多采空区干式充填与带式胶结充填力学性能数值模拟研究

针对某萤石矿多采空区的工程概况,采用充填法治理采空区过程中提出了带式胶结充填体结构,运用3DEC离散元软件进行数值模拟计算,以空场法下采场的力学性能为基准,对传统废石干式充填与带式胶结充填2种不同充填方式下采空区进行沉降位移场、塑性区、应力场分析。结果表明:空场法下5号矿房顶板与左侧间柱出现塑性区贯通现象,有顶板坍落,间柱溃倒的风险;传统废石干式充填下5号矿房顶板与左侧间柱塑性区面积大幅减少,但是由于废石自身重力作用顶板沉降量增加了12%;带式胶结充填下5号矿房顶板与左侧间柱塑性区仅零星分布于受拉应力较大的临空面,顶板沉降量下降了4.33%,5号矿房上下盘收敛位移较空场法下降了12%。研究表明在不考虑充填成本的情况下,采用带式胶结充填治理多采空区,具有更优良的效果。

南阳重塑非饱和膨胀土的变形和含水率变化特性

为研究水-力作用下非饱和土变形和含水率变化特性,采用非饱和土三轴仪,对非饱和膨胀土开展了吸力平衡、等向固结和三轴剪切试验,实时监测土的变形和含水率变化,综合分析了水-力作用下土的变形和含水率随时间的变化规律,并以“双孔”模型为基础框架,揭示了水-力作用下土的变形和含水率变化机制。研究表明:在吸力平衡和等向固结过程,非饱和土的变形和含水率随时间变化规律不同,变形在相对较短时间内达到平衡,而含水率达到平衡耗时更长;在三轴剪切过程,剪缩变形量与孔隙水排出量随时间基本上呈线性变化。随着吸力增大,含水率达到平衡所需时间增长,但对变形达到稳定耗时影响不大。净围压增大会增长含水率达到平衡的时间,然而对变形达到稳定的耗时影响不大。改进“双孔”模型,外力基本上只影响集聚体间孔隙;含水率变化会引起土颗粒重新排列,进而影响集聚体间孔隙;集聚体间孔隙水迁移速率相对较大,颗粒间孔隙水迁移速率相对较小。

起爆方式对爆轰波传播特性的影响研究

为探究爆轰波碰撞对爆轰压力分布规律的影响,采用理论推导、数值模拟和现场试验相结合的方法,分析了不同起爆方式下炸药内部和外部爆轰压力的变化规律。研究结果表明:爆轰波发生碰撞后,依次产生正碰撞、斜碰撞及马赫反射现象,最大爆轰压力可达到稳定爆轰压力的3倍以上;采用对称双线性起爆方式时,土体聚能侧所受爆轰压力是起爆侧的2.74倍,轴向所受爆轰压力较单侧线性起爆方式提升了75%。基坑爆破试验结果表明:采用对称双线性起爆方式时,沿爆轰波碰撞聚能方向呈一字型布置起爆,炮孔间的贯通效果相较于单侧线性起爆方式得到了明显提升。

预应力条件下不耦合装药系数对爆轰聚能效果的数值模拟

为探究不耦合装药系数在预应力条件下对爆轰聚能药包破岩效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,开展了预应力、不耦合装药系数以及起爆方式耦合作用下爆破效果的数值研究,并通过炮孔内壁峰值压力的监测分析了药包的破岩能力。计算结果表明:预应力对爆炸产生的破碎区影响较小,对裂隙区的主裂纹长度有明显的抑制作用。预应力(σ_(x)=σz=14 MPa,σ_(y)=7 MPa)条件下,随着不耦合装药系数的增加孔壁峰值压力呈现逐渐降低趋势,爆轰聚能药包聚能侧爆压提升能力呈现先降低后升高的趋势,耦合装药时爆轰聚能药包聚能侧爆压提升26.3%,不耦合装药系数K=1.6时聚能侧爆压提升22.1%;爆轰聚能药包与中心点起爆药包相比,孔壁聚能侧峰值压力提升11.9%,损伤面积提升15.1%,有明显的定向作用。研究结果对爆轰聚能爆破技术在岩体的应用具有一定的指导意义。

