紫金山地下采场深孔爆破轴向不耦合系数的研究

为确定采场深孔爆破轴向空气间隔装药不耦合系数,借助Starfield迭加法,对轴向空气间隔装药结构条件下孔壁应力分布情况进行研究。结合应力波传播规律和岩体基本参数,得出轴向空气间隔装药合理不耦合系数取值范围应为1~1.41。根据现场作业实际情况,取不耦合系数为1.3和1.25,在耦合装药条件下分别进行工业试验,并在临近巷道内布置测点监测爆破振动速度峰值;对采集到的振动数据进行整理和分析,得出当质点距离爆源60 m,不耦合系数分别为1.25和1.3时的质点振动速度峰值分别为耦合装药结构的85.68%和68.31%,表明轴向空间间隔的存在能够显著降低爆破引起的振动。结合紫金山地下采场现有生产工艺和钻孔设备,轴向不耦合系数最终确定为1.3。     

孔底轴向水介质不耦合效应的数值模拟

运用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA对耦合装药和孔底水不耦合装药2个模型孔底起爆进行计算,对计算结果进行对比分析发现:不耦合装药在模型底部由于水的缓冲作用使得应力、有效应力、最大剪应力、最大主应力峰值较小,但振动加速度、振动速度以及合成位移的峰值较大加速了裂隙的形成和扩展,改变了能量的做功效果,有利于孔底岩石的破碎;在模型的上部与耦合装药监测到的结果较为类似,孔底水不耦合装药对本模型上部炮孔的爆破效果影响甚微。     

不耦合装药结构爆炸孔壁压力分布特性的数值模拟

针对爆破周边孔理论装药结构为同心不耦合装药而实际装药结构为偏心不耦合装药的现象，利用ANSYS/LS-DYNA建立数值模型，对测点孔壁压力进行仿真计算。结果表明，偏心不耦合装药中，测距不大于0.5 m时，孔壁压力峰值分布随垂直于轴向截面上半径与方向向下的竖直线之间的夹角β增大而增大；测距大于0.5 m时，相同截面孔壁压力峰值近似相等。然而，同心不耦合装药中，相同截面孔壁压力相等；偏心不耦合装药沿轴向分布的孔壁压力峰值衰减较同心不耦合装药孔壁压力峰值衰减快。     

轴向不耦合装药爆破应用研究

轴向不耦合装药是一种有效的爆破装药技术。以往研究显示,轴向不耦合装药在减少炸药用量同时,能够改善爆破效果。为了取得良好效果,轴向不耦合装药必须采用适合的爆破参数。采用数值模拟及现场试验,研究了轴向不耦合装药的间隔位置及间隔长度对爆破效果的影响,并探讨了合理参数范围。该研究结果可以为工程爆破施工提供参考。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论,引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子,重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法,结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测,并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高,水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小,分别为14.62％、12.46％、12.17％,预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论，引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子，重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法，结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测，并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高，水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小，分别为14.62％、12.46％、12.17％，预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

某铁矿大孔径中深孔爆破装药结构对比试验

针对混装乳化炸药在大孔径高台阶露天矿山爆破中耦合装药导致爆炸能利用不充分、爆破成本高、作业效率降低的问题,分析了炮孔中爆炸能作用特征,提出了径向不耦合装药方法及操作要点,并与耦合装药、轴向不耦合装药开展了对比试验。试验结果表明,径向不耦合装药能让爆炸能更好作用于破岩过程,爆后大块率、根底、挡墙下降超过2%,挖装效率提高26%,爆破成本对比耦合装药及轴向不耦合装药分别降低0.898 5,0.487 5元/m~3,爆破效果较好。     

立井深孔光爆水不偶合装药和水柱装药

分析了立井深孔光爆时径向水不偶合装药和轴向水柱装药结构作用机理及参数设计；实际工程应用表明，此种装药结构可取得较好的光面爆破效果。     

露天煤矿爆破震动的模型试验及数值计算

基于量纲分析和相似性原理,通过小比例爆破震动模型试验和有限元软件,获得了不同装药结构和高程下露天煤矿的爆破振动速度与主频。结果表明:模型试验和数值计算在振动波形、质点振速幅值及频谱等方面具有较好的一致性;集中药包的爆破振动速度高于柱状药包,而且2种装药的振速衰减规律相似;爆破振动速度具有高程放大的效应,其放大程度与边坡角度正相关。     

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。     

冻土隧道复合不耦合装药结构液体介质的选择

为减小冻土隧道爆破开挖过程引发的特殊工程灾害, 采用一种复合不耦合装药结构, 即在普通不耦合装药药包周围包裹一层液体介质(水或盐水)。试验结果证明, 复合不耦合装药结构可以降低工作面温度和减小对周围保留冻土爆破振动的损伤。     

基于有限元数值计算的爆破振动速度分析

爆破振动速度的预测一直是爆破震动危害控制的前提和基础,也是其研究的一个重要课题。本文在基于有限元数值模拟方法的基础上,对反映爆破震动强度的重要指标———质点振动速度的计算方法进行了探讨,并对空气和水两种不同间隔装药结构下的振动速度计算结果进行了对比分析。数值模拟结果表明,在爆心距不太大的情况下,计算结果与实测结果吻合较好,这对爆破设计与施工有一定的指导意义。     

