炮孔空气不耦合装药爆破的孔壁冲击压力初探

从理论上分析探讨了炮孔空气不耦合装药爆破时孔壁初始冲击压力的计算方法。研究结果表明：一方面孔壁冲击压力值随着装药不耦合系数值的增大而呈指数规律衰减：另一方面类似于炮孔耦合装药，不耦合装药爆破同样存在着较坚硬致密的高阻抗岩石，孔壁冲击压力值较高，较松散软弱的低阻抗岩石，孔壁冲击压力值较低。     

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。     

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.     

软垫层装药在岩巷掘进中的应用

软垫层装药是光面爆破施工中采用的一种有效的装药结构。软垫层介质降低了爆轰波和爆生气体压力,又可减少其对孔壁岩石的冲击压缩破坏,延长了炮孔中爆生气体的存在时间,从而提高光面爆破的成型质量。从理论上探讨了空气柱垫层装药的轴向不耦合系数的计算方法,并以新桥煤矿南三采区内水仓的岩性特点为例进行了实例计算。     

不同水量下不耦合装药混凝土试件爆破对比分析

为了研究不同水量条件下预裂爆破破坏机理,基于现有的爆破理论,对空气和水不耦合装药爆破进行了理论分析,得出空气和水不耦合装药的孔壁初始压力。在此基础上,应用LS-DNAY(非线性有限元)动力学分析软件,建立三维双孔不耦合装药爆破模型,分析在相同不耦合装药结构条件下,不同水量炮孔孔壁初始压应力;并依据Von Mises破坏准则,分析了炮孔连心线上的有效应力变化过程。在理论和数值模拟的基础上,进行混凝土试件不耦合装药爆破试验。结果表明:在相同的装药条件下,炮孔中水量越少,炮孔壁处产生的初始压力越小,炮孔连心线上的有效应力越小;预裂面平整度越好;同时空气和水混合不耦合装药时,空气部分的预裂面平整度优于含水部分。     

装药结构对台阶爆破粉矿率的影响研究

分析了台阶爆破粉矿产生的原因,认为台阶爆破的粉矿控制应从改变装药结构着手。采用数值模拟,对台阶爆破采用不同装药结构时的炮孔内的应力等值线、孔壁应力和粉碎圈范围进行了对比研究,发现与耦合装药相比,采用不耦合不均匀装药时,炮孔壁岩体应力明显变小,炮孔壁的应力波的幅值降低,炮孔压碎圈半径减少。通过试验和实践,确定了不耦合装药的相关参数,提出了降低台阶爆破粉矿的建议。     

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。     

不耦合装药条件下空气间隙的储能作用

空气间隔不耦合装药结构中,空气间隔不仅可起到减弱炸药直接作用于炮孔壁上的压力缓冲作用,并有一定的贮能作用,将炸药爆炸的一部分能量以势能和动能的形式贮存在空气间隙中,与爆轰产物一起在岩石的破碎过程中以静压的形式释放出来,进一步加强静压对岩石的破坏作用。本文简单推导出了延长药包条件下,空气间隙所储存的能量。     

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。     

空气间隔装药孔壁初始冲击压力分析

为分析空气间隔装药时孔壁的初始冲击压力,引入Starfield迭加法,将柱状药包等效为有限个单元球形药包,考虑压力沿炮孔轴向的衰减及叠加作用,分析得到上部空气间隔装药及中部空气间隔装药条件下的孔壁初始冲击压力计算表达式。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立数值模型,对监测点进行应力监测;同时,浇筑混凝土模型,并借助高速多路动态应力测试系统测量炮孔周围爆炸应力场,将2种方式的监测结果与理论分析结果相比较。结果显示:上部空气间隔装药,装药段处压力达到最大,随着与装药段距离的增大,压力明显呈先急剧减小、后趋于稳定的趋势;中部空气间隔装药,压力最小值出现在空气柱约1/2处,整体呈两端大、中间小的下凹型分布特征。在2种装药结构下,空气柱中指定点初始冲击压力的理论值与模拟值相对误差均较小。上述结果充分表明:空气间隔装药孔内压力沿炮孔轴向呈不均匀分布,2种装药结构压力分布特征与理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的合理性。     

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。     

不耦合装药条件下炮孔初始压力计算的能量方法

本文首先对现有不耦合装药条件下炮孔压力的计算方法进行讨论,指出所存在的一些不合理的因素.然后基于瞬时爆轰的概念,对实际的爆炸过程进行简化,将爆炸载荷作用于炮孔岩壁的过程视为爆炸气体的准静态等熵膨胀,按照能量等效的原则,给出了径向不耦合装药条件下炮孔初始压力的计算公式.最后将本文推荐方法与现有方法的计算结果进行了比较.     

