黑岱沟露天煤矿高台阶抛掷爆破混凝土模型的相似材料配比试验研究

小尺寸模型试验在爆破机理研究中具有重要作用,相似材料的选取是模型试验的前提。以准格尔黑岱沟露天煤矿高台阶抛掷爆破为原型,利用量纲分析法确定了模型与原型之间的相似关系,采用河砂、碎石（<7 mm）、石膏、水泥、水等相似材料成分按照5种配比制作了标准试件,对标准试件进行单轴抗压强度试验和纵波波速测试试验,得到了各配比相似材料的密度、抗压强度、弹性模量、波阻抗等物理力学参数;同时制作了5种配比下的圆柱体素混凝土模型,通过单孔爆破漏斗试验算出各配比相似材料的单耗,最终选取了合适的模型材料配比,该配比可用于下一步的高台阶抛掷爆破模型试验。     

相似材料模型及压力传感器性能试验研究

 为了研究不同配比的相似材料模型的力学性质,解决压力传感器与被测相似材料间的匹配问题,本文依据相似理论,采用分级加载方式对不同配比的相似材料模型进行了重复加载试验,得到了各模型的应力—压力曲线和破坏强度。试验结果表明不同配比的相似材料与传感器间的匹配性存在显著差异,且相同配比的不同模型与传感器间的匹配性也存在一定差异,需要对压力传感器与相似材料间的匹配性进行检测以修正试验数据。试验结果还表明不同配比的相似材料具有稳定而不同的力学性质,通过改变材料配比,可以对相似材料的力学性质进行适当的调整,在进行相似材料模拟试验前,需要对不同配比的相似材料的力学性质进行测试。     

深长隧道突水突泥模型试验相似材料的研制

为了研究岩溶隧道突水突泥发生机理,根据模型试验相似理论,以宜万铁路野三关隧道为原型,借鉴前人研究成果,研制出一种新型相似材料。运用正交试验设计原理共设计了16组相似材料配比试验,并对制作的试件进行了单轴抗压强度、弹性模量、单轴抗拉强度、容重、内摩擦角及黏聚力等物理力学指标测试。采用极差分析法进行各因素对各指标的敏感性分析,作出了各因素与各物理力学指标的直观关系图,并找出它们之间的影响规律,再结合水对试样的影响,根据实际情况调整相似材料配比,以满足突水突泥模型试验的要求。     

基于正交设计的模型试验相似材料的配比试验研究

在前人相似材料研究的基础上,应用正交设计方法,以（铁粉+重晶石粉）/骨料、铁粉/（铁粉+重晶石粉）、黏结剂浓度、石膏含量为4个因素,每个因素设置5个水平,设计了25组材料配比方案,进行了称重、单轴压缩、劈裂和直剪试验,获得了不同配比相似材料的密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力等物理力学性质指标。试验结果表明：不同配比相似材料的物理力学参数分布的范围较大,能够满足不同性质岩体模型试验对岩体相似材料的要求;采用极差分析法分析了各因素的敏感性,发现（铁粉+重晶石粉）/骨料对试件密度、内摩擦角起主要控制作用,黏结剂浓度对试件的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力起主要控制作用;并作出了各因素对相似材料物理力学参数影响的直观分析图,分析了各因素对相似材料参数的影响规律。     

煤体爆破模拟材料选择试验研究

在对煤体物理力学性质进行研究的基础上,根据相似材料理论进行了煤体爆破模拟材料选择试验研究.试验以水泥、沙子、石膏和水为基本材料模拟煤体,以碎煤、珍珠岩、云母碎和发泡剂为添加材料控制控制煤体的微裂隙、微空洞、结构面和内部吸收、吸附及自由气体.试验分2步对试块的5个物理力学性能参数进行测试与煤体对比,试验结果表明可以通过选定的模拟材料模拟煤体,并初步确定了5类媒体的材料配比.     

