THEORY ANALYSIS AND EXPERIMENT STUDY ON THE FRACTURE PROPAGATION UNDER BLASTING LOAD

This paper theoretically analyzed and discussed the fractures’ initiation, propagation and arrest of grooved borehole blasting under the function of explosion, and provided the optimistic values of blasting parameters. The stress intensity factor and velocity of crack propagation were measured through dynamic caustics measuring system.

充填体下切割天井一次爆破成井技术研究与应用

爆破成井是中深孔或深孔采矿方法中关键的一个工艺,主要包括分次或一次爆破成井方式。在中深孔采矿工艺中,切割天井是重要的采切工程,通常采用普通法、吊罐法或爬罐法进行施工,存在较大的安全隐患,并且掘进效率较低,严重影响矿山生产。近年来,三山岛金矿下向中深孔分段采矿面临充填体下中深孔采场切割天井的施工难题,研究了直孔掏槽法切割天井的一次爆破成井技术及应用效果。通过爆破参数计算,选用装药孔直径Φ65 mm、补偿空孔直径Φ110 mm的钻孔孔径,综合考虑确定了装药孔与空孔之间的距离为0.3 m,能够满足爆破补偿空间及自由面的要求。结合矿岩稳固条件,选用9孔掏槽方式,进而制定了炮孔布置方案,即掏槽孔设计1个中心装药孔,12个空孔作为补偿孔,辅助孔4个,周边孔12个,共计29个孔。在确定炮孔堵塞长度、炸药选择、装药结构、微差时间、起爆顺序等工艺参数之后,开展了切割天井的现场工业试验。试验表明:切割天井一次爆破成井方案是可行的,爆破块度均匀,无大块和过粉现象,爆破扰动小,爆破成形规格满足设计要求,爆破效果良好,为其它类似条件的切割天井一次爆破技术应用提供了参考依据。

盲天井掏槽爆破成腔试验研究

为解决大红山铁矿使用液压凿岩机开凿盲天井作业中劳动强度大、工作效率低和安全性差等问题,拟采用盲天井深孔爆破一次成井技术。对试验盲天井进行掏槽爆破试验,基于夹制作用下爆破破岩作用机理和成腔理论,对待爆区域的补偿系数进行计算,并设计了掏槽孔布置方案。现场采用导爆管雷管进行起爆,利用三维激光扫描仪对爆后槽腔进行扫描,对其面积随深度的变化规律进行了研究。结果表明:方案设计合理,起爆后待爆岩石全部抛出槽腔,断面呈莲花形,井口部位平整,井壁清晰;爆后槽腔深度达9.64 m,在近孔口0~2.5 m时,槽腔断面面积在0.3 m^(2)以上,在距孔口3 m~8.5 m之间时,槽腔断面面积在0.2 m^(2)上下波动,槽腔底部断面面积为0.04 m^(2);槽腔面积变化规律总体表现为从近孔口部位到槽腔底部,随着槽腔深度的增加,面积先逐渐减小,然后趋于某一值上下波动,最后快速下降,直至槽腔底部。试验结果为后续盲天井一次成井爆破提供了参考依据。

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。

切割拉槽中深孔孔内分段爆破数值模拟

针对大冶铁矿切割井上部难以施工至设计高度从而影响立槽高度问题,考虑在切割巷的拉槽中深孔采用孔内分段爆破方案,以使得切割立槽高度达到设计高度,并解决悬顶的安全问题。为分析切割拉槽中深孔孔内分段爆破效果,基于ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟软件,对孔内分段装药和不分段装药两种不同装药结构下中深孔爆破切割立槽处应力变化、损伤区域进行模拟计算研究。结果表明:越靠近模型中部,应力波的叠加作用越强,其有效应力更加集中,所产生的损伤破碎面积更大。在矽卡岩区域内,两种不同装药结构的爆破方式在切割立槽处产生的有效应力大小高于矽卡岩的破坏强度,均能在切割立槽处造成较大面积的损伤破碎。在磁铁矿区域内,分段装药爆破后产生的爆破高度更高,在切割立槽处所产生的有效应力更大,产生的破碎面积更广。结合大冶铁矿现场实际爆破试验,孔内分段爆破后可顺利将悬顶安全处理,使得切割立槽达到设计高度,解决了后期施工生产的难题。

