下介质损伤破坏的分形研究

根据盒维数的计算原理,提出了爆炸载荷下爆生裂纹分形维数的计算方法,并建立了分形维数与爆破损伤度之间的对应关系。利用Matlab软件编写了基于数字图像的爆生裂纹盒维数算法。利用该算法对普通药包和切缝药包两种爆破方式下爆生裂纹的分形特征进行了分析,确定了炮孔周围不同区域的损伤度。结果表明,在普通药包爆破中,随着爆生裂纹的扩展,爆破引起介质的损伤逐渐降低,在炮孔相同距离处,介质的爆破损伤度基本一致。在切缝药包爆破中,爆破介质的损伤度有区域性和方向性特征,在爆生裂纹I区,沿切缝方向产生的爆破损伤较普通药包爆破时相应区域的损伤程度略有降低,且切缝方向的损伤度下降更为显著;对于爆生裂纹II区,沿切缝方向产生的爆破损伤高于普通药包爆破时相应区域的损伤度,而非切缝方向的爆破损伤有明显下降;对于爆生裂纹III区,沿切缝方向产生的爆破损伤明显增加,相应非切缝方向产生的爆破损伤显著降低。基于分形维数的爆破损伤度计算,可用于定量评价爆生裂纹的空间分布特征,为研究岩石爆破损伤的演化规律提供了一条新的途经。     

高应力爆破扰动条件下巷道围岩损伤数值模拟研究

深部巷道围岩在频繁爆破扰动作用下微裂隙不断产生、扩展与贯通,形成宏观破裂,岩体失稳灾害日益突出。本文采用FLAC3D软件,考虑不同侧压力系数,开展高应力爆破扰动条件下巷道围岩损伤规律研究。结果表明：应力环境明显影响巷道围岩的损伤特征。初始应力条件决定巷道围岩的破坏区域和破坏形态分布,爆破扰动会加剧巷道围岩的损伤,加快破坏速度。与初始应力状态相比,爆破扰动造成巷道围岩松弛区变厚、应力集中程度和影响范围增大,同时改变围岩中位移的分布特征和范围,并增大围岩的最大位移量。巷道围岩所受双向载荷差值越大,爆破扰动作用后塑性区的深度就越深,破坏增量也越大,巷道围岩塑性区的范围远大于松弛区。支护工程应控制松弛区围岩,避免其发生垮落。研究为深部巷道围岩控制提供支撑。     

复杂环境土石方爆破设计与施工

广宁御景园因房地产楼楼盘工程建设需要,需将场地平整至设计标高。采用控制爆破对土石方进行爆破,地表爆破开挖工程量11 000 m³。详细介绍了爆破方案、爆破参数、爆破网络和爆破器材以及解决此次爆破所面临的安全问题的一系列措施。在整个施工过程中,没有发生一起爆破安全事故,也没有对周围建筑物造成损坏。     

室内小药量岩石爆破损伤评价方法及装置

爆破损伤的定量评价一直是工程爆破界非常关注的问题。本研究自主设计研发了一种主动围压与边界约束装置，解决了传统的室内小试件爆破时的边界约束和炮孔封堵效果不佳带来的冲孔问题。基于CT扫描和三维重构，提出了爆破后岩石损伤度的测试及计算方法来定量评价和分析室内小药量爆破岩石试件后的损伤破裂程度。利用该装置和方法开展不同相对围压条件下小药量室内红砂岩的爆破试验，进行爆后试件的CT扫描和CT图片的二值化处理，基于Mimics1001重构了岩石试件，发现重构的模型和真实的爆后试件具有很强的相似性。最后计算了分形维数和损伤度，发现分形维数和损伤度随围压的增大而呈现减小的趋势。本研究可为爆破损伤评价提供一种新思路。