基于准岩体抗拉强度的爆破振动速度衰减公式改进

萨道夫斯基公式在爆破中近区对质点振动速度的预测精度较低，使用该公式所得的预测误差可达200%~300%，不利于对爆破中近区的振动速度进行精确预测。爆破中近区压缩应力波拉伸破坏所造成的岩石片落和径向裂隙扩展现象比较明显，该类拉伸破坏现象在一定程度上加快了爆破振动速度的衰减过程。为研究爆破中近区岩体抗拉强度对爆破振动速度衰减的影响，在对国内外爆破振动速度衰减公式进行梳理分析的基础上，讨论了14个爆破振动峰值速度的影响因素，选取其中9个主要因素进行了量纲分析，将准岩体抗拉强度考虑在内，推导了基于准岩体强度的爆破振动速度衰减改进公式。结合某露天铁矿工程实例，采用1st0pt软件分别对改进公式和萨道夫斯基公式进行了多元非线性回归分析。研究表明：基于准岩体抗拉强度改进的衰减公式对该矿南、北区测点振动速度预测的平均相对误差分别为8.41%和7.01%，均高于传统衰减公式的预测精度，说明考虑准岩体抗拉强度对萨道夫斯基公式进行改进具有可行性，可为露天矿山爆破作业提供参考。     

露天矿边坡爆破对既有隧道的影响分析

针对某露天矿边坡爆破开挖工程对山体内邻近既有隧道的影响问题,依据有关规范及参考国内类似工程的经验,确定该隧道围岩质点振动速度控制标准为20 cm/s。对现场爆破荷载作用下隧道围岩质点振动进行了跟踪监测,提出了测点仪器安装方案,对隧道围岩质点振动衰减规律进行了分析,水平径向、水平切向和竖直向峰值振速衰减规律拟合系数均在0.85及以上,并及时反馈信息,优化爆破参数。结合数值分析,得到了隧道围岩振动速度与动应力分布规律,计算得到围岩质点振动峰值速度为19 cm/s,验证了预估药量的可靠性,为工程的顺利进行提供了安全保障。     

爆破震动效应的支持向量机分析预测

合理预测评估爆破引起的震动效应,对于合理确定爆破参数,降低爆破公害具有重要意义。应用支持向量机,建立了总药量、最大段药量、爆破点与监测点距离、构筑物所在地面震动峰值速度、测点到地面的高度等因素与建筑物上的质点震动速度之间的非线性映射关系,确立了支持向量机预测模型。     

露天矿山石灰岩边坡爆破振动特性及规律研究

研究了爆破振动对石灰岩矿山边坡的影响,通过现场爆破振动测试,结合现场地质条件进行了爆破振动特性及规律研究。结果表明,基于M.A萨道夫斯基拟合公式的2次现场爆破振动数据中质点振动速度具有明显的衰减趋势;基于高程效应修正的M.A萨道夫斯基拟合公式的相关系数达到了0.94,比传统M.A萨道夫斯基公式拟合效果好;采用本文得到的修正拟合公式,结合靠帮设计起爆药量,对石灰岩边坡各台阶最大振动速度进行预测时发现,爆破设计应重点考虑振源临近台阶造成的影响。     

何家采区爆破振动波传播规律的研究

爆破振动是爆破的三大危害之一,它能使爆区周围的工业建筑和民房受损,形成严重的爆破危害。为了研究弓长岭露天铁矿何家采区生产爆破所产生的振动波传播规律和对周边环境的影响程度,控制爆破振动负面效应,对其生产爆破在爆区与其附近的何家村之间采用定点观测的方法进行监测,获得了爆破地震波形数据,详细分析了爆破地面质点振动速度、频率和持续时间等特征参数。分析结果表明,采区生产爆破时产生的爆破地震效应较弱,因此,生产爆破所产生的爆破振动对何家采区周围的居民房屋危害不大。同时,利用最小二乘法对测得的数据进行线性回归,得出了质点振动速度经验公式,为确定矿山不同爆区生产爆破的最大同段药量和预测、控制爆破振动强度提供了参考。     

爆破振动小波包时频特征提取与发展规律

对爆破振动波形信号进行小波包分析，建立预测单段，多段波形的小波包分析模型。结果表明，各细节信号的峰值质点振速随段药量增加而增加，和比例距离对数坐标呈线性关系，细节信号的主振频带分布受段微差间隔的强烈影响。小波包细节信号主振频带分布范围及优势频率随岩土体完整性系数减小而增大，小波包分析模型。可有效预测爆破振动波形的峰值质点振速，主振频带分布及衰减特征。     

萨热克铜矿采场爆破对相邻采场的影响

地下矿山采场爆破对相邻采场围岩的稳定性造成扰动是不可避免的,当爆破单段起爆药量过大时,采场容易出现片帮或冒顶。因此研究地下采场回采时爆破振动对相邻采场的影响,从而保证地下采场的安全和稳定是很有必要的。结合新疆萨热克铜矿生产情况,采用现场爆破振动测试和数值模拟分析相结合的方法研究萨热克铜矿地下采场爆破振动对相邻采场围岩的影响,利用萨道夫斯基经验公式对测试数据回归分析,得出地震波传播衰减公式。数值模拟研究爆破过程中邻近洞室的质点振动速度特点,相邻采场洞壁动应力分布规律以及爆破动应力与振动速度的关系。