爆轰波碰撞的聚能效应

利用两高爆速导爆索对称布置于药卷两侧,起爆后炸药爆轰波在对称线处汇聚碰撞,当碰撞角度达到一定值时,发生马赫反射,使爆轰压力成倍增加,形成高压、高能量密度区域的聚能效应。本文在爆轰波传播碰撞理论的基础上,通过炸药做功能力和猛度试验验证爆轰波碰撞的聚能效果。做功能力试验结果表明爆轰波碰撞能够增加炸药能量利用率;猛度试验结果表明采用对称起爆技术下的爆轰波碰撞能够改变爆轰波在特定方向上的扩散作用。试验结果与爆轰波入射角的几何关系表明,当高爆速起爆药条与主装药爆速比例在1.15倍以上时,爆轰波碰撞能够达到一定的聚能效果。

爱普铁矿巷道围岩稳定性评价

应用RMR分析了岩石的稳定性,同时应用普氏理论对巷道围岩坚固性进行运算,最后运用phase2有限元分析模拟巷道周围应力的分布情况,结合以上三者得出的结果进行比较,得出爱普铁矿巷道稳定性的综合评价,并对巷道维护提出了合理的建议。结果表明,合理的巷道围岩压力分析和模拟,能够正确地反映围岩的分布特征,对今后预测评价巷道稳定有着重要作用。

露天矿中深孔爆破主动降震试验研究

结合英坪矿露天开采的生产实际,通过调节爆破参数、单孔最大装药量、中心线及微差间隔,运用正交优化试验设计试验,对所测震动结果进行均值计算和极差分析,寻找影响爆破震动的主次因素,并绘制各因素的效应曲线图,得出矿山爆破作业的最优参数,同时也验证了减震沟的降震效果,为矿山爆破作业过程中主动降震和安全生产提供了依据。

基于连续压导探针的炸药爆速和临界直径测试方法

临界直径是确定炸药合理装药直径、预防炸药拒爆和不完全爆轰的重要指标,对炸药性能提高和高效利用有着十分重要的意义。设计了一种连续压导探针和楔形装药装置,在对炸药爆速进行测试的同时,利用炸药在临界直径不完全爆轰的特征,通过寻找爆轰波传播的拐点确定炸药临界直径。试验结果表明:装药密度为0.9g/cm3的铵油炸药爆速为3 261 m/s,临界直径为12.5 mm。提供了一种可同时测得炸药爆速和临界直径的方法,该方法简单,试验费用低,对炸药参数测试具有一定的指导意义。

物质点法在爆轰波碰撞炸药猛度试验中应用

使用常规有限元法对炸药爆轰过程进行数值计算时,网格大尺度畸变,往往导致求解精度低,甚至求解失败的情况.采用同时兼顾拉格朗日方法和欧拉方法优点的物质点法(MPM)对爆轰波碰撞炸药猛度试验进行数值计算,得出爆轰波碰撞过程及其在铅柱中传播的应力、应变分布.与试验结果进行对比得知,铅柱压缩误差仅为0.17%.由此验证了物质点法在炸药猛度试验应用中的准确性,为爆轰波传播、碰撞过程分析及炸药猛度测试提供了一种新方法.

爆轰波碰撞聚能效应及其数值分析

为了掌握爆轰波碰撞时的爆压和能量汇聚的规律,对爆轰波各种碰撞的爆压变化进行研究。首先基于爆轰波碰撞理论分析.得出爆轰波在正碰撞、斜碰撞和马赫反射三种条件下的爆压变化,确定马赫反射发生的条件,然后绘制入射角、偏离角和反射角间的关系曲线。应用Ls-dyna数值软件对爆轰波碰撞产生马赫反射的过程进行模拟。对比模拟和理论计算结果得知.对于多方指数为2.4的铵油炸药,马赫反射发生在斜爆轰波入射角为46.4°时,此时马赫波后压强达到最大值13.2 GPa,并在马赫波后形成高压区域。

