富水矿岩区域爆破参数优化数值模拟研究

为改善某露天矿山富水矿岩区域水孔爆破效果,通过理论分析和现场试验进行了岩屑填塞料的研究,并结合数值模拟分析了径向水不耦合装药系数、填塞长度、延期起爆对爆破效果的影响。结果表明:随着岩屑粒径的增加,填塞结构的抗剪强度也随之增加,填塞的作用也得到增强;填塞结构以<5 mm与≥5 mm粒径岩屑颗粒配比为3∶7时填塞作用最为显著;在径向水不耦合装药系数K d为1.33时,能够取得理想的爆破效果节约炸药成本;延期起爆能够提供更多的自由面有利于降低岩体破碎的块度。

露天煤矿富水深孔爆破间隔器研发与应用

为解决露天矿开采中,遇到的富水炮孔无法安装空气间隔器进行间隔装药爆破的问题,在分析空气间隔器适用性和结构的基础上,研发了一种水孔专用间隔器,用于减少乳化炸药使用量。通过地面实验与现场检验的方式研究了水孔间隔器的膨胀效果、对乳化炸药的支撑作用,以及对爆破效果的影响。结果表明:该水孔间隔器应用于富水深孔爆破中,爆破后爆堆情况、大块率和铲装后根底均与周边非间隔装药爆破情况相当,实现了降本增效。

深水条件下水深对炸药性能影响研究

在深水条件下进行水下爆破时,由于装药时间较长,炸药将受到高水压的影响,并且浸泡时间较长,只有当炸药性能达到技术要求时,才能保证爆破效果。结合三峡—葛洲坝两坝间莲沱段航道整治工程,炸礁时发现原乳化炸药成分抵抗深水压力能力较弱,在40 m水深施工时殉爆距离较小,猛度不足。实验室通过采用深水测定法,调整静水表面压力模拟深水条件,对水胶炸药、化学敏化炸药、玻璃微球敏化炸药和珍珠岩敏化炸药的性能变化进行实验,探寻不同水深条件下炸药性能随浸水时间的变化关系和不同浸水时间条件下炸药性能随水深的变化关系。经过实验结果对比,研究表明:当水深为0~20 m时玻璃微球敏化炸药、化学敏化炸药、珍珠岩敏化炸药、水胶炸药的性能下降均较小,这四种炸药都满足工程需求;当水深为20~40 m时推荐使用玻璃微球敏化炸药与珍珠岩敏化炸药;当水深为40~50 m时推荐使用玻璃微球敏化炸药,玻璃微球敏化炸药在高压与长时间浸水条件下,炸药性能下降程度均较小,适用于深水条件下水下钻孔爆破施工。

深部复杂工况巷道混合起爆网络周边成形控制应用研究

纱岭金矿回风井-1200 m水平巷道爆破掘进施工受地应力、层理和矿井水等复杂工况的影响,爆破成形差,辅助作业时间长,施工进度缓慢。为解决上述问题,采用数码电子雷管-导爆索混合起爆网络周边成形控制技术,优化原始爆破方案并开展了现场试验。试验结果表明:优化后的数码电子雷管-导爆索混合起爆网络光面爆破方案显著提高了爆破成形效果,降低了围岩损伤,半孔痕率提高了54.5百分点,超挖系数下降了21.7%,作业时间缩短了15%,经济成本每循环降低了185.7元,实现了深部复杂工况巷道的周边成形质量控制,为类似巷道爆破工程提供了参考。

单滩大方量条件下深水钻爆施工方法

莲沱航道整治炸礁工程位于两坝间莲沱河段,其主要目的是将炸礁区从平坡调整为纵向阶梯状倒坡,起到扩大急流区过水面积从而降低流速和减小比降、平顺岸线并增加岸边水深、调整河床断面形态从而改善不良水流形态的作用。然而,炸礁工程中LT7炸礁区工程量极大,单滩整治爆破工程量目前居内河航道整治工程首位。通过对深水钻爆施工下的施工布置、施工分层方法以及施工船舶设备选型的研究,确定了该区域不同分区的施工方法。航道整治实际效果表明,航道水流条件得以明显改善,证明采取的施工方法合理有效。研究成果为莲沱段航道炸礁工程实施提供理论依据,也可为后期其他滩段整治提供借鉴。

