抽水蓄能电站勘探平洞掏槽爆破方法研究

为解决抽水蓄能电站勘探平洞钻爆掘进单循环进尺低问题,加快抽水蓄能电站工程地质勘察施工进度,提出了“大直径空孔环+桶式多阶段”新型掏槽方法,并分析了其参数合理性和破岩机理。工程实例应用表明,掏槽方法可将抽蓄勘探平洞(小断面)单循环平均进尺、月平均进尺分别提高并稳定在3.12 m和280 m水平,在抽蓄勘探平洞(小断面)钻爆法快速施工中具有显著适用性和优越性,同时,在抽蓄勘探平洞、矿山岩巷、抽蓄排水廊道等有快速掘进需求的小断面隧洞中具有极高的推广应用价值。

大空孔直眼掏槽有效应力分布规律模拟研究

大空孔直眼掏槽技术常应用于岩巷掘进,为探究掏槽孔与空孔间距对空孔附近有效应力分布规律及掏槽效果的影响,采用数值模拟对不同孔距系数K下的单孔掏槽进行研究,分析了空孔围岩有效应力演化规律及损伤范围,并在单孔掏槽基础上研究了多孔掏槽有效应力的分布规律。研究表明:空孔对应力波具有导向作用,掏槽爆破在爆源与空孔壁的切线方向形成应力集中。当K=1.0~1.6时,单孔掏槽在孔心连线方向形成连续贯通损伤,K越小,空孔壁附近形成裂隙贯通区范围越大,但K过小使掏槽空间过小且钻孔难度也会增大,综合现场情况,建议大空孔直眼掏槽最佳K值为1.3~1.6。多孔掏槽在空孔壁附近的有效应力并非单孔掏槽有效应力的简单叠加,多孔掏槽能够避免低峰值区的出现增强掏槽效果。

平行掏槽孔内延时爆破技术的SPH-FEM数值模拟

为了研究孔内分段延时起爆技术中延时时间对掏槽抛掷效果以及对岩石毁伤作用的影响,在LS-DYNA显式动力分析平台内运用SPH-FEM耦合法建立孔内分段延时爆破的三维数据模型,通过对比分析了在掏槽爆破过程中的孔内分段延时起爆下爆破产物抛掷过程,耦合效果以及掏槽演化效果,观察了爆破岩体所受到的破坏及其特征。掏槽爆破模型结果表明:在平行掏槽孔内进行分段装药时,单段药柱承载的预爆岩体减少,前端装药可为后端装药提供新的自由面,减小了掏槽爆破中岩石的挟制作用。在延时起爆时,前端装药抛掷岩石的主体脱离预爆岩体的时间约为12 ms。后端装药的延时起爆相较多段装药同时起爆显著降低了外层岩体的最大抛掷速度,有效减小了抛掷距离。

大直径中空直孔掏槽爆破破岩过程分析

建立了大直径中空直孔掏槽爆破的力学模型,采用FEM-SPH(Finite Element Method-Smooth Particle Hydrodynamics)耦合算法对破岩过程进行了数值模拟。结果表明:该数值模拟方法能够直观展示大直径中空直孔掏槽爆破破岩全过程,爆破破岩过程分为端部爆破漏斗形成和槽腔岩体抛掷两个阶段;理论计算所得端部爆破漏斗边界与数值模拟所得漏斗边界基本一致,而理论计算所得最终槽腔边界与数值模拟所得槽腔边界存在差异,数值模拟所得最终槽腔边界呈倒立钟形,更符合最终槽腔边界的实际观测情况。研究结果为合理确定大直径中空直孔掏槽爆破参数提供了理论依据。

下穿重要结构物浅埋隧道爆破掘进振动控制技术研究

新建铁路湖州至杭州西至杭黄铁路连接线工程鹿山隧道紧邻高压输电铁塔,因工期紧,该段隧道需采取爆破掘进。为了确保铁塔的安全。通过减振技术的研究及攻关,采取了上下台阶三部开挖法、大间隔微差起爆、设置大中空孔螺旋掏槽眼、水压爆破、高质量特制炮泥等综合减振措施。确保了隧道快速爆破施工,低振动、安全通过邻近铁塔段。

