深孔水压爆破孔壁压应力模拟分析

在工程爆破中,炸药爆炸的大部分能量消耗于炮孔周围粉碎区中对岩石的过度破碎。通过数值模拟,对深孔水压爆破孔壁压应力进行了分析。模拟结果表明,深孔水压爆破可以降低孔壁的峰值压力和准静态压力,避免或很大程度上减小爆破粉碎区的存在,明显提高炸药能量利用率。     

超长钻孔高压注水防片帮技术机理与应用

淮南矿业集团张集煤矿1312(1)智能化工作面轨道巷布置有顺层预抽钻孔,这为煤层注水提供便利。利用高压水对钻孔周围煤层产生切割及致裂作用,达到压碎破坏煤层、使工作面煤壁塑性区范围增大,超前支承压力前移,减缓煤壁片帮发生,降低粉尘浓度,同时降低片落煤体的大块率。     

深部岩石掘进爆破压碎圈与裂隙圈研究

充分考虑高地应力的影响,将压碎圈和裂隙圈范围的确定简化为平面应变问题,推导出耦合装药和不耦合装药条件下深部岩石松动爆破的压碎圈和裂隙圈半径计算公式。通过在煤矿现场试验验证公式的实用性,所得结论对于深部岩石中巷道掘进的爆破参数设计有一定的参考价值。     

在断层带内掘进巷道时地压值的预测

在很多情况下,断层的中心带是含水的,压碎至砂砾级的岩石,这些岩石同渗通地表的含水层相连。从中心带向两侧翼岩石破碎程度逐渐减弱,岩石亦随之由破碎的变成多裂隙的,同时岩石的裂隙度也逐渐减     

牙轮钻头钻井参数探讨

在水井等钻井工程中,广泛采用牙轮钻头钻进硬岩。为了更好地发挥牙轮钻头高效钻进的优越性,进一步提高钻进效率,延长钻头使用寿命,降低钻井成本,有必要深入讨论牙轮钻头在钻进中的钻压、转速及冲洗液等钻进参数与钻进效率的关系。１　钻压牙轮齿对岩石的破碎作用有３种：即压碎、冲击和剪切。压碎是牙轮在钻压的作用下对岩石的静力压碎作用,其效果主要取决于钻压的大小和岩石的硬度;冲击是牙轮滚动时轮齿交替作用于岩石,而使牙轮轴心产生上下往复振动,冲击作用与牙轮的齿数、转速和钻压有关,冲击力与齿数成反比,与转速和钻压成正…     

起爆方式的分形理论优选决策

介绍了分形理论及其在岩石爆破破碎过程中的应用, 指出岩石分形维数与岩石所受的压力和作用时间相关联。通过分析反向起爆的特点, 运用分形理论, 得出反向起爆优于正向起爆在于前者产生的平均压力大, 作用时间长, 从而增加了岩石的分形维数, 提高了块度积累率, 减小了大块率。     

破碎矸石干湿循环长期承载变形及分形特征

为研究采空区矸石充填体干湿循环长期承载特性,运用自主研制的大尺寸破碎岩石变形-渗流试验系统,进行了破碎矸石干湿循环蠕变试验,分析了矸石岩性、轴向应力及粒径级配对破碎矸石干湿循环长期承载变形特性及分形特征的影响。结果表明:在相同轴向应力和粒径级配条件下,随岩石单轴抗压强度的增大,破碎岩石试样的碎胀系数增大,而应变、蠕变阶段的应变和碎胀系数及分形维数减小;在相同粒径级配条件下,随轴向应力的增大,破碎矸石相邻两级荷载的应变差和碎胀系数差逐渐减小,而分形维数逐渐增大;当n(Talbol幂指数)为0.5时,破碎矸石蠕变变形、压实特征值最小,n为0.3次之,而当n为0.7时最大;同时随n的逐渐增大,破碎矸石压缩后分形维数增量增大,更多的矸石颗粒被压碎。     