18502工作面S91陷落柱深孔预裂爆破技术应用

为解决18502工作面回采期间S91陷落柱推进难题,利用物探、钻探和水质化验等方法,对18502工作面的S91陷落柱进行了分析,确定了S91陷落柱的大致位置。通过现场实施深孔预裂爆破技术,每天割煤3刀使得工作面推进2.4 m,较之前日推进速度提高了66.67%;10 d后18502工作面顺利通过S91陷落柱,工作面开始正常安全回采。深孔预裂爆破技术有效解决了工作面推进难题,达到了快速过陷落柱的目的,取得了良好的试验效果,为以后相关工作的发展提供了技术指导。

浅谈煤矿井下含水大倾角超深孔预裂爆破的问题与对策

基于煤矿井下含水大倾角超深孔预裂爆破工作的基本情况,对煤矿中深孔预裂爆破技术的实际应用、合适火工品的选用、实际炮孔的布置等爆破施工环节进行了综合分析。通过增加对炮孔清孔过程的要求、组装被筒药柱、加大回填质量,以及对无法彻底清空积水的炮孔采用水介质不耦合预裂爆破技术等一系列有效施工技术和爆破技术,减小或避免了积水的不利影响,合理利用积水的作用改善了爆破效果。

平朔东露天煤矿深水孔间隔装药研究

为解决平朔东露天煤矿含水岩层爆破质量差,深水孔分层间隔装药难度大、操作复杂等难题,对东露天煤矿岩石层含水率、含水岩石力学参数进行了研究,并结合实际提出了一种机械式旋转、伸缩隔离装置用于优化爆破工艺。结果表明:新的装药方式实现了深水孔准确隔离装药,降低了炸药单耗,提高了含水岩层的爆破开采效率。

深水炮孔爆破效果的优化技术

露天矿开采深度逐年增加,炮孔内的渗水越来越不容忽视。分析了炮孔内的水对爆破效果的影响,探讨了技术解决的途径。结合北京首钢铁矿的实际情况,利用水介质的不可压缩性和良好的能量传递性,采用大孔距布孔和爆破综合优化技术,提高了延米爆破量,改善了爆破效果,为探索深水炮孔的高效爆破技术取得了有意义的成果。

不同起爆方式对水下深孔爆破危害效应影响的数值模拟

文章以连续介质力学和动力非线性有限元理论为基础,推导炸药、水底介质和水的多物质ALE(multi-material arbitrary lagrangian eulerian)控制方程,采用多物质ALE算法模拟了水下深孔爆破产生的水中冲击波、水底介质中应力波及爆破振动传播过程,并模拟了装药不同位置起爆时对爆破危害效应的影响。不同起爆方式产生水中冲击波由小到大的顺序为:顶端起爆,两端起爆,中间起爆,底端起爆;而爆破振动由小到大的顺序为:底端起爆,中间起爆,顶端起爆。

高压富水地层超深埋特长隧道施工技术研究

研究目的:我国修建的锦屏隧道全长17.5km,具有洞身埋深大(2375m),断层、褶皱、可溶岩发育,独头掘进无轨运输距离长(9800m),施工工期紧(50个月)等特点。迫切需要解决出现高压涌水及跨岩爆地质灾害、威胁隧道施工安全的问题。研究结果:通过流体力学模拟试验,采取择机封堵、超前帷幕注浆、径向封堵灌浆、摸袋和索囊封堵灌浆等技术,有效封堵了高压大流量地下水;通过离散单元法数值模拟试验,采取超前应力解除、控制爆破及水胀式锚杆、挂网、钢筋拱肋、喷超细沸石粉添加剂混凝土等岩爆预防措施,有效防治了岩爆灾害;通过气体力学模拟试验,研究了大功率射流风机及射流巷道式通风技术,解决了独头掘进超长距离的无轨运输施工通风技术难题,创造了独头掘进9800m无轨运输的世界记录;通过综合超前地质预报、岩爆与富水段喷射混凝土、特长隧道快速施工及监测等技术的深入研究,提高了超前地质预报的准确率(85%以上)及施工效果。锦屏隧道的成功修建,总结了一套高压富水地层深埋特长隧道综合施工技术及工艺,推进了我国隧道施工技术的发展。

水下爆破岩石破碎块度的实验研究

基于武汉科技大学与中铁港航局联合研制的10 g TNT当量水介质爆炸容器,在爆炸罐内施加不同压强,模拟不同水深梯度,进行多组素混凝土试块的水下爆炸实验,统计炸药爆炸后的各种块度,发现随着水深增大岩石的大块率增加,且水深是主要影响因素。由于水介质的压力作用,改变了岩石中的轴向压力作用,受到水的围压作用,炸药爆炸后需分配一部分能量用于克服水压作用,而且水深越大,岩石外部围压越大,因此破碎程度远不如同等条件下的陆地爆破,得到相同破碎程度,需要更大的单耗,水深越大所需单耗越大,研究结果可供实际工程参考。

