光面掏槽爆破技术的研究及其在巷道掘进中的应用

选择合理的掏槽形式,提高巷道掘进过程中的炮孔利用率,能够降低巷道掘进成本,加快巷道掘进速度。针对传统直眼掏槽爆破在硬脆性花岗岩中夹制性大、炮孔利用率低等问题,提出光面掏槽爆破法。采用LS-DYNA三维非线性动力有限元程序对爆炸荷载作用下的应力波传播及破岩过程进行数值研究,数值模拟清晰地体现了掏槽爆破岩石破碎、槽腔扩展过程,模拟结果表明光面掏槽技术爆破效果良好,能够有效提高炮孔的利用率。将该掏槽爆破法应用于某矿区巷道掘进工程中,取得了良好的爆破效果,对类似硬岩巷道的爆破掘进施工具有借鉴意义。     

煤矿下山巷道水与空气不耦合装药爆破技术对比研究

为了提高三级煤矿许用炸药能量利用率,改善爆破破岩效果，保证开采区的工作效率，对不耦合装药结构进行优化，以理论推导的方式分别得出空气不耦合与水不耦合装药系数对爆生气体准静压力的影响，并进行了对比分析；通过实验室爆破模型试验研究水和空气径向不耦合分别作用下爆炸应力波的传播分布特性，分析峰值应力与测点到炮孔比例距离、不耦合系数之间的关系，并与理论分析对比验证。结果表明：当不耦合系数相同时，炮孔处水不耦合装药爆炸应力波峰值高于空气不耦合装药，随着不耦合系数的增加，炮孔处爆炸应力波的峰值应力减小；模型试验测得同一测点的水不耦合装药峰值应力是空气不耦合装药峰值应力的1.15~1.52倍，峰值应力作用时间长于空气不耦合装药，同一测点水和空气不耦合装药结构测得的应力波及其峰值应力均随不耦合系数的增加呈负幂函数衰减，且空气不耦合装药时衰减得更快，与理论分析一致；贵州某煤矿下山巷道，于梯形掘进断面实施传统空气不耦合装药结构掏槽爆破，效果不甚理想，运用水不耦合装药爆破技术，提高了炮孔利用率，减小了岩石破碎块度，使爆堆集中，显著提高了岩石破碎效果与出渣效率。     

南温河钨矿巷道掘进垂直掏槽爆破参数优化及应用

垂直掏槽爆破是中、小断面巷道实现高效低耗快速掘进的有效途径,其参数的合理性直接关系到爆破作业的效果。针对南温河钨矿巷道掘进垂直掏槽爆破中存在的问题,分析了爆破机理,并结合理论计算与爆破试验对爆破参数进行了优化。现场工业应用取得了明显的效果,爆破时炮孔利用率提高至91. 7%,单循环进尺平均增加0. 35 m,岩石破碎较为均匀、无大块,爆堆集中,钻爆时间缩短,提高了作业的安全性,对类似矿山有一定的借鉴意义。     

掏槽孔超深深度对爆破效果的影响

煤矿岩巷钻爆施工中,速度的关键在于掏槽。随着岩巷掘进工程量不断增大,虽然炮孔深度逐渐增大,但是掏槽孔超出普通孔的长度并没有改变,基本保持在200 mm及以下。针对掏槽孔超深与炮孔利用率这一问题,本文在超深系数η的基础上,引入裂隙区重合度φ的概念,利用数学建模方法,分析了不同超深深度爆破时的岩石应力状态,建立了超深深度及岩石碎胀系数之间的关系,并确定了掏槽槽腔主要参数的计算公式及取值范围,发现存在最优掏槽孔超深系数η和裂隙区重合度φ,使得炮眼利用率最高。利用LS-DYNA数值模拟分析了掏槽孔超深爆破时爆炸应力波的传播规律和孔底岩石的受力特征,并比较了200、300、400和500 mm不同超深深度的应力波强度变化特征并应用于岩巷掘进现场,对比了超深爆破方案和普通爆破方案的单循环进尺、炮孔利用率、眼痕率及大块率等爆破效果指标。结果表明,当超深深度为400 mm时,炸药爆破能量充分用于破岩,能量利用率最高,爆破后形成重叠的裂隙区,增大了后续爆破的自由面,提高了爆破破岩的效率,对岩巷钻爆法施工的参数优化有一定的指导意义。      

柱形装药在典型岩体内应力波的数值计算

为了分析柱形装药在不同岩体内爆炸应力波的传播规律,针对德兴铜矿露天采区实际爆破情况,采用有限元动态力学分析软件,数值模拟了乳化炸药在炮孔直径为250mm、装药结构为耦合装药、三种典型岩体内的爆炸应力波的衰减规律,得到岩体中爆炸应力波衰减曲线公式和数值模拟结果,为爆破孔网设计以及盲炮处理提供依据。     

