机械掘进技术在弱胶结软岩巷道中的应用实践

弱胶结软岩强度低、胶结差、易风化、遇水易泥化,采用传统钻爆法掘进时技术难度大、安全风险高、效率低、成本高。基于此,提出以悬臂式掘进机机械掘进代替传统钻爆法掘进的技术方案,并开展悬臂式掘进机机械掘工业试验。工业试验时间长达309 d、累计掘进进尺1 297.21 m、总工程量27 729.49 m^(3),悬臂式掘进机纯截割能力19.15 m^(3)/h,平均每日进尺4.2 m,平均每班进尺3.41 m。结果证明,采用悬臂式掘进机机械掘进技术可以有效解决弱胶结软岩岩体内钻爆法掘进过程中遇到的生产难题,机械掘进效率可以达到钻爆法掘进效率的1.4倍以上,并在大幅度提高掘进效率的基础上降低了掘进成本。研究成果可为弱胶结软岩巷道掘进提供技术参考。

中深孔爆破一次成井技术在会泽铅锌矿的研究与应用

天井施工在矿山生产过程中较为常见,其施工方法的适用性、科学性和稳定性直接影响着矿山安全高效生产和经营活动,传统的天井施工方法如普通法、爬罐法等存在施工周期长、成本高、安全性差等一系列问题,同时反井钻施工方法虽高效便捷,但其在较短距离天井的施工应用上设备转场工作量大且成本偏高,研究一种成本低廉、安全可控、效率偏高的天井施工技术尤为重要。本文采用中深孔爆破工艺进行短天井施工,通过理论计算和现场试验,对中深孔爆破凿岩、爆破等关键环节技术参数进行了深入研究和探讨。首先根据短距离天井的地质条件和施工要求,合理布置炮孔,确定爆破参数,而后根据前期理论成果进行现场爆破实验,观察爆破效果、收集数据并优化相关参数,最终形成稳定可控的短距离天井中深孔爆破一次成井技术成果,研究采用中深孔爆破一次成井技术,提高了短距离天井施工安全性、施工效率,同时有效降低工程成本,为类似矿山天井施工提供了宝贵的实践经验和理论指导。

沟槽深孔微差爆破的工程实践和数值模拟

以工程实践和动力有限元程序分析沟槽深孔微差爆破问题。探讨了沟槽内岩块的运动规律，以及深孔微差爆破的作用机理。结果表明，基于工程实践的数值模拟，能较客观地反映爆破破岩的动态过程，并为爆破设计提供理论依据。

静态控制爆破破岩断裂贯通机制研究

针对传统破岩断裂扩展模型在扩展长度和扩展时间上的不足,采用等效方法将钻孔在平面上简化为岩体裂纹,提出了基于岩体破裂单元的静态爆破断裂力学模型。通过静态爆破压的确定,采用断裂力学计算方法,获得了钻孔裂纹尖端的应力强度因子表达式。基于Charles方程描述的静态爆破岩石临界扩展速度与应力强度因子的关系式,得到了钻孔裂纹扩展的三阶段裂纹长度表达式,该裂纹长度可有效判定静态爆破压钻孔扩展历程和扩展时间,同时可为静态爆破设计提供理论依据。某高速公路顺层岩质边坡静态爆破清除工程应用表明,裂纹扩展速度的变化规律与Charles应力腐蚀压临界扩展原理较为吻合,三阶段裂纹扩展长度分别为6.5 cm、26.9 cm、39.8 cm,在此爆破参数条件下,裂纹在第Ⅲ阶段贯通破坏,经反算得出贯通时间约9.5 h,与现场观测记录的数据相吻合。

中深孔爆破在海孜煤矿中硬岩巷道掘进中的应用

在淮北矿业集团海孜煤矿Ⅲ101回风巷中硬岩巷道掘进施工中,通过改变过去的浅孔多循环爆破作业方式,采用楔形掏槽和中深孔爆破技术,提高了炮眼利用率,爆破效果有了很大提高,产生相当可观的经济效益。

大孔径装药技术在高层建筑物爆破中的应用探讨

在南昌某酒店爆破工程中,采用大孔径装药形式爆破圆形截面钢筋混凝土立柱。介绍了大孔径装药爆破的参数设计和大孔径装药的施工工艺,并对爆破效果进行了观察。通过实际应用认为大孔径装药技术在高层建筑物爆破工程中具有一定优势。

隧道楔形掏槽爆破试验研究

在现场调研和理论分析的基础上,通过楔形掏槽爆破试验,研究分析了岩石强度和掏槽孔倾角与炮孔利用率、槽腔深度和槽腔体积的关系。试验结果表明,掏槽孔倾角变化会严重影响炮孔利用率、槽腔深度和槽腔体积,尤其是倾角不对称时影响最为严重;不同强度的试块在掏槽爆破时对应有最佳的掏槽孔倾角。

