切缝药包爆破定向断裂机理及围岩损伤特性分析

依据弹性波动理论,结合冲击波在岩石或类岩石介质中的传播规律,建立了切缝药包爆破时切缝方向与非切缝方向的孔壁峰值应力、粉碎区和裂隙区范围之间的比例关系.利用AUTODYN软件建立了切缝药包爆破模型,在其切缝方向与非切缝方向各等间距设置5个测点,对测点处的应力峰值、爆破振动速度峰值以及峰值对应的时间进行了分析.而后基于淮南矿区顾北煤矿的巷道爆破试验,进行了普通药包、切缝药包以及不同周边孔间距的爆破试验,研究了切缝药包以及周边孔间距的大小对围岩损伤度的影响.结果表明,使用切缝药包爆破时,在其切缝方向会产生爆轰产物射流和应力集中,同时会减弱非切缝方向的应力峰值和爆破振动速度,延缓非切缝方向的能量传播速度,减弱非切缝方向的能量传播大小,从而达到定向断裂的目的;通过现场试验可以发现,使用切缝药包比使用普通药包爆破后,围岩的损伤度下降了30%以上;当使用切缝药包爆破时,随着周边孔间距的增大,爆后围岩损伤度呈下降趋势.

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.

爆破工程实验教学创新平台构建

针对“爆破工程”实验教学中存在的问题,结合高校和科研院所自身的实际情况,提出了搭建爆破工程实验教学创新平台的思路。通过自主设计研发和引进金属丝电爆炸破岩装置、室内小药量岩石爆破破碎装置、爆破智能专家系统与虚拟仿真系统组合等手段,构建了综合创新平台。主要包括3个模块:非化学反应的爆炸加载、岩石爆破效果的定量评价、现场工程爆破参数自动优化设计及作业仿真。该平台的主要特色在于用金属丝电爆炸代替传统化学炸药破岩,实现了爆炸动载的实验室模拟;确立了室内小药量岩石爆破损伤破裂程度的评价方法;实现了现场爆破施工图表的自动绘制和爆破全过程的虚拟仿真反演。学生利用该平台,开展了非化学反应的爆炸加载破岩试验、不耦合装药爆破破裂程度量化研究、巷道爆破图表自动绘制与掏槽爆破虚拟仿真研究,效果良好。该平台也可用于开展其他创新性实验。

水耦合装药不耦合系数对爆破效果的影响研究

为了研究水耦合装药条件下不同不耦合系数对爆破效果的影响,采用透明均匀、直径250 mm、高200 mm的圆柱体PMMA材料作为试件,DDNP炸药用于施加爆破载荷,试验中炸药量固定为40 mg,同时使用水耦合装药结构,通过不同的孔径和装药直径来改变试验的不耦合系数,通过比较爆后试件内部裂纹数量及分布、粉碎区大小等情况来分析三种不同的不耦合系数(1.4、2.0、2.67)对爆破效果的影响。通过对比发现:适当增大水耦合装药的不耦合系数可以增多裂纹数量,使裂纹分布更加均匀,增大裂隙区,减小破碎区直径。并发现存在一个最佳不耦合系数使得爆破效果达到最佳,在3个不耦合系数中,最佳不耦合系数为2.67。试验利用PMMA材料的透明均匀特性对爆破断裂行为进行直观的观察,试验结果更加可靠,且对脆性材料普遍适用。

长三角一体化发展下城市地价时空格局及影响机制研究

研究目的:基于2008—2019年长三角城市地价数据,实证分析地价增长及空间分异格局、机制。研究方法:计量经济和社会网络分析方法。研究结果:(1)长三角城市地价历经复苏增长、相对企稳、快速增长和平稳增长4个阶段;(2)城市间地价差异整体缩小,并且呈现出一定的空间依赖性;(3)不同层级城市地价受到核心城市地价变化影响而呈现出相似变动和关联特征;(4)长三角区域地价空间关联格局成因主要是要素流动聚集效应与市场联动。研究结论:当前一体化发展背景下,长三角城市地价一体化效应还不强,应进一步出台区域协调发展政策,促进土地要素流动、土地市场整合与地价协同发展。

井巷工程掏槽爆破新技术及应用

为缓解井巷掘进速度低而产生的“采掘失衡”矛盾,笔者及所在课题组提出了3种新型掏槽爆破方法,即“准楔形复式+超深”掏槽爆破、“二阶二段”掏槽爆破和孔内分段掏槽爆破。本文对3种新方法的技术要点和破岩机理进行系统全面的介绍,同时给出了应用实例。这3种掏槽爆破方法主要通过先裂后掏——Ⅰ段爆破为Ⅱ段爆破提供新的自由面、空间补偿以减小底部岩石夹制作用,或改变炸药能量分配——调整岩石的抗爆力与炸药破岩能力的匹配关系,从而降低孔底部岩石的夹制作用,增加岩石的破碎程度。在理论上较传统的掏槽爆破方法具有明显的优越性。工程应用案例也表明,掏槽爆破新方法改善了爆破效果,提高了掘进效率,实用性强。具有推广应用价值。