英坪矿山爆破震动的分析与研究

在英坪矿山爆破施工过程中,为降低爆破震动对边坡和周围建筑物的影响,根据实测爆破震动数据,通过对爆破震动波的拟合分析、爆破参数的优化,最终得出爆破震动的水平衰减规律及在不同传播方向上差异。提出了合理的爆破方案,对今后的矿山安全生产和岩土工程爆破具有重要的应用价值和实践意义。

快速水雾化降尘技术在隧道爆破中的应用

爆破作业是地铁隧道施工常用的技术手段,但随着隧道长度、深度的延伸,地铁隧道掘进过程中,常出现爆后粉尘弥漫时间长、降尘效率低等问题,严重威胁施工人员的身体健康,降低施工效率。为更加高效快速地减少钻爆法施工过程中产生的粉尘颗粒,提出了一种快速水雾化除尘技术。依托青岛地铁6号线华山1路西侧斜井工程进行现场试验,利用液态CO_(2)吸热产生的相位变化提升储罐内压,形成高速、高压的水射流可以远距离喷射至掌子面处,最终通过雾化的水滴将粉尘颗粒包裹成团,通过重力自降达到快速降尘的目的。研究结果表明:在爆后15 min范围内,快速水雾化除尘技术可使爆破后产生的PM10、TSP浓度的最大降幅分别达到24.84%、27.68%。快速水雾化降尘技术可以短时间内达到爆后除尘的目的,有效改善施工环境,加快施工进度。

对称双线性起爆技术在工程爆破中的应用

在爆轰波碰撞和炸药与岩石匹配准则的基础上,提出对称双线性起爆技术,以提高炸药的能量利用率,降低岩石大块率。应用有限元软件中的流固耦合算法,分别对雷管和对称双线性起爆技术下的爆轰波传播和岩石破裂过程进行数值计算,得出采用对称双线性起爆时其中心线上的最大爆压比雷管增加2倍以上。同时,对称双线性起爆技术的岩石首先在中心线上发生大直径的破裂,而雷管起爆时,岩石则以垂直于炮孔壁的方向往四周扩展。将对称双线性起爆技术应用于实际工程,避免了爆破根底,降低了岩石大块率,无需二次破碎,为解决坚硬岩石爆破开挖提供了一种有效的技术手段。

爆炸压实/扩散烧结法制备钨铜梯度材料

采用爆炸压实/扩散烧结方法成功制备出高致密度的钨铜梯度材料。首先,使用机械合金化法分别制备50%W-50%Cu,75%W-25%Cu的钨铜合金粉末,并将两种合金粉末依次铺在铜板表面进行预压、通氢烧结,然后进行爆炸压实,最后对爆炸压实后的试件进行扩散烧结,得到高致密度且层间结合紧密的钨铜梯度材料。对样品分析表明,铜在钨铜颗粒间的交界面处富集,其中50%W-50%Cu层中的钨颗粒未发生长大,75%W-25%Cu层中钨与铜出现了在局部区域富集的情况,钨铜层中钨铜的含量与起始加入的钨铜粉末配比保持一致。对各钨铜层进行孔隙度检测可见,50%W-50%Cu层的孔隙度为0.04%,75%W-25%Cu层的孔隙度为0.11%。钨铜层的硬度也呈现出梯度变化,维氏硬度值在125～341之间,远大于铜基体的50。

高密度电法在探测煤矿采空区赋水情况的应用研究

简述了高密度电法勘探技术的基本原理以及在应用中应注意的关键技术问题及其处理方法。通过布置在地面的所有电极对地层进行电阻率采集,然后在二维电阻率反演软件中得到二维电阻率断面图。最后运用RViewe反演软件得到电阻率的三维栅栏图。三维反演解释结果客观地反映了采空区的范围以及隐伏水源空间位置,为矿井防治水工程提供了准确信息。通过在某矿的应用实例,说明高密度电法三维成像技术在煤矿采空区探测领域中具有较好的探测效果。