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。     

非均匀应力场下巷道围岩弹塑性分析

根据岩石材料的变形特性,引入了在实际工程中对巷道围岩具有一定影响的参数,采用岩石应力-应变三线段力学模型,分析了非均匀应力场下圆形巷道围岩弹性区、塑性软化区、塑性残余区的力学形态,推导出了非均匀应力场下圆形巷道弹塑性的理论解。在此基础上给出具体算例,分析了不同的影响因素对巷道围岩的影响。通过实例表明：岩石的侧压系数、应变软化、支护压力对围岩的力学形态、塑性区大小都有很大的影响;随着侧压系数的增加,巷道两帮处的塑性区范围在减小;软化模量的降低可以减小塑性区的半径;支护压力增加也可以减小塑性区半径。了解岩石的侧压系数,控制岩体的软化模量,适时加大支护压力均能有效地控制巷道围岩的稳定性。     

基于有限元法的井底应力场随井底压差变化规律研究

岩石破碎是钻头与井底岩石相互作用的结果,井底应力场是决定钻头破岩效果的重要因素。本文利用有限元数值模拟手段探讨了特定地应力条件下井底压差对井底岩石应力的影响规律。研究表明,降低井底压力可以减小井底岩石的等效应力、改变岩石的应力状态,有利于钻头破碎岩石。井底平面上井眼中心附近的岩石最易破碎,越靠近井壁岩石所受的应力越大,在近井壁地带0.8R(R为井眼半径)附近,会出现明显的应力集中现象,这使得该区域的岩石最难破碎。本文的研究成果为研究最经济、最有效的钻井工艺和破岩技术提供理论依据,为破岩工具的优化设计提供参考。     

孔隙含水岩石水平侧压力系数数值分析

为研究孔隙含水岩石的水平侧压力系数与孔隙率、孔隙几何参数与孔隙压力的关系,分别采用外接圆半径相等的正三角形、正四边形和圆形孔隙的随机孔隙模型对上述问题进行数值分析研究。按岩石与衬砌接触面处理与否,模型简化为侧边界有孔隙和侧边界无孔隙2类。结果表明:当岩石中无孔隙压力时,2类模型的水平侧压力系数均随孔隙率增加而减小,孔隙率相等时,水平侧压力系数随孔隙的边长/面积比的增大而减小;当岩石中作用有孔隙压力时,2类模型的水平侧压力系数均随孔隙压力增加而线性增大,孔隙率越大,侧压力系数增加越显著;当孔隙形状、孔隙率和孔隙压力相同时,与侧边界不含孔隙的岩石相比,侧边界含孔隙的岩石水平侧压力系数更大;相同孔隙率与孔隙压力情况下,孔隙岩石的水平侧压力系数随孔隙边长/面积比的增加而增大。     

岩石三种破碎功指数相关性的研究

本文设计了一套压碎功指数测定系统,对10种岩石的Bond球磨功、压碎功和捣碎功三个指数的测定,并对其进行相关性分析,认为简单的Bond压碎功指数可替代烦琐的球磨功指数而广泛用到设计生产中。同时也指出静载破碎较动载破碎省功,为粉碎节能指明了方向。     

旋转钻机穿孔时的破碎岩石机理

<正> 旋转钻机是目前国内外露天采矿中广泛使用的,较先进的一种穿孔设备。旋转钻机的破岩由回转小车经钻杆传递给钻头以轴压力和旋转扭矩,钻头以压碎、冲击、剪切等不同作用破碎岩石。钻头在旋转过程中破碎的岩屑被压缩空气吹到地面,口转小车不断地向下推进过程中逐渐形成炮孔。     

柱状药包爆破冲击波作用区域的理论计算

运用冲击波理论, 讨论了柱状药包爆破时冲击波对炮孔的扩腔作用和形成的压碎圈大小, 分析结果表明, 影响压碎圈半径的主要因素是炮孔尺寸、炸药性质和岩石性质, 冲击波的扩腔作用主要与炮孔直径和压缩圈半径有关。     

受地应力影响岩石炮孔松动爆破应力场数值模拟研究

选用合适的参数和模型,利用ANSYS/LS-DYNA数值分析软件对受地应力影响岩石炮孔松动爆破应力场进行模拟研究,结果表明:受地应力的影响,炮孔周围岩石中的爆炸分布、岩石质点位移、岩石的破裂等都将发生变化,应力场强度受到了一定的制约,质点运动速度衰减得更快,爆破裂缝的发展长度减小。     