煤岩巷道爆破开挖围岩松动破碎研究

为了进一步控制煤岩巷道爆破开挖质量,减小爆破开挖对围岩的破坏程度,对雅典煤矿回风巷道煤岩体力学性质进行分析,利用电子内窥摄像仪观察围岩破碎状况,并建立模型研究不同参数下爆破应力在围岩中传播及分布状况。结果表明:煤岩体强度较小,具有明显的力学薄弱向;煤岩巷道围岩破碎特性明显,纵向裂缝凸出;在一定工程条件下爆破应力在围岩中的传播规律相似;不同的爆破参数对爆破振动具有一定影响,存在最佳理论爆破参数值,使爆破围岩振动达到最弱。     

物理模拟相似材料配比的正交试验研究

本文以砂子、碳酸钙及石膏为相似材料,应用正交设计方法,选取砂胶比、碳酸钙与石膏含量比及试件含水量为三个因素,每个因素设置三个水平,每种岩层设计9组配比方案,并对试件进行单轴压缩试验,获取每种方案下试件的抗压强度,通过比较获得了模型中煤层、粉砂岩和砂岩的相似材料配比号。通过对试验结果进行极差分析,研究了各个因素对试件强度的影响规律,并比较了各个因素的影响程度。     

基于正交试验的岩层相似材料配比研究

为获得不同密度和力学强度的相似材料配比,选用石膏、碳酸钙及河砂3种原材料配置低强度相似材料,设置水量为1/7、1/9,测试了试件的物理力学等指标参数。试件的破坏形态主要呈现剪切破坏和劈裂破坏;水量为1/9和1/7的试件抗压强度分别为30.7～357.3 kPa、46.4～426.2 kPa,可以满足不同配比下岩层相似材料的力学要求。当水量为1/9时,碳酸钙:石膏质量比是影响相似材料单轴抗压强度的主要因素;当水量为1/7时,砂胶比是影响相似材料单轴抗压强度的主要因素。实验结果为煤层开采相似材料模拟试验提供了理论依据。     

钽铌矿尾砂胶结充填体力学特性及损伤规律研究

为了研究钽铌矿尾砂胶结充填体物理力学特性与损伤演化规律,在RMT-150C岩石力学试验系统上分别对3组不同质量分数(68%,72%,76%)的钽铌矿尾砂胶结充填体试件进行了单轴压缩和劈裂破坏力学试验;获取充填体试件各种力学参数,得到了充填体试件应力-应变关系曲线,详细分析了充填体试件整个试验过程的破坏机理,推导并构建了3组不同质量分数的充填体试件损伤本构方程和损伤演化方程。试验结果表明:充填体试件质量分数越大,拉压强度和弹性模量越大,而泊松比却越小;不同质量分数的充填体试件在峰值应力时,其损伤程度不同,质量分数越大,损伤越大;在峰值应力前,充填体试件损伤扩展较为缓慢;峰值应力后,质量分数越小,损伤扩展越快。基于应变等价原理建立的尾砂胶结充填体单轴压缩状态下的损伤本构方程与损伤演化方程能够较好地描述充填体试件的损伤演化规律和破坏过程,且由本构模型建立的理论曲线与通过试验拟合得到的曲线吻合度较好。研究结果对钽铌矿尾砂充填采空区确保矿山安全生产具有一定的工程指导意义。     

新集矿区煤岩物理力学参数测试及其统计特征分析

通过对新集矿区石盒子组主采煤层顶、底板上千个试件进行室内试验测试,获取了该矿区典型岩性的密度、弹性模量、泊松比及抗压、抗拉强度等物理力学参数。并利用数理统计方法对测试参数进行回归拟合,得到了各主要参数的分布概型及最优估计参数。     

一种含夹层盐岩模型材料的试验研究

以江苏金坛盐矿天然含夹层盐岩为原型,采用天然盐粉、精制石英砂、松香和酒精等作原料,根据相似原理,经过多次配比试验,研制出一种含夹层盐岩相似材料,其密度、泊松比、弹性模量、抗压强度等物理力学参数基本满足相似理论设定参数,其变形特征和破坏特性也与天然含夹层盐岩相似。试验结果表明：压制力增大,含夹层盐岩模型材料的力学强度越高;含水率和夹层厚度增加,将弱化其力学强度;夹层总厚度相同时,夹层数目多的模型材料比夹层数目少的力学强度略高。     

白云鄂博西矿矿岩爆破性分区研究

通过矿岩物理力学性质的研究,结合矿岩节理裂隙现场调查,确定出爆破性分区评价指标,在理论计算得出5个分区的基础上,结合白云鄂博西矿实际爆破情况,将各类矿岩爆破性分区调整为3个级别。     

