炮孔间距对偏心不耦合装药贯通裂纹扩展的影响

为研究光面爆破中偏心不耦合装药炮孔间距对贯通裂纹扩展的影响,利用同心不耦合装药的孔壁压力计算公式并结合应力波叠加原理,推导偏心不耦合装药的炮孔间距计算方法。基于求得的炮孔间距范围,计算3种岩石介质在不同炮孔间距条件下贯通裂纹的扩展位置,并选择砂岩材料进行数值模拟。结果表明:偏心不耦合装药爆破中,贯通裂纹主要集中于偏心侧;抗拉强度大的岩石,贯通裂纹偏离炮孔连心线的程度也较大。砂岩的炮孔间距为60 cm时,贯通裂纹扩展方向与炮孔连心线重合,连心线下方出现裂纹比较集中的贯通区域;炮孔间距的增大导致贯通裂纹远离炮孔连心线,从而造成欠挖。偏心不耦合装药爆破后,偏心侧岩石的损伤明显大于非偏心侧。

周边空孔与炮孔间距对爆破时围岩断裂损伤的影响

为探究周边空孔与炮孔间距对爆破时围岩裂纹扩展和损伤的影响机制,在理论分析炮孔间距对斜入射应力波反射以及卸载波对围岩应力分布影响的基础上,结合数值模型,分析有、无周边空孔和不同炮孔间距爆破时围岩断裂、损伤的变化。结果表明:空孔与炮孔间距是发挥空孔效应的关键因素。间距较小,炸药能量利用率降低,无法发挥空孔对裂纹扩展的导向作用,围岩爆破损伤严重;间距较大,空孔对应力波的反射作用减弱,空孔效应不足以使两孔之间的裂纹相互贯通,无法满足开挖要求;炮孔间距为800~1000 mm时的爆破效果最佳。空孔的增设可将爆破的炮孔间距扩大30%。

切顶留巷深孔预裂爆破炮孔间距数值模拟分析

为提高煤炭资源回收率,缓解采掘接替紧张,避免因留设煤柱产生的煤矿地质灾害,切顶留巷技术已成为煤矿煤炭开采的主要方法,为研究不同切顶炮孔间距对岩石顶板的爆破切顶的影响,利用有限元模拟软件LS-DYNA,建立有、无地应力双孔预裂爆破模型。依次设置炮孔间距为10、12、14、16倍炮孔直径,结合数值模型的有效应力云图、有效应力时程曲线和炮孔间裂纹扩展等结果综合分析选择最优的炮孔间距,并在现场进行试验。结果表明:地应力对炮孔裂纹有抑制作用;在地应力状态作用下,两炮孔裂纹贯穿距离为9~11倍炮孔直径效果最好,且对周围岩体的损伤较小,与现场钻孔窥视结果一致。

爆破切顶合理炮孔间距的应用研究

为解决坚硬顶板难垮难落的问题,对爆破切顶卸压技术进行研究,利用数值模拟软件对不同炮孔间距下围岩爆破效果进行分析,确定最佳炮孔间距为700 mm时,应力压应力区域能够有效叠加,爆破效果最佳。对爆破切顶进行现场应用分析,发现切顶后顶底板移近量及两帮变形量分别减小了71.2%和64.3%,预裂爆破效果明显,为矿井安全开采提供一定的参考。

HJC模型参数确定及隧道光面爆破炮孔间距优化

为了提高光面爆破的质量,减少围岩的超欠挖,通过数值模拟研究了炮孔间距的优化方法。基于现场设计参数,建立不同炮孔间距的有限元模型,得到了最佳的炮孔间距,最后将数值模拟的结果在玉皇山隧道工程上进行了验证。结果表明:随着炮孔间距的增大,炮孔之间的拉应力逐渐降低,裂纹的贯通程度逐渐降低,即当炮孔间距小于85cm时,炮孔之间的损伤可以有效贯通,大于85cm时,两孔之间的未能形成有效的贯通。孔间有效应力在100μs左右到达峰值,有效应力峰值随炮孔间距的增大逐渐降低。得到最佳的炮孔间距85cm左右,并在玉皇山隧道进行了验证,取得了较好的效果。

龙马煤矿切顶卸压爆破炮孔间距研究

以龙马煤矿切顶卸压沿空掘巷为研究背景,通过理论分析、采用理论计算及ANSYS/LSDYNA数值模拟对切槽聚能爆破炮孔间距进行了研究。理论分析表明,应力强度因子修正系数F值随着炮孔切槽深度的增加而增大。数值模拟表明,随着炮孔间距的增加,切槽炮孔尖端最大切向拉应力逐渐减小,当炮孔间距为1.4 m时,切槽尖端可以达到的最大切向拉应力为113.1 MPa,相比炮孔间距为2.0 m时的切槽尖端最大切向应力78.4 MPa提高了44.2%。在炮孔间距离小于1.8 m的情况下,切槽孔能够开裂贯通形成较为平整的断裂面。

