地下采场爆破炮孔堵塞效应及长度研究

为研究不同炮孔堵塞长度对采场爆破设计的影响,通过分析采场爆破炮孔堵塞效应,提出确定炮孔堵塞长度的条件;并对炮孔堵塞物的运动进行理论分析,结合所提出的条件推导出确定炮孔堵塞长度取值范围的函数模型,再将某工程实例相关参数代入函数模型,其中孔径120 mm,乳化炸药药条直径100 mm,采用连续装药,计算出孔底堵塞取值范围为lw=0.7~1.3 m,孔口堵塞取值范围为lh=0.9~1.6 m。同时利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立4种不同装药结构的双孔起爆模型对炮孔堵塞长度的装药方案进行对比分析,得到在一定堵塞长度范围内漏斗深度与堵塞长度成正比;并对关键位置上单元的有效应力峰值进行分析得到本文模拟条件下采场爆破最佳堵塞长度为孔口1.6 m,孔底1.1 m,与数值计算结果基本一致。

球状药包应力波叠加过程的破岩特性

为分析非同源炸药包起爆后应力波叠加过程的破岩特性,以同时起爆相同球状药包为对象建立物理模型,根据所定义的破岩角β分析爆炸应力波叠加后的应力状态并构建斜交叠加的峰值应力变化函数,在此基础上利用LS-DYNA软件进行等效数值模型验证,对所建立的数值模型提取一系列监测单元,结果表明:依据应力函数得出了球状药包间爆炸应力波叠加时易产生破坏的应力交角β范围在arctanλ≤β<90°内(λ为侧压应力系数);通过观测不同监测单元对应爆炸应力峰值的变化趋势发现与所建立的理论峰值应力函数模型变化趋势基本吻合,证明所总结球状药包产生的爆炸应力波叠加过程破岩规律特性与理论规律效果相符合。研究成果可为采用球状药包的破岩工程提供理论参考和依据。

基于回归分析的边坡爆破振速高程效应研究

为研究边坡深孔爆破载荷作用下高程差与水平距离2项参数对振动速度影响程度,运用LS-DYNA建立工程相似模型进行模拟,并基于萨道夫斯基公式与高程差修正公式分别对测点振速进行单、多元回归分析。结果表明,经典萨道夫斯基公式对台阶平整地形下的振动速度拟合度较高;边坡面上随高程的改变出现明显的振速放大效应,沿边坡面的爆破振动速度与高程差的相关系数比水平距离与其相关系数高约12%;采用两种速度公式对坡面不同高程差位置的爆破振动速度回归分析,结果显示高程差修正公式的拟合度明显高于萨道夫斯基公式的拟合度。

基于灰色模糊评价与变权理论的采空区管道风险评估

在采空区管道风险评估过程中,为有效降低评估指标模糊性、不确定性对评价结果准确度的影响,提出了一种基于灰色模糊理论与变权理论相结合的采空区管道风险评估方法。首先,基于煤矿采空区与管道的设计、运行以及维护的实际情况,从灾害发生、灾害防治、管道失效、管道防护、灾害后果5个方面建立采空区管道的风险评估指标体系;再依据变权重理论,结合各个因素取值状况,动态调整其权重值,以保证各评估指标的均衡性;最后,针对各个指标信息的模糊性和灰色性,以隶属度表征指标信息外延不明确的特征,同时利用点灰度描述信息内涵不明确的现象。以此建立灰色模糊综合评价模型,对采空区管道的风险水平进行综合评估。实例分析表明,采空区管道风险评估方法得出的结果客观、准确,验证了该方法的可行性。

采空区悬空天然气管道应力与应变模拟

采空区有可能造成地表沉降变形、碎裂甚至塌陷等次生地质灾害,易造成埋地管道的大范围变形甚至悬空。基于理想弹塑性模型,以某X70管道为例,考虑管道与土体的非线性、管道的几何非线性、土壤的物理非线性等因素,利用有限元软件ABAQUS建立采空区悬空天然气管道的有限元仿真计算模型。在内压、轴向力、外部载荷等共同作用下,分析X70悬空管道在不同悬空长度、不同内压、不同埋深条件下的应力应变变化,并采用双失效判别准则对其进行安全评估。结果表明:在充分考虑应力应变的变化趋势和变化速率基础上,通过双失效判据确定不同悬空长度管道所处的风险等级,可为采空区管道的完整性管理提供依据;内压对管道失效影响较大,当存在采空区塌陷时,需要临时降低管道内压以提高管道安全性能。