城市硬岩隧道减振爆破直眼掏槽技术应用及实践

在城市隧道掘进爆破施工中,掏槽方式的选择,不仅影响掘进速度,同时也影响爆破振动效果。为将青岛地铁一期工程3号线3标段下穿建筑物时爆破振动影响程度降到最低,选取该标段下穿济南军区第一疗养院口腔科医院段作为试验区段,对小直径单中空直孔掏槽、大直径单中空直孔掏槽和大直径双中空直孔掏槽3种掏槽形式的掘进进尺、炮眼利用率和爆破时掌子面正上方地表质点振动速度峰值进行数据统计分析。从中得到以下结论:1)同等条件下,大直径单中空直孔掏槽在炮眼利用率、减振效果方面优于其他2种掏槽形式,采用该掏槽形式,顺利通过了试验区段的施工,且振动速度控制在2 cm/s内;2)直眼掏槽掘进及减振效果与装药眼距中空孔边沿距离l与中空孔孔径ф的比值相关。

微振爆破技术在复杂环境下硬岩隧道施工中的应用

青岛地铁3号线青人区间隧道处于微风化花岗岩地层,浅埋下穿国家级文物保护建筑和中山路人防裸洞室群,周边环境复杂。为确保古建筑群的安全和防止裸洞室群坍塌,文章通过现场试验,验证爆破安全判据;采用大直径超前掏槽空孔、直眼掏槽逐孔延时起爆、分区孔内外毫秒延迟起爆网络、周边预钻减振孔、周边孔隔孔装药、时空降振等综合减振技术措施,成功穿越文物保护建筑和人防裸洞室群,形成的微振爆破技术研究成果可为类似工程提供参考。

大直径深孔中空眼直眼掏槽爆破技术应用研究

为解决九里山矿高突出危险性煤层底板岩石抽采巷采用光面爆破掘进效率低的问题,以九里山矿16121底抽巷岩层赋存特征为地质背景,在直眼掏槽爆破理论分析的基础上,采用数值模拟的方法探讨了大直径掏槽对16121底抽巷围岩力学性质的影响,进而提出了大直径深孔中空眼直眼掏槽爆破提高巷道掘进效率的工艺技术,并进行了工业试验,研究结果表明:大直径深孔中空眼直眼掏槽技术对围压应力分布影响明显,工艺实施后中空眼周围出现了较大的拉应力,且随着远离中空眼距离的增加拉应力减小,最大应力出现在孔口周边,其值分布表现为围绕中空眼压应力呈环形递减变化规律,相邻掏槽眼间形成拉应力叠加破坏区,有效降低了围压的抗破坏能力;爆破进尺显著提高,由原来的1.6m增加到2.2m以上,掘进效率提高40%以上;同时,炮眼利用率由81%提高到89%;单位炸药消耗量明显下降,由2.3kg/m3降低至1.5kg/m3左右,有效降低了岩巷掘进的作业成本。

双大空孔对直眼掏槽爆破效果的影响数值模拟研究

本文主要研究在岩巷爆破掘进中双大空孔对直眼掏槽爆破结果的影响,利用数值模拟分析软件ANSYS/LS-DYNA,成功建立了含双大空孔和无空孔两种直眼掏槽爆破的数值模型,对两种掏槽爆破模型爆破过程中的岩石所受的应力变化进行详细的对比分析。模拟结果表明:在大空孔孔壁处的岩石单元发生了应力波反射,大空孔附近的岩石单元产生明显的应力集中效应,大空孔模型孔壁处选取岩石单元的平均有效应力峰值为67.8MPa,而无空孔模型中心区域选取岩石单元的平均有效应力峰值只有36.2MPa。因此,可以推断,当双大空孔存在时,槽腔内的岩体受到更大的应力,更容易发生破坏,得出结论:双大空孔的存在有利于槽腔的形成。

基于三种不同爆破方案侧穿建筑振动控制研究

以青岛市地铁2号线一期工程土建一标04工区风道侧穿建筑为工程背景,为降低浅埋爆破振动有害效应,保护侧方建筑物,对三种不同爆破方案进行对比研究,现场监测与分析结果表明：1）大直径中空孔直眼掏槽结合短进尺可以有效降低振速,垂直方向减振最明显（达到70.7%）;2）浅埋爆破地表三轴方向振速中,工作面正上方侧面（距工作面7.5m）垂直振速大于水平振速的概率占70%-80%;3）在振速要求苛刻的情况下（≤0.5cm/s）,随着爆破进尺的减少,炸药总消耗虽然减少,但炸药单耗增加。就本文实践而言,进尺由1m降至0.5m后,总炸药消耗减少了32.6%,炸药单耗却增加了33.3%。