高水压对岩石动态能量耗散和破坏特性的影响

地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中,极易引发涌突水等事故,严重影响地下工程的安全稳定性。为研究水压力与地应力对岩石能量耗散和破坏特性的影响,笔者利用自主研发的高水压高地应力岩石动力学试验系统,设置多组水压力和轴向静应力用于模拟地下水压力和地应力环境,对岩石进行冲击试验。基于试验得到的入射波、反射波与透射波计算岩石的耗散能,研究岩石能量耗散率与水压力与轴向静应力的关系。对冲击后的岩石试件进行筛分,计算其质量分形维数,用于表征岩石试件的破坏程度,研究水压力和轴向静应力对岩石分形维数的影响规律。改进孔隙裂纹扩展模型,研究岩石微裂纹扩展的变化规律,探索水压力与轴向静应力对岩石破坏特性的影响机理。结果表明,岩石能量耗散率随水压力的增大呈现先上升后下降的变化趋势,表明水压力对岩石能量吸收起到先促进后抑制的作用。能量耗散率随轴向静应力的增大持续增加,表明轴向静应力有利于增强岩石的能量利用率。相同轴向静应力工况下,岩石的质量分形维数随水压力的增加逐渐减小,即其破坏程度不断降低;相同水压力情况下,质量分形维数随轴向静应力的增加逐渐增大,即其破坏程度逐渐提高。改进的孔隙裂纹扩展模型可以直观表征水压力...     

爆破孔单孔影响范围的理论计算与现场考察

为了考察顶底板岩巷掘进过程中爆破孔单孔影响范围,以义马煤业集团孟津矿东翼轨道大巷为试验点,通过理论计算、现场改变不同炮孔装药量的多少以及实验室测定距爆破孔不同距离的岩石的抗压和抗拉强度来考察岩石的压碎圈和裂隙圈半径.试验结果表明:掏槽孔和辅助孔在300 mm半径处岩石有损伤,周边孔在150 mm半径处岩石有损伤,并且通过理论和实验测得的数据和目前国内外学者研究认为的压碎圈半径为装药半径的2～3倍,裂隙圈半径为装药半径的10～15倍基本符合,说明计算分析的数据是可靠的.     

不同粗糙度裂隙渗流特性数值模拟研究

岩石裂隙粗糙度对其渗流特性有重要影响。以巴顿十条标准轮廓线为基础,采用COMSOL数值模拟软件建立粗糙单裂隙渗流模型,开展不同粗糙度裂隙渗流特性研究工作,监测渗流过程中渗流速度的变化,并通过立方定律的修正式对渗透率进行计算,与此同时观测裂隙通道内的应力变化情况。研究结果表明:裂隙粗糙度对渗流速度影响较大,随着粗糙度系数(JRC)值的增大,裂隙渗流的最大流速和平均流速都在逐渐减小;裂隙渗流过程中有涡流场产生,且随着粗糙度的增大涡流场愈发紊乱,而涡流场会影响速度场的变化;岩石裂隙的渗透率随着JRC值的增大而增大,且呈对数函数递增趋势;裂隙通道内的最大压力受裂隙粗糙度的影响起伏波动较大,在JRC值为8～10时,最大压力达到最小值;裂隙通道内的最小压力随着JRC值的增大而呈现出逐渐减小的趋势。     

硅酸盐喷层和聚合物喷层在矿山巷道支护中的应用

乌鲁普斯克矿的围岩,特别是矿体下盘的硅质片岩和石英钠长斑岩,片理很发育。在这些岩石中掘进的巷道都是用钢筋混凝土锚杆(63.5％)、喷射混凝土(31.8％)或两者结合的方式进行支护。巷道通过的岩石属于中等稳固,但是很容易风化。由于巷道周围的岩石受破坏,出现大量裂隙,因此岩     

用电子计算机分析爆破

<正> 数学模拟法是在数字电子计算机机能的有效范围内,工程技术人员可根据需要模拟任何真实情况。模拟时,对岩石裂缝的传播作了各种不同的假设,并把这些假设编入爆破区的模拟模型中。爆破机理假设炮孔为一个厚壁岩石圆筒,炸药起爆后瞬时高压气体充满炮孔,并产生压力即爆压。因为假定岩石是弹性体,所以在计算炮孔膨胀时,气体压力随炮孔的扩大而减小,直到平衡为止。这种瞬时加压产生了一个应变波,并在岩石中传播,使波