益新矿中心大空孔掏槽爆破扩腔过程数值分析

为了更好的应用中心大空孔掏槽爆破技术,根据益新煤矿爆破工况,运用有限元软件LS-DYNA,深入分析爆破过程中应力波的传播、有效应力和应力场的变化,研究其扩腔过程及岩石破碎机理。结果表明:爆炸应力波首先在炮孔连线方向相遇叠加并形成一条直线型的加强带,然后传至空孔并发生复杂的反射和叠加,最后在岩体中扩散;空孔外围的应力场分布呈现"圆形-菱形-圆形-方形"的变化规律;中心大空孔掏槽爆破有利于炸药能量的均匀分布和槽腔的形成与扩展。现场验证表明:该项技术大大提高了煤矿巷道的掘进速度,取得了较好的经济效益。

钻孔灌注桩桩底沉渣压浆处理技术

介绍了钻孔灌注桩桩底压浆技术的研究现状、作用机理及应用,并且结合某立交桥钻孔灌注桩桩底沉渣的处理,重点介绍了该技术及在工程中的爆破方案与压浆工艺。实践结果表明,爆破方案的成功实施为灌注桩桩底压浆技术的使用创造了条件,沉渣得到了有效处理,达到了预期目的。该方法值得进一步推广和运用。

北洺河铁矿回采炮孔布置形式规范化研究

回采炮孔布置形式在很大程度上决定着爆破效果的好坏,从而影响着后续一系列生产的效率。本文运用北洺河铁矿无底柱分段崩落法扇形孔爆破的实验研究成果,对炮排之内的布孔原则以及炮排与炮排之间的协调关系进行了寻优改进与规范化研究,形成了炮孔布置的标准形式,改善了爆破效果,从而提高了生产效率,降低了生产成本。

钻孔爆破中炮孔堵塞效果及堵塞长度的研究

基于炮孔爆破的特点,利用爆破理论和应力波理论,分析了炮孔堵塞物的作用机理、受力情况及在炮孔中的运动过程,推导出了炮孔堵塞长度的计算公式,并在此基础上对炮孔堵塞及堵塞对爆破效果的影响进行了实验,实验结果表明了钻孔爆破中炮孔堵塞的重要性和必要性．研究结论可为爆破参数设计提供理论依据．

胶州湾海底隧道钻爆法施工关键技术创新

研究目的:海底隧道施工安全风险大,如果施工措施不当,可能导致灾难性后果,甚至威胁工程建设的成败。结合胶州湾海底隧道建设开展钻爆法施工关键技术研究,确保隧道施工安全。研究结论:采用理论分析、数值模拟、现场试验、监控量测、超前地质预报等手段,对海底隧道施工风险管理、断层破碎带施工、浅埋交汇大跨及小净距洞室施工、交叉群洞施工、钻爆法快速施工等关键技术进行了深入研究。构建了施工风险管理信息系统,开发了双通道注浆器和破碎岩体(断层破碎带)无止浆墙快速帷幕注浆新工艺,优化了平面交汇洞室及立体交叉群洞施工方法,总结形成了钻爆法快速施工成套技术,推动了我国海域隧道施工技术进步。

深埋隧洞不同掘进方式下即时型岩爆微震对比分析

对某水电站引水洞和施工排水洞钻爆法及TBM开挖段的施工过程进行连续性实时微震监测，将即时型岩爆孕育及发生过程中获得的微震信息进行了对比分析．结果表明：深埋硬岩地下隧洞即时型岩爆的孕育及发生过程中，微震事件在空间位置上从初始的不规则零散分布不断向岩爆区域集合，并且数量不断增加；累计微震释放能以及塑性体积的平均微震释放能均不断增大，TBM开挖过程中岩体能量释放要大于钻爆法开挖；TBM开挖强烈岩爆发生前有轻微～中等岩爆伴随发生并且随着岩爆的孕育过程而逐渐递增，而钻爆法开挖不具有这一现象．

大型土石方爆破工程的钻孔统计分析

为了找出炸药单耗和延米爆破方量的实际值与预算值之间的差别原因,对我国北方一大型土石方爆破工程的钻孔按施工进度进行了统计。并对孔深与延米爆破方量的关系进行了分析。研究发现小于5m深的炮孔数量的比例较大,是降低综合延米爆破方量的一大主要因素。因此得出,缓斜坡的台阶爆破工程中,在孔网参数和台阶高度一定的条件下,通过优化组合,减少浅孔的数量,可以有效地提高项目综合延米爆破方量,从而为缓斜坡台阶爆破降低项目成本指明了方向。