岩体节理裂隙对爆破应力波阻隔作用的试验研究

人们对岩体进行爆破作业时，爆破应力波的传播速度，能量的衰减，爆破效果和爆破影响范围等等，都与岩体节理裂隙的产状、分布、发育程度、充填与否，以及充填物的性质等因素有关。该文通过理论分析，并结合试验结果，探讨了岩体节理裂隙对爆破应力波的阻隔效应。     

大红山铜矿巷道掘进光面爆破参数优化

针对云南大红山铜矿巷道掘进施工过程中存在装药量不合理、炮孔布置随意而产生的巷道超欠挖严重及爆破后的围岩破碎难题，通过理论公式计算线装药密度、炮孔间距、光爆层厚度来优化周边孔参数，同时改变周边孔装药结构为轴向不耦合空气间隔装药。结果表明：超欠挖状况在使用优化的爆破方案后有所改善，炮孔利用率从81%提高到了87.7%，眼痕率从53.3%提高到了80%，提升炮孔利用率且爆后轮廓面光滑平整，进而提高了施工效率。     

试论孔底起爆技术在镜铁山矿的应用问题

1导论孔底起爆技术，是近年来在我国地下金属矿山中深孔爆破中发展起来的一项新形应用技术。这种起爆方法能够充分利用炸药释放出来的能量，使之有效地作用于矿石破碎。自从六十年代中期地下矿山使用风动机械装药设备以来，地下采矿中深孔爆破一直延用沿全炮孔敷设导爆索、或者在孔内装药结束之后安设起爆药包，从孔日起爆向孔内深部传爆的爆破方式。这种传统的装药结构，炸药爆破作用差，成本费用高，是对采矿工艺各项技术经济指标造成较大影响的重要因素之一。炸药爆炸破碎岩石是由于爆轰产物和爆炸应力波共同作用的结果，孔底起爆之所以…     

地表网络雷管在城区基坑控制爆破中的应用研究

为了研究地表网路雷管在城区基坑控制爆破中对爆破效果的改善和降振作用,依托于工程实际,进行工程爆破试验。基于挖装效率和对周围环境的影响两项评价标准对地表网络雷管改善爆破效果的作用进行研究。结果表明:城区基坑控制爆破中,采用地表网络雷管实施浅孔逐孔台阶毫秒延期松动控制爆破能够达到弱松动爆破的效果,将多炮孔共同作用能量分散为单个炮孔能量,既能改善岩石破碎效果,亦能降低爆破危害。炸药单耗过小,爆炸作用产生的拉应力不足以完全松动破碎岩石,从而降低了挖装效率;炸药单耗若过大,既影响工程安全又增加了经济成本。     

基于地应力和二次损伤的预留光爆层爆破参数研究

对于地下开采，预留光爆层进行二次爆破可以保证巷道掘进面轮廓成形效果,减少围岩损伤。基于地应力、应力波和爆生气体等共同作用理论，对预留光爆层二次爆破进行参数优化。分析预留光爆层厚度对地应力重分布的影响以及二次应力对爆生裂纹扩展的影响，可知二次应力会抑制爆生裂纹扩展，且预留光爆层厚度与二次应力大小呈正相关；分析在不考虑损伤、考虑一次损伤和考虑二次损伤条件下，轴向不耦合系数及炮孔间距大小的变化，可知考虑损伤可以适当增大轴向不耦合系数和炮孔间距。以焦家金矿深部开采工程为背景，对比爆破参数优化前后爆破效果，可知在深部开采时考虑地应力和损伤，能提高半孔率和节约成本。研究结果为地下开采爆破标准化提供了理论依据。     

基于RHT模型双孔同时爆破均质岩体损伤的数值模拟

为探究双孔爆破时炮孔间距和额外自由面对爆破过程中爆破损伤的影响,基于RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）损伤本构建立了多组三维数值模型,利用模型损伤云图研究不同爆破条件下的岩石爆破过程,通过自定义变量—有效损伤率的变化探究炮孔周围岩石损伤的时空演化过程。结果表明：随着炮孔间距的增加,岩石有效损伤率逐渐递减,相同截面处的有效损伤率在炮孔间距最小的方案中最大,相邻炮孔间的爆破能量叠加作用随炮孔间距的增大而减弱,合适的炮孔间距可以获得更加理想的爆破效果;岩石有效损伤率随着自由面到炮孔中心处距离的增大而逐渐减小,爆破能量倾向于向自由面方向传播,额外自由面对爆破能量分布的影响随自由面与炮孔间距的增大而减弱。数值模拟结果对研究双孔爆破能量的传递法则具有一定的借鉴意义。     

