轴向不耦合装药结构水介质不耦合系数及位置效应分析

为了改善爆破破岩效果,减少爆破的有害效应,并减少岩石大块率的产生,采用ANSYS/LS-DYNA模拟水介质所处的不同位置以及不同不耦合系数对爆破效果的影响,通过优化装药结构以期找到合理的装药结构和较优的不耦合系数。基于显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立三维数值计算模型,以爆炸应力云图、峰值拉应力分布为评判依据,对轴向不耦合装药位置、轴向不耦合系数等因素进行了对比分析。研究表明:轴向不耦合装药位置的不同,对最大拉应力值的影响不同,虽然水介质在中部和在顶部的装药结构在孔口段处的最大拉应力值远大于岩石的抗拉强度,但综合考虑孔底岩石所受的损伤效应,得出水介质在两端的装药结构能量分布较为均匀,孔底岩石受的损伤大大减少,减少对未爆岩体的损伤和扰动;以最大拉应力值作为爆破效果的评判标准,在不耦合系数1.3~1.8之间,峰值拉应力存在极大值,即对应一个最优的不耦合系数,同时较耦合装药结构相比,减少了粉层和有毒有害气体的生成。

不耦合装药结构在露天爆破中的试验研究

为控制大块率,提高铲装效率,某硫化锌矿采用不耦合装药结构进行中深孔爆破试验。结果表明,孔底空气间隔装药只能把大块率降至6.3%左右,控制效果不太理想;孔底及中间空气间隔装药对硫化锌矿石大块率控制作用明显,大块率降低至4%,二次破碎的工作量也随之减少,可有效保证装运矿石的时间,装矿效率大大提高。

冻土隧道复合不耦合装药结构试验研究

冻土隧道爆破开挖过程中,炸药爆炸产生大量高温高压的爆生气体,破坏周围冻土原有的热平衡,易引发特殊的工程灾害。本文提出一种新型装药结构——复合不耦合装药结构(水或盐水+空气不耦合装药结构),并在爆破洞室进行不同装药结构的降温对比试验研究和不同试验条件下的试件爆破损伤参量研究。结果表明,该装药结构能够有效吸收部分爆生气体的热量,降低爆生气体和工作面的最高温度,改变爆炸应力波和爆生气体的能量分配比例,达到降温和减振的效果。这种复合不耦合装药结构在风火山冻土隧道开挖中进行实地应用,取得良好的爆破效果。

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。

风火山隧道光面爆破盐水不耦合装药结构试验研究

研究目的:针对青藏铁路风火山冻土隧道特殊地质条件和气候条件,研究隧道内气温高容易引起隧道围岩融塌的问题。研究方法:理论分析引起隧道工作面温度升高的原因,针对盐水-空气复合不耦合装药结构,进行理论与模拟试验研究。研究结论:爆生气体是影响冻土热平衡的主要热源之一;盐水介质对爆生气体的降温效果十分显著,高达70%;采用NaCl盐水水炮泥封堵炮孔的技术措施,可达到降低工作面温度和有效降尘的目的;采用复合不耦合装药结构可以有效降低爆破对围岩的损伤。

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。

轴向不耦合装药结构形式优化仿真研究

为了改变某隧道平导爆破效果差、爆炸能量利用率低的现状,采用ANSYS/LS-DYNA模拟不同轴向不耦合装药结构形式对爆破效果的影响,优化装药结构,以期达到增强爆破效果,降低粉尘量和岩石大块率的目的。合理的选择数值模拟中的材料模型和算法,是高效模拟分析轴向不耦合装药结构爆破的关键,因此采用ALE算法对孔口空气填塞不耦合,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合,孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合,孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合,孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合和孔口炮泥填塞与中、上部水介质间隔不耦合的装药结构进行数值模拟,并以爆炸应力波云图和最大拉应力来评价炸药爆破效果。数值模拟结果表明:水介质可以降低炮孔壁附近岩石的压力。装药长度1.25m时,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合装药结构较孔口空气填塞不耦合装药结构,能提高爆炸能量的利用率;孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合装药结构和孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合装药结构,爆炸能量利用率基本相同;孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合装药结构的炸药爆炸能量利用率较其余5种装药结构都大,能提高爆炸应力波对岩石的作用,使得爆炸应力波更加均匀作用于岩体,降低大块率产生。此数值模拟结果可为现场爆破方案设计与实施提供依据。

径向不耦合装药爆破下页岩的动态应变分布及损伤分形特征

为研究径向不耦合装药结构对炸药能量的传递和爆破效果的影响,提高炸药能量利用率,增强岩体破碎效果,通过将直径为50 mm,高度为100 mm的标准页岩试件钻孔后装填二硝基重氮酚,控制45 mg的小药量,同时设置1、1.5、2、2.5四种径向不耦合装药系数,进行爆破模型实验。通过超动态应变测试系统、互补集合经验模态分解方法处理试件轴向各测点应变波形,分析试件不同段应变规律,并基于计盒维数理论,计算比较应变变化以及各测点处截面的损伤分形维数,对比试件不同区段裂纹开展情况,结合应变曲线对四种径向不耦合系数爆炸能量传播规律进行分析。结果表明:通过对比应变曲线,总体上拉应变峰值大于压应变峰值,试件受到较大且反复的拉、压应力后,最终发生破坏。实验表明径向不耦合系数为1.5时显著提高炸药能量利用,能延长爆生气体作用时间。不耦合装药结构试件截面的损伤分形维数从上至下呈n型变化,当系数为1.5时试件各段损伤分布最均匀,裂隙区能充分扩展,爆破效果最好。