地下大型污水池爆扩抗浮锚固结构设计与应用

通过综合分析各种地下工程的抗浮加固方式,提出爆破扩孔变截面抗浮锚杆结构型式,以提高地下池体的抗浮能力,并保证池体尽快投入生产。采用变截面结构锚固孔,利用锚固段和孔底扩大头的端头效应,可提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径,提高施工效率。爆破扩孔则是利用炸药爆炸时产生的爆轰作用,对锚固孔周围土体迅速挤压,扩大锚固孔断面,提高土体力学性能及与锚固体间的黏结强度,从而显著提高抗浮锚杆的抗拔力。应用情况表明:将抗浮锚杆与爆破扩孔相结合进行地下大型工程的抗浮抢险加固,是一种经济高效的抗浮加固形式,可为同类地下工程抗浮加固设计和施工提供借鉴。

临近隧道爆破振动的能量分布特征研究

为避免公路隧道爆破施工影响邻近铁路隧道的结构稳定性,在铁路隧道内部安置爆破振动测试仪对爆破振动信号进行检测。使用HHT(希尔伯特黄变换)方法对爆破振动信号的希尔伯特谱、三维能量谱、瞬时能量谱进行分析。结果表明:爆破振动信号频谱特征受多因素综合影响,结合场地岩石性质、起爆药量、距爆源距离等参数进行研究,爆破振动信号主要能量分布频带在10～60Hz之间,避开了铁路隧道自振频率,可以有效地降低爆破振动对铁路隧道的不利影响。HHT方法能够很好地分析隧道爆破对临近建(构)筑物振动安全影响的大小,利于指导施工。

偏心不耦合装药爆破参数理论分析

在边坡开挖工程中,光面(预裂)爆破常常都采用偏心不耦合装药结构。提出了一种表征偏心不耦合装药爆破时,计算不同点孔壁压力的一个重要参数,即点不耦合系数。在此基础上,计算了孔壁各点压力,分析了偏心装药爆破时合理的点不耦合系数的取值。研究结果对于指导光面爆破参数选取有一定的参考价值。

爆破扰动下TBM隧洞时滞型岩爆特征及影响机制研究

时滞型岩爆的发生通常具有很强的随机性,会对施工安全造成巨大的威胁,而开挖扰动、爆破扰动等均会对潜在时滞型岩爆区产生不同程度的影响。依托某隧道掘进机(TBM)引水隧洞,采用理论分析和对比分析法研究了拆机洞爆破开挖期间K54+000—K54+700段发生的5次时滞型岩爆,发现:(1)强烈岩爆和中等岩爆区位于缓倾断层附近,围岩发育短小隐节理和含充填的细密节理,轻微岩爆距断层远或位于正断层附近,除含充填的细密节理外,均至少发育1条含充填物的倾向SW的陡倾结构面;(2)TBM法开挖隧洞时滞型岩爆滞后爆破时间更长,滞后工作面距离更远,且爆破对TBM隧洞的扰动作用相对较小;(3)爆破扰动使得潜在时滞型岩爆区围岩失稳变得容易,从而加速了时滞型岩爆的进程。研究成果可为TBM隧洞时滞型岩爆的预警与防控提供参考。

基坑爆破预留层对围护桩的保护作用数值分析

基坑爆破开挖工程中爆破开挖部分与围护桩之间通常会预留一定厚度的岩土层,用以保护基坑围护结构的安全,免受爆破产生的巨大能量的损害。为了得到合理的预留层厚度,保证基坑开挖过程的安全,最大限度缩减施工周期,提高经济效益,采用LS-DYNA有限元分析软件,对基坑爆破开挖时对临近钻孔灌注桩的保护效果进行了数值计算分析。分析得出,预留1.5m厚中风化泥岩作为临近钻孔灌注桩的保护层,能显著降低爆炸荷载作用下钻孔灌注桩的压力峰值和最大主应力峰值,保护临近钻孔灌注桩免遭破坏;同时临近钻孔灌注桩的最后一排炮孔孔间采用25ms延时时间,可有效避免应力波峰值的叠加,进一步保护了钻孔灌注桩的安全。此结论可为类似工程提供参考。

隧道掘进钻爆法施工技术的进步和发展

研究目的:探讨我国的隧道工程钻爆法施工技术的进步和发展。研究方法:通过对隧道爆破的历史成就、技术特点、关键技术和持续发展等方面的阐述来表述我国的隧道工程钻爆法施工技术的进步和发展。研究结论:我国的隧道工程钻爆法施工技术经历了跨越式的技术进步,取得了卓越的技术效果,隧道爆破安全状况有了较大的改善。空前的隧道建设速度和规模,正在挑战隧道爆破施工独头掘进的极限能力。运用现代计算机技术着力开发隧道爆破设计计算机程序软件,提高隧道爆破专业化队伍的管理水平,促使我国的隧道工程钻爆施工技术会更进一步提高。