煤矿硬岩下山巷道掘进中深孔爆破技术试验研究

为了提高煤矿坚硬岩石下山掘进循环进尺和掘进进度,在满足煤矿井下爆破安全要求的前提下,根据下山巷道断面和岩石性质,对炮眼深度、炮眼直径和药卷直径、掏槽形式和掏槽参数、光面爆破参数和光面爆破装药结构、底眼爆破参数和底板控制、合理的起爆方式等进行了现场试验研究。采用底部集能装药掏槽爆破技术和水垫层周边光爆装药结构、增加底眼数量和深度、铁套管防回淤等技术和工艺,取得了良好的爆破效果。

深水爆破中的难题与对策

针对深水爆破经常遇到的炸药与爆破器材性能降低而影响爆破效果的难题,试验分析不同的水深,而选取不同类型和规格的炸药及适宜的起爆器材和起爆网路,进而达到理想的爆破效果。文中结合实际施工提出一些解决难题的办法,以供同行参考。

气泡帷幕对水中冲击波衰减特性的数值模拟研究

为深入研究气泡帷幕在深水岩石爆破中减少爆破危害的机理,对深水岩石钻孔爆破中气泡帷幕对水中冲击波的衰减特性进行了理论分析,建立了气泡帷幕距离被保护目标分别为50 cm、250 cm、450 cm的三个简化深水岩石钻孔爆破数值模型,通过计算得到了相应的冲击波压力时程曲线,通过对峰值压力、比冲量等的分析得到了气泡帷幕对水中冲击波的衰减特性。本研究结果可为深水岩石钻孔爆破工程实践中的冲击波防护提供了参考。

间隔装药起爆顺序对深水岩石钻孔爆破影响的数值模拟

基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS—DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破采用间隔装药并以不同顺序起爆时,岩体内动态应力场的发展过程。对比分析结果表明:间隔装药的起爆顺序影响自由面的数目,而自由面对其附近的单元的应力状态影响明显。在不同的起爆顺序下,先爆装药的爆炸波与后爆装药的相互干扰叠加,形成的应力场特征明显不同,下部装药先起爆时更利于台阶下部单元的破坏,但地震波效应的峰值相对较大。

不耦合系数对深水岩石钻孔爆破水中冲击波传播特性影响的数值模拟研究

文章基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破水中冲击波的传播过程,分析了不耦合系数对不同方向上冲击波传播特性的影响。结果表明:不耦合系数对水中冲击波峰值压力和比冲量都有重要影响;在不同的方向上,比冲量随距离的衰减规律是不同的,其大小受不耦合系数也即装药量的影响较大。

三台涪江大桥控爆拆除总体方案设计

通过建立完善的力学模型,分析保证斜拉桥安全坍塌时应控制的关键构件的运动轨迹。据此提出完成这一设计思想应采取深孔爆破、水压爆破及浅眼爆破相结合的最佳方案。同时,采用计算机动态仿真技术对大桥的爆破过程进行全时段的爆破坍塌仿真,以此来检验完善系统设计的可靠性和安全性。

露天矿深孔水介质爆破试验研究

以北京首钢铁矿沙厂矿区的采矿爆破为例 ,分析了深孔爆破及其产生的公害给矿山经营生产带来的影响 ,尝试了在深孔中应用水介质爆破的方法。通过现场爆破试验 ,达到了实施水介质爆破减震降耗的预期效果 ,为矿山采矿爆破和维护坡岩体探索了一条新途径。

深水复杂地质倾斜岩面基础施工技术

研究目的:新白沙沱长江特大桥位于长江上游,河床受水流冲刷,多为倾斜无覆盖层的基岩,同时上游受雨季的影响,水位变化快,流速变化也大。3#墩位于江中,墩位处岩面裸露,高差达17 m。对露出部分采用水下浅孔控制爆破,基础施工采用先平台后钻孔作业与围堰同步作业方案,8根支撑钢护筒和门吊辅助桩共同支撑的高位平台,安全度洪,保证钻孔作业不受洪水影响,达到连续作业。研究结论:(1)采用微差爆破、减振孔消除爆破振动对既有线桥梁的有害影响;(2)为适应倾斜岩面,在底节围堰刃脚部位设置具有一定刚度、高度的活动插板,围堰下放后,吊挂于钻孔平台上,及时将插板下放并进行抄垫,封堵;(3)对围堰内外抛填堵漏、封底,解除围堰吊挂后,进行壁舱浇筑混凝土,能够有效减少封底厚度;(4)本研究成果可为裸露倾斜岩面基础施工项目提供经验。