高密度电法探测煤矿地下水及溶岩空洞效果

电法勘探是利用岩(矿)石间电磁学性质及电化学性质的差异作为基础的一种勘探方法。其应用领域十分广泛,可在空间、陆地、海洋、地下等各种环境内进行。高密度电法具有观测工作简单、工效高、采集的信息量大的优点;能勘测到地质灾害或岩土工程中诸如隐伏溶洞、地下暗河、节理裂隙等地质问题。利用高密度电法勘查煤层顶板的富含水区以及岩溶空洞的范围,能为煤矿企业预防突水事故的发生提供依据。

起爆方式对岩石爆破裂纹扩展影响的实验分析

为了了解硬岩爆破施工中,提高炸药能量利用率的最佳起爆方式或药包结构,在聚能作用和岩石破碎理论的基础上,分析了空穴聚能、爆轰聚能的聚能作用和爆破裂纹产生机理及准则。通过实验研究了中心雷管、空穴聚能和爆轰聚能的装药方式下爆破裂纹扩展规律。结果表明,3种装药方式下的岩石破碎区范围相差不大,但是中心雷管起爆时岩石径向裂纹较均匀,空穴聚能时在聚能罩的方向上形成较宽、较长的爆破裂纹,爆轰聚能在起爆点中心轴线上形成大的扩展裂纹,虽其宽度和长度均略小于空穴聚能装药,但该方法避免了金属材料的消耗和繁琐的施工工艺。结合红沿河核电站取水隧洞盾构孤石预裂爆破施工,开展的爆轰聚能的工业应用实验表明,采用爆轰聚能爆破技术使孤石强度大幅降低,减少了孤石对盾构机刀盘的磨损,避免了卡钻现象,使盾构机掘进速率提升至10.42mm/min,极大的提高了施工效率。研究结果对起爆技术改进和夹制力大的孤石爆破具有一定的指导意义。

高密度电法中勘探线长度与测深关系浅析

依据高密度电法的工作原理及勘探线长度与测深的经验公式,在贵州省某矿分别布设了300、600、900、1200m等不同长度的勘探线,以研究测量深度与勘探线长度的相关性。结果表明:高密度电法勘探线长度与测深成正比,在本区300、600、900、1200m勘探线的探测深度系数分别为0.353、0.467、0.496、0.408,均处于1/3～1/2;4条不同勘探线长度的最大隔离系数分别为6、16、24、24,随着隔离系数的增大,深度系数也相应增大;与较短勘探线比较,随着勘探线长度的加大及测深的增加,一些异常形态会发生变化,这将对某一深度异常的定性解释产生影响。

混装炸药参数与岩石爆破阻抗匹配的试验研究

现场混装炸药被越来越多的应用于矿山爆破工程中。首先对混装乳化炸药性能与岩石爆破阻抗匹配理论进行分析,应用波阻抗理论进行现场试验,得出坚硬岩石的波阻抗最佳匹配系数为2.51。应用该系数调整现有混装炸药敏化剂含量,得出当敏化剂含量为1.15%时,达到最佳破岩效果。解决了矿山坚硬岩石爆破大块率高和留有根底的情况。研究结果表明,根据岩石性质的不同,通过最佳波阻抗系数调整炸药配比是非常有效的,所得炸药配比为同类岩石爆破提供参考。

物探技术在巷道掘进防治水中的综合应用

物探技术在煤矿防治水中具有诸多优点,但单一的物探技术都有其自身的特殊性和局限性,综合多种物探技术取长补短才能较全面的反映出矿区富水特点,为防治水工作提供更为准确的依据。本文在简述了高密度电法和井下直流电法勘探的基本原理基础上,通过具体综合应用实例,对数据进行反演成图并对反演结果进行综合分析,推测出较为准确的异常区域存在范围,确定了综合物探技术具有更好的使用效果,对今后矿山水患预测具有指导意义。