不同炮孔间距对岩石爆炸裂纹扩展影响的数值分析

为实现对岩石的充分破碎,有效利用炸药能量,基于有限元分析软件 ANSYS/LS-DYNA及流固耦合(ALE)算法,研究了不同炮孔间距对岩石(角岩)爆炸裂纹扩展的影响,同时将模拟结果应用在工程实践上加以验证。结果表明:随着两炮孔间距离的增大,单炮孔周围裂纹扩展更加充分,炮孔周围粉碎区增大,萌生的分支小裂纹逐渐减少,主裂纹增多。在两炮孔之间受到相邻炮孔爆炸应力波影响的区域,主裂纹发育扩展较为明显,且随着炮孔间距的增大,主裂纹相互贯通的位置越靠近两炮孔中心连线方向。工程实践表明:数值模拟结果与爆破工程效果具有较好的吻合性,将数值模拟结果用来指导爆破方案设计是可行的,能够为爆破工程提供重要的参考。

利用数值模拟技术优化光面爆破炮孔间距

利用西石门铁矿的基本岩体力学特性,通过有限元数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA对光面爆破周边眼的耦合装药爆破过程进行模拟,在能对岩石正常崩落的同时尽可能减小对围岩的扰动,得出了较为合理的周边眼的炮孔间距为0.6 m,提高了光面爆破的效率。

光面爆破相邻炮孔存在起爆时差的炮孔间距计算

根据光面爆破炮孔爆炸载荷的时间衰减和相邻炮孔的非同时起爆,对光面爆破的炮孔间距计算进行研究,提出新的光面爆破参数设计方法,并得出炮孔爆炸载荷衰减速度、相邻炮孔起爆时差对炮孔间距的影响。分析认为,就实现较大的光面爆破炮孔间距而言,提高炮孔堵塞质量较提高雷管起爆时间精度更有意义。

渐进螺旋掏槽炮孔间距的理论计算

为确定渐进螺旋掏槽炮孔间距,通过破碎半径、膨胀余量、破碎类型和最优抵抗线4种不同的首爆装药孔与空孔距离计算方法的分析比较,得出合理的首爆装药孔与空孔的距离,进而采用后续装药孔的最优抵抗线原理,结合图形分析的方法来确定后续装药孔的合理抵抗线及与空孔的间距,从而实现渐进螺旋掏槽炮孔间距的理论计算,同时得到装药孔的数目的和位置图。

同段起爆炮孔间距对最大振速的影响分析

为研究开挖断面为6 m范围内同段位两炮孔间距对最大爆破振动速度的影响,以青岛地铁2号线延安路站侧穿166号楼为研究对象,采用数值模拟与现场试验相结合的方法,对同段起爆炮孔间距这一参数进行计算分析。结果表明:1)在开挖断面宽度为6 m范围内,同段起爆的两炮孔间距对最大爆破振速影响不明显;2)相邻两炮孔同段起爆比间隔炮孔同段起爆产生的振速衰减得快,即相邻两炮孔同段起爆对建筑物的累积损害量相对较小。

沿空留巷双向聚能爆破炮孔间距参数研究

为解决沿空留巷中选取合理炮孔间距难题,基于双向聚能爆破成缝机理,建立联孔聚能爆破力学模型,引入聚能管影响参数,分析爆破后岩石裂缝扩展长度,推导炮孔间距计算公式;并以邱集煤矿为工程背景,计算得合理炮孔间距为1.0 m;采用LS-DYNA软件对间距为0.8、1.0、1.2 m的双孔聚能爆破裂缝扩展过程进行模拟。结果表明:在距炮孔中心0.2 m处聚能方向岩石所受应力峰值是非聚能方向的2.6倍,炮孔连心线方向裂缝更易扩展;当炮孔间距为1.0 m时,两孔间裂缝完全贯通且炮孔连线中心无竖向裂缝产生。经邱集煤矿现场试验证明,采用间距为1.0 m的炮孔爆破切顶后,孔内形成连续裂缝,炮孔间裂缝贯通形成切缝面,与理论计算和数值模拟结果相符。

隧道直孔掏槽爆破的炮孔间距分析与确定

炸药爆炸能量、炮孔体积、爆破作用指数是影响直孔掏槽炮孔间距的重要因素;在因素分析的基础上,结合已有的计算方法,通过算例求解,为爆破法施工提供了理论依据。

基于数值模拟技术炮孔间距的优化

光面爆破在隧道掘进中起到举足轻重的作用,参数的选取直接决定了光面爆破的效果。目前参数选择主要是通过经验法确定,具有不确定性。针对隧道掘进光面爆破的特点,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对隧道掘进爆破中炮孔间距进行模拟优化。研究结果表明,其他参数一定,光爆层厚度为500 mm时,最优的炮孔间距为500 mm。通过数值模拟确定的光面爆破参数能够达到良好的爆破效果,便于指导现场实践。