爆破模拟近场地震下顺层岩质边坡稳定性试验的理论研究

基于相似理论分析,探讨运用小尺度模型试验、用爆破模拟近场地震的方法考察顺层岩质边坡破坏的可行性。通过量纲分析发现,在模型试验设计中,通过控制模型大小来满足几何、形状参数缩比;通过选用相似材料,来控制波速比,密度比,进而从载荷、物性及形状上满足相似比关系,从理论上可实现爆破对近场高烈度地震的模拟。     

现场爆破模型试验中抛掷距离相似性研究

通过对某坑道出口工程的爆破相似率、动力相似条件及工程岩体爆破破坏机理分析,介绍了爆破模型试验的主要相似参数及动力相似问题。重点讨论了现场爆破模型试验中抛掷距离的相似关系,在抛体堆积法的基础上,得出了抛掷距离与几何相似比近似成4/3次幂关系,在现场爆破模型试验中,抛掷距离直接按几何相似比进行设计满足工程需要。     

煤与瓦斯突出物理模拟相似准则建立与分析

相似准则是物理模拟的理论依据,是研发相似材料确定试验条件的基本前提。煤与瓦斯突出物理模拟相似准则是制约模拟试验发展的瓶颈。针对描述煤与瓦斯突出全过程的力学模型尚未建立的现状,尝试采用描述突出孕育阶段的气固耦合模型进行相似准则推导。基于气固耦合方程,采用相似变换法推导了相似准数。该组相似准数可保证煤岩变形破坏规律相似,却难以发生突出现象。提出了采用能量模型推导煤与瓦斯突出相似准则的思路。改进了前人的能量方程,经过相似变换导出了新的相似准数。该组相似准数可保证试验模型与原型能量集聚、转移和释放规律相似。结合两组相似准数,在保证能量模型相似的基础上,考虑煤岩变形破坏规律相似,确定了煤与瓦斯突出物理模拟相似准则。与前人的物理模拟试验结果进行对照,验证了相似准则的合理性。     

新喷混凝土强度受爆破荷载影响的模型试验

以物理模型试验为主要手段,利用预埋试件拉拔法测得模拟喷射混凝土薄层的强度,辅以电阻应变测试,从受振时不同龄期、距掘进工作面不同距离、同一断面不同位置这3个方面,研究了新喷射混凝土受爆破荷载后,其强度质量发展的变化。试验结果表明:在龄期5~12 h期间,由于混凝土未达到终凝状态,一定量的爆破振动可提高喷射混凝土的密实程度,进而促进喷射混凝土的强度增长,起到"捣实"的作用;龄期12~24 h为新喷混凝土受爆破动载影响的主要时期;而龄期大于24 h的喷射混凝土,受爆破动载的影响则逐渐减小。距掘进工作面1.8 m以内的喷射混凝土强度受到爆破振动降低最为严重,而1.8 m以后,爆破动载对喷射混凝土终凝强度的影响逐渐减小,9 m以后则无影响。通过对比同一断面不同位置处喷射混凝土薄层的强度变化和应变波形,得知爆破动载对硐室拱顶位置的喷射混凝土层强度影响最大。     

基于诱导冒落开采模型的相似材料配比试验研究

依据大石桥大岭西山菱镁矿的开采现状, 以模型试验相似理论为基础, 应用正交试验设计法, 设计了基于砂胶比、石膏与水泥质量比、松香酒精溶液占河砂百分比的3因素5水平材料配比方案模拟菱镁矿石, 对不同材料配比方案的试件进行了力学参数测试, 确定了一种能模拟菱镁矿石的最佳材料配比方案。采用极差分析法分析了各个因素对试件力学参数影响的主次关系, 发现影响试件强度参数的主要因素是松香酒精溶液占河砂的百分比, 影响试件变形参数的主要因素是砂胶比。绘制了各因素对试件力学参数影响的直观分析图, 分析了各因素对试件力学参数的影响趋势。     

基于脆性指标与物元理论的可爆性分级技术与应用

为解决爆破效果差的问题,本文根据矿山生产情况的反馈,提出了能够综合反映矿岩爆破特性的评价指标——脆性,经落锤试验确定脆性系数,并将其与岩石容重、抗拉强度一起作为可爆性判别指标。应用物元可拓理论,建立岩体可爆性物元模型,通过层次分析法和简单关联函数法确定主客观权重,对矿岩可爆性进行了评判,得出待评岩体的可爆性级别。在此基础上优化爆破参数,并通过爆破漏斗试验进行验证。最后,将其应用于该矿中深孔爆破中,矿山爆破效果得到了明显改善。