某成品乳化炸药不耦合装药爆破振动规律分析

为降低某露天铁矿爆破振动对周边环境的影响,开展现场试验,对比分析110和170mm成品乳化炸药不耦合装药结构下的爆破振动规律,优选炮孔直径与成品乳化炸药搭配方案。结果表明:空气不耦合装药结构可在一定作用范围内对爆炸冲击波作用区能量进行调整,削弱冲击波峰值应力,进而降低地震波作用区应力峰值及影响时间;随着爆心距逐渐增大,各测点的振动速度皆表现为近区振动速度衰减显著、远区衰减趋缓的走势。110mm成品乳化炸药不耦合装药方案下的爆破振动速度更低,平均降幅达到25.86%。

不耦合偏心装药结构爆破损伤破坏的分形研究

为研究不耦合偏心装药结构的爆后损伤范围与损伤程度,以有机玻璃(PMMA)为实验材料,设计爆破二维模型实验,通过数字图像处理方法,计算炮孔周围不同区域的损伤变量,并基于计盒维数理论,编写MATLAB程序计算不同区域爆生裂纹的分形维数。研究表明:①不耦合偏心装药结构的爆后损伤分布呈现显著的非对称性,损伤变量的数值关系:偏心装药耦合侧>中心不耦合装药结构>偏心装药不耦合侧。②爆生裂纹分布符合分形规律,分形维数的相对大小与损伤变量具有一致性,分形维数可准确表征爆后介质的损伤破坏。③通过回归分析与线性拟合,得到损伤变量与分形维数之间的幂函数关系,建立了相应的损伤预测模型。

特殊装药结构在风火山冻土隧道光面爆破中的应用研究

针对青藏铁路风火山冻土隧道地质条件和气候条件特殊,隧道内气温温度高于围岩温度容易引起隧道围岩融塌的问题,分析了引起隧道工作面温度升高的原因,提出了一种盐水-空气复合不耦合装药结构,并进行了理论研究和模拟试验研究。结果表明,该装药结构既能降低隧道工作面的温度,也能减少爆破对隧道围岩的损伤,隧道现场周边眼应用爆破效果明显。

柱装药双炮孔岩石爆破模型试验

为了合理有效地利用爆炸能量,提高巷道、隧道工程的爆破掘进质量,以砂岩巷道(隧道)掘进中辅助孔、周边孔的岩石爆破为应用背景,通过柱装药双炮孔岩石爆破的模型实验,对装药结构、介质强度、炮孔间距、抵抗等因素对岩石爆破作用效果以及炸药单耗的影响进行了初步研究.试验结果表明,介质强度、不耦合系数、抵抗和炮孔间距与炸药单耗有着密切的关系,并相互作用、相互影响.空气介质对爆炸能量具有很好的缓冲和消耗作用,而水介质对爆炸能量的消耗作用随着介质强度的增大而减小.对于周边爆破,采用空气不耦合装药结构有利于减轻爆破对围岩的破坏作用;当介质强度大于35 MPa时,采用水不耦合装药结构有利于提高爆炸能量的传递效率,降低炸药单耗.依据介质强度,合理选择不耦合系数、抵抗和炮孔间距,可在较小炸药单耗的情况下取得良好的爆破效果.

复合不耦合定向断裂爆破技术控制围岩变形应用研究

针对目前地下工程围岩变形及控制问题的复杂性和迫切性,在理论和试验的基础上提出了复合不耦合定向断裂爆破装药结构,并简单分析了这种装药结构的爆破作用机理,最后把这种装药结构应用于巷道实际施工。现场围岩变形和锚杆内力量测结果表明:这种装药结构可以有效控制围岩变形,减小对围岩的扰动损伤。

基于AUTODYN的乳化炸药水下爆炸能量分布的数值研究

基于AUTODYN软件建立了水下爆炸一维楔形模型,对空气不耦合装药结构下爆炸能量的输出进行研究。首先获得炸药冲击波压力以及气泡脉动随时间的变化曲线,进一步获知径向不耦合状态下水下爆炸的冲击波峰值压力、气泡最大半径以及脉动周期等数据,并最终得到了不耦合系数下冲击波能以及气泡能的变化情况。将计算结果与已有的水下爆炸实验结果进行了比较分析。结果表明,该计算结果与实验数据吻合较好,证明了利用数值计算手段可以实现定量化表征炸药输出能量随不耦合装药结构的变化规律。

预裂爆破在水布垭枢纽趾板开挖中的应用

趾板开挖采用预裂控制爆破技术,通过搭设钻机作业的钢管架和间隔不耦合装药结构,严格控制钻孔方向、倾度和单孔装药量,避免了建基面出现欠挖和超挖量过大现象,预裂缝的形成降低了爆破震动影响,经爆破后检查,岩体完整性良好,无爆破裂隙,坡面不平整度均小于15cm,残留炮孔痕迹分布均匀,保存率超过85%,爆破效果良好,确保了趾板开挖质量优良,提高了经济效益。

控制爆破技术在南芬露天铁矿的研究与应用

为了减小露天矿山爆破对临近建筑物的震动破坏,延长建筑物的使用时间,文章阐述了采用微震控制爆破技术对爆破工程进行优化的方法,将该方法应用在本钢南芬露天铁矿382岩石站等爆破工程中,并对382岩石站的震动破坏情况进行了监测。结果表明,采用微震控制爆破技术可有效减小爆破对临近建筑物的震动破坏,起到了老旧建筑物抗震的良好效果,为延长矿山企业老旧建筑物服务年限提供了借鉴。