不同炮孔间距下隧道爆破特性与工程研究

为研究隧道施工过程中岩石爆破的特性,探讨符合实际工程的爆破间距,依托珠海某隧道,建立炮孔间距分别为20 cm、30 cm、40 cm、50 cm的双孔模型,对数值模拟结果进行分析、研究,最终得到各工况下岩石破碎程度和各质点振速。相互对比分析得出:在同等药量下,炮孔间距为20 cm时的爆破成型效果最好,相比其他工况,其成型尺寸增加到了12 cm;各质点距离炮孔都为10 cm时,炮孔间距为50 cm时的衰减速度比较缓慢,其他工况则比较迅速。而各质点距离炮孔大于20 cm时,速度传播趋于平稳。在实际施工过程中应根据隧道爆破实际效果,因地制宜,动态调整炮孔间距。

岩层变化条件下炮孔间距的半理论设计

介绍了平行炮孔间平均间距确定的新方法。该方法基于原先建立的岩石动态强度下与间距和最小抵抗线相关的爆破设计的全经验公式，然后依据岩体的类别和岩层可爆破性的不同计算孔距。该方法适用于露天矿平行炮孔的爆破设计，也同样适用于地下矿的分层充填和深孔崩落采矿法。

炮孔间距对切缝药包爆生裂纹扩展规律的影响

为研究炮孔间距对切缝药包爆生裂纹扩展的影响,采用爆破加载数字激光动态焦散线实验系统和数值模拟相结合的方法,对比分析孔间爆生裂纹在不同炮孔间距下的扩展规律。结果表明:随着炮孔间距的增加,孔间爆生主裂纹不再表现为直接贯穿,而是发生偏转呈现"牵手状"分布;爆生主裂纹在扩展过程产生明显波动,且在裂纹相遇区该波动行为更为显著;爆生主裂纹扩展速度、动态应力强度因子的峰值以及裂纹相遇区的应力峰值均取决于炮孔间距,炮孔间距较小时,峰值较大,有利于裂纹的定向扩展。

坚硬顶煤弱化的深孔爆破合理炮孔间距研究

为了解决千树塔煤矿11301工作面顶煤硬度大、工作面回采期间顶煤不能及时垮落和充分破碎的问题,采用理论分析和数值模拟的方法研究了深孔爆破后炮孔周围的裂隙扩展情况和裂隙圈范围。结果表明,在炮孔直径为94mm、药卷直径75mm的条件下,千树塔煤矿的顶煤经爆破后炮孔周围的裂隙圈范围约为1.5m,最终确定合理的炮孔间距为3m。以此为依据设计了11301工作面的顶煤深孔爆破方案,实践后工作面顶煤采出率得以明显提高。

地面深孔水压爆破弱化厚硬顶板技术研究

浅埋深、厚硬顶板、特厚煤层开采时,为避免初次来压时顶板大面积垮落在巨大体积采空区形成强冲击波事故,提出地面深孔水压预裂爆破弱化厚硬顶板技术。采用理论分析和数值模拟方法验证了水压爆破的可行性、确定了合理的炮孔间距,并在口前煤业4302综放工作面成功进行了工业性试验。数值模拟结果显示,相同装药情况下,水耦合装药爆破岩石孔壁最大等效应力是空气不耦合装药的1.45倍,且爆生裂隙区范围扩大了38%。在炮孔直径180 mm、装药直径120 mm情况下,水压爆破岩石裂隙区直径能够达到11.06 m;现场试验成功解决了装药及堵塞等技术难题,实现了工作面初次来压提前,工作面继续推进时上覆岩层实现了正常周期性破断,验证了地面深孔水压爆破的可行性。

光面爆破相邻炮孔裂纹扩展模拟

基于爆破理论,借助ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对岩石中双炮孔爆破裂纹扩展过程进行模拟,进而分析岩石爆破破坏机理和裂纹扩展特点。结果表明:所采用的模型、参数和数值计算方法的可行;孔间裂缝首先在炮孔壁产生,沿炮孔连线扩展并逐渐向连心线中心贯通;结合理论分析,得到了相邻炮孔的合理间距为40~70 cm,孔间裂缝贯通效果较好,随着炮孔间距的增大,孔间裂缝越难贯通,爆破效果越差。数值模拟结果与理论结果吻合较好,这种方法可以为爆破参数设计提供参考。