基于DIC的露天矿山微差爆破模型试验及数值模拟

随着电子雷管在露天矿山台阶爆破中的全面使用,微差爆破技术得到进一步发展,如何通过调整孔间延时提高炮孔之间相互作用力,成为矿山爆破技术的研究重点。基于混凝土模型模拟露天矿山微差爆破,建立高速摄影技术与数字图像相关(DIC)试验系统,基于全场微应变、高速摄影技术和数值模拟对不同孔间延时条件下的炮孔间裂纹发展过程进行了研究。结果表明:爆炸载荷下模型表面裂纹附近的应变持续时间约为3 ms,孔间延时为3 ms时下一个炮孔起爆能够提高炮孔之间的相互作用力;通过数值模拟展示了测点的压力分布特征,在孔间延时为3 ms时测点压力最大,验证了模型试验的准确性;利用MATLAB对数值模拟结果分析发现,孔间延时为3 ms时其破碎程度最佳,与模型试验结果具有较好的一致性;使用高速摄影技术结合DIC方法为研究炮孔之间的相互作用力及裂纹扩展提供了新思路。

电子雷管起爆条件下隧道掏槽孔与辅助孔的延时优化试验研究

起爆延时严重影响隧道爆破掘进效率,研究隧道精确控制爆破中岩石的破碎效果和掘进效率具有重要意义。为此,开展了隧道爆破中掏槽孔与辅助孔之间延时的相似模型试验研究,分析了不同起爆延时情况下岩石的破碎特征。模型试验表明,在隧道爆破中精确延时电子雷管对于提高爆破效果具有明显优势,得到了一定条件下模型试验与现场试验中起爆延时的相似关系。由现场试验可知:掏槽孔与辅助孔之间的最佳延时范围为15~25 ms,此时炮孔的利用率最高。结合相似理论的模型试验,得到最佳延时范围为8~24 ms,与现场试验结果具有较好的一致性,研究结果对隧道爆破掏槽孔与辅助孔之间的延时选取具有指导意义。

单向围压下切槽爆破裂纹扩展规律研究

深部煤矿爆破是初始地应力场与爆炸荷载共同作用的结果,采用单向动-静组合加载试验平台和动态焦散线试验系统,在有机玻璃板上施加与炮孔切槽平行或垂直的单向围压作用,探究了初始应力场强度对爆生裂纹的扩展规律。结果表明:炮孔切槽能够有效控制初始应力场的分布范围,促进能量集中释放,提高定向爆破效果,同时爆炸动载荷与围压静载荷分别在炮孔近区和远区占主导作用;水平初始应力场增强了切槽尖端应力集中程度,促进了主裂纹的扩展,且随着应力场增强,促进效果越明显,同时抑制了次裂纹的产生;竖直初始应力场降低了切槽尖端的应力集中程度,抑制了裂纹扩展,并使裂纹扩展模式由Ⅰ型转变为Ⅰ-Ⅱ复合型,且随着应力场的增强,剪切断裂越明显,且裂纹沿最大主应力方向扩展。

电子雷管在岩巷爆破中掏槽孔微差时间试验研究及数值模拟

为研究直眼掏槽爆破掏槽孔与辅助孔间延期时间对掏槽爆破效果的影响,通过电子雷管的模型试验对不同延期条件下的槽腔形成过程和特点进行了研究。试验采用高速摄影仪对试块槽腔的形成过程进行观测,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对槽腔裂纹扩展进行了数值模拟分析。结果表明:①在本模型试验条件下,延期时间为1~3 ms时掏槽孔与辅助孔之间的爆炸能量相互作用最紧密,并为辅助孔起爆提供了新自由面,降低了辅助孔起爆受到的夹制作用,爆破效果最佳。②同时起爆时,相邻掏槽孔与辅助孔之间的岩体比掏槽孔包含的槽腔岩体破碎更充分。延期1 ms起爆时,掏槽孔与辅助孔之间的岩石受辅助孔爆炸冲击波作用瞬时移动速度达到最大,辅助孔起爆产生的裂隙范围也最大,掏槽效果最佳。③掏槽孔起爆超过1 ms后对槽腔岩体的影响逐渐消失,此时起爆辅助孔不利于掏槽孔与辅助孔之间爆炸能量相互叠加,降低了掏槽爆破效果。