不同介质间隔装药爆破数值模拟

为研究间隔介质对间隔装药爆破效果的影响,利用非线性动力分析软件LS-DYNA,建立单炮孔模型并进行模拟。观察水、空气间隔时爆破过程中应力发展,分析孔壁压力的变化,孔口有效应力分布及岩石中应力衰减过程。研究表明:水间隔爆破时,作用在间隔段孔壁上压力比空气间隔时大,但水间隔时岩石中爆炸应力衰减速度更快,当爆心距超过一定范围后,不同间隔介质装药爆破在岩石中产生的应力趋于一致;水间隔爆破时,炮孔孔口处有效应力峰值略小,但其峰值脉冲时间更长,更有利于孔口岩石破碎,降低大块率,改善爆破效果。     

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。     

裂隙岩体不耦合装药爆破技术研究

武钢乌龙泉矿地质条件复杂，岩体中裂隙较多。在生产爆破过程中，大块率和粉矿率都较高。为解决这个问题，本文提出采用不耦合装药爆破技术。本文首先探讨了不耦合装药的爆破作用，从增加应力波作用时间、降低作用在炮眼壁上的冲击压力峰值和增大应力波传给岩石的冲量三个方面分析了它改善爆破效果的原理，然后在乌龙泉矿进行了现场工业试验，通过比较耦合装药和不耦合装药的爆破效果和技术经济指标，得出不耦合装药不但可以降低大块率和粉矿率，取得较好的爆破效果，而且在经济上也是合理的。     

基于岩粉分段装药的爆破技术研究

采用LS-DYNA动力有限元分析程序,模拟计算了深孔台阶爆破条件下炮孔连续装药和采用岩粉作为间隔介质的分段装药爆破效果。对比分析了连续装药和三种不同分段比例的装药结构爆炸后孔壁的压力极值和压力衰减程度,以及通过Von Mises有效应力极值判别自由面单元是否发生破坏。计算表明,炮孔上部装药40%,下部装药60%,中间采用岩粉作为间隔介质的分段装药结构能够提高炸药能量的利用率,更有利于中上部岩石的破碎。通过对青海威斯特铜矿的爆破试验,进一步验证采用岩粉作为间隔介质的分段装药结构不仅可以降低大块率和爆破振动强度,同时还能够减少爆破综合成本。     

不耦合装药结构下底板岩石松动爆破技术研究

通过刘庄煤矿煤层综采面底板岩石松动爆破现场试验,确定E121105工作面的炮眼均采用水轴向不耦合分段装药结构,反向起爆技术,同时对爆破技术参数(炮眼深度、炮孔装药量、抵抗线、炮眼密集系数和炮孔堵塞等)进行了优化设计,取得了良好的爆破效果。     

水介质爆破模型试验研究

以水泥砂浆试块为试验模型,进行空气耦合装药及水介质耦合装药爆破试验,分析出不同情况下的爆破后试块的粒度分布特征。对试验结果分析研究表明,水介质耦合装药与空气耦合装药相比,在药量相同的条件下,水介质爆破的粒度更加均匀,大块率降低很多,表明水介质耦合装药的爆破作用强度大、能量利用率高。     

基于ANSYS/LS-DYNA的聚能结构两侧空孔合理半径数值模拟

运用ANSYS/LS-DYNA对不耦合系数1.70下聚能结构的爆破过程进行数值模拟,并分析了炮孔壁及周边围岩的应力状态。通过分析得出了装药半径与两侧空孔半径比值的合理数值;聚能结构改变了炸药的能量分布,随着半径比值的增大,聚能方向炮孔壁上所受压力逐渐降低且半径比为3时,显示了良好的聚能效果跟裂隙扩展能力。     

炮孔水介质不耦合装药爆破的研究

基于现有爆破理论和爆破技术,对钻孔爆破中水和空气不耦合装药爆破进行了研究,从理论上推导了采用不同耦合介质时炮孔孔壁初始压力,得到的结论是水介质不耦合爆破对爆炸能量的利用率更高,形成的准静态应力场强度更强,作用也更均匀持久。现场试验表明水不耦合装药爆破装药量少,爆破震动低,围岩稳定好,成孔率高,并可大大地节约施工成本、降低爆破烟尘和提高施工循环进度。