频繁生产爆破加载下饱水岩体累积损伤效应声波测试研究

随着矿山生产爆破的持续进行,爆破对工程岩体造成的损伤存在一个不断累积的过程,当累积超过其承受极限时,将造成边坡滑坡等失稳破坏。采用现场声波测试方法,以声波波速变化表征岩体损伤度,结合LS-DYNA动力有限元数值建模,对矿山频繁爆破加载下饱水岩体累积损伤特性进行试验研究。结果表明：频繁爆破加载作用下,节理裂隙较发育的工程岩体受到的损伤存在不断积累的过程。由于岩体的饱水状态,前期的爆破次序中岩体出现损伤的现象极少。随着爆破的持续,岩体出现损伤破坏的现象逐渐增多,且大多为损伤度的突变剧增;饱水岩体表征的损伤阈值应小于0.19,实际发生损伤的现象应比测试结果更多;工程岩体受到频繁爆破加载作用下的累积损伤主要表现为原生裂隙的持续扩张及相互贯通,且岩体裂隙在含水情况下更容易发生破坏贯通。     

不同地应力下爆破振动效应分析

为研究岩石在不同地应力下的爆破振动效应，选择经验证过的岩石本构，利用ANSYS/LS-DYNA隐式—显式序列求解方法，对不同侧压力系数下岩石爆破过程进行数值分析。分别构建了侧压力系数为0.1、0.5、1.0、2.0、4.0条件下的计算模型，数值模拟结果表明：初始地应力对爆破有较强的抑制作用，岩石破碎区受侧压力系数的影响较小，爆破裂纹优先向较大的地应力方向延伸；岩石质点振动速度峰值（PPV）到达时间不受侧压力系数的影响；当侧压力系数小于1.0时，水平方向的质点振动速度峰值大于竖直方向;当侧压力系数大于1.0时，竖直方向的质点振动速度峰值大于水平方向。     

结构面岩体爆破破坏机理探究

岩体多属于各向异性的复杂不连续体。岩体中主要结构面在爆破时,会对岩石的破坏和最终的爆破效果产生影响。总结了结构面岩体爆破破坏机理的研究现状,并从应力波传播、岩体破坏方式等方面研究了结构面岩体爆破的影响。在研究结构面岩体爆破破坏作用机理的基础上,提出改善爆破效果的技术措施,供同类型矿山参考。     

巷道压顶光面爆破裂隙扩展模拟及参数优化

为了优化爆破孔网参数,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立光面爆破的炮孔爆破数值仿真模型,以压顶光面爆破孔网参数变量控制模拟爆破裂纹扩展。研究结果表明：巷道压顶光面爆破孔网中设置诱导控制孔,能够有效诱导爆生裂纹的定向扩展,有利于提高光面爆破的巷道壁光滑平整度;在压顶光面爆破中,诱导控制孔的应力时程曲线拉应力表现突出,有利于诱导裂隙的扩展演化,单元受压时诱导控制孔表现为卸压应力状态;以裂隙的演化扩展曲线为评价指标,在孔网参数中添加诱导控制孔,周边孔间距取900 mm时裂隙形成的巷道壁光滑整齐,可提高光面爆破在此类地质条件下的适应性;当光爆层的爆破孔网参数采用间隔布置诱导控制孔时,工程中爆破孔间距以900 mm左右为宜。     

应力波形对岩石爆生裂纹扩展机制影响的数值模拟

运用RFPA3D动力分析软件模拟了冲击动力作用下含预制裂纹岩石的裂纹扩展过程,探究了应力波峰值、能量、上升及下降速率对岩石裂纹扩展过程的影响。研究表明动载下岩石裂纹扩展形态受应力波上升速率影响,应力波上升速率越快,孔周边岩石越破碎;应力波能量影响裂纹扩展长度,能量越大裂纹扩展越长,而相同能量条件下,应力波上升速率越小,裂纹扩展距离越远,但孔边破碎程度越弱;上升速率和应力波上升沿能量共同影响着炮孔粉碎区半径。数值模拟结果很好地揭示了不同应力波峰值、能量与上升/下降速率对岩石的破碎机制,在实际爆破作业中可以通过水炮泥封口或者采用空气柱间隔装药结构来延长应力波作用时间,以达到扩大爆破影响范围的目的,而通过选取合适类型与配比的炸药来提升应力波上升速率从而增强孔边破碎效果。      

深部岩体水耦合爆破裂纹扩展数值模拟研究

为认识深部高地应力岩体水耦合爆破裂纹扩展过程及机理,选择试验验证的RHT本构,采用LS-DYNA对水耦合装药单孔在不同原位应力场下的岩体爆破裂纹扩展进行数值分析。模拟结果表明：水耦合的方法延长了爆炸作用时间,提高了岩体中爆炸应力峰值和PPV（质点振动速度峰值）,增强了爆破致裂岩体的效果;原位应力在深部岩体水耦合爆破中起到增加岩体中应力和PPV的作用。研究表明：在不同的地应力条件下,均存在某一最优水不耦合系数,且最优不耦合系数随原位应力的增加而减小,水耦合时,在原位应力为0,10,20,30,40 MPa的条件下,最优不耦系数分别为5.00、3.30、2.63、1.56和1.25。