杨林坳矿区中深孔爆破参数优化研究

为解决远景钨业杨林坳矿区在中深孔凿岩爆破落矿过程中施工难度大、炸药单耗高、爆破效果差等问题,通过类比国内外相近的中深孔落矿技术参数,结合矿区实际选定爆破参数合理范围,在不同分段进行现场爆破工业试验,根据爆破效果选择最优爆破参数。研究表明:切割槽的最优爆破设计为排距1.3 m,孔底距0.83 m,每排3、4孔交错布置;正排炮孔的最优爆破设计为排距1.4 m,孔底距2.3~2.6 m;正排炮孔第1排排距为1.8 m,第2排距为1.2 m,孔底距为1.6~1.8 m;爆破参数优化后,爆破炸药单耗控制在0.35 kg/t以内,减少了炮孔长度,降低了大块率。

冬瓜山铜矿切割槽硐室替代切割天井扩槽的应用

切割天井广泛应用在分段空场法、无底柱分段崩落法及V型堑沟的爆破扩槽中,高度通常在8~12 m,常采用普通法、吊罐法、切割天井钻机扩刷法等施工。普通法和吊罐法施工切割天井存在机械化程度低、劳动强度大、效率低、成本大、安全性差等问题,切割天井钻机施工切割天井存在设备投入大、外形尺寸大、小断面巷道不适用等问题。采用切割槽硐室替代切割天井作为爆破扩槽的补偿空间,通过优化布孔参数、爆破方案及切割槽硐室参数等,解决了切割槽硐室处于槽区一侧夹制性大这一技术难题,成功完成了12 m高爆破扩槽。现场试验表明,切割槽硐室可以替代切割天井完成12 m以下爆破扩槽,采用双侧布置切割槽硐室可将扩槽高度增大至15 m,是一种机械化程度高、劳动强度小、效率高、安全性好的爆破扩槽方案,具有良好的经济和社会效益。

大直径钻孔一次成槽优化技术在桦树沟铁矿应用

桦树沟铁矿切割井一次成槽爆破悬顶率高、二次拉槽工作量大,严重影响矿山后续回采效率。基于CY-R40C切割天井钻机,开展大直径钻孔一次成槽技术优化研究。以大孔数目、孔底距为研究对象,以大块率、峰值振动速度(PPV)为评价指标,设计两因素三水平共计9组全因素组合试验。试验最终确定最佳大孔数目为1个,最佳孔底距为1.5 m。利用优化方案与原方案进行岩石损伤对比,结果表明优化方案通过增加补偿空间面积和提高孔底能量分布,改善了爆破效果。基于新方案,开展现场工业试验。结果显示:优化后大块率降低18.7%;采空区面积增加73.61%;成本降低7813.8元。上述结果表明优化方案能有效改善切割槽爆破效果,为矿山降低生产成本,提高生产效率提供有益借鉴。

高炉主铁沟罩改造实践

主铁沟罩是大型高炉关键辅助设备,在防止铁渣喷溅、隔热、保护炉前设备和除尘方面具有重要的作用。主铁沟罩原设计为拱形立体结构,当出铁口喷溅时,熔融渣铁直接冲刷主铁沟罩内壁的耐火材料,导致衬层耐材变薄甚至烧穿,严重制约高炉生产。为了解决这一难题,采取了放大端口遮盖面积来提高喷溅抽吸能力;增设挡墙,强制控制熔融渣、铁的喷射速度,降低动能和冲击力等措施,主铁沟罩更换周期由原来的6天延长至12天,不仅满足生产要求,而且降低了生产成本。

高炉槽下称重系统数字化改造

通过对高炉称重系统数字化改造的可行性的论述与实施,表明了数字化技术应用于槽下料斗秤,不仅解决了维护人力成本高、难度大等现实维护问题,同时因为使用了数字化的仪表箱与通讯设备,以至于避免了因电磁信号干扰产生的客观因素,大大提高了计量数据的准确性与运行状态的稳定性,使得高炉能够更加准确地控制料批的速度,在料斗出现问题时更够精准地分配重量,不至于使高炉减料。

重力墩式码头深基槽炸礁施工技术简析

针对某30万t级原油码头项目独立墩式大直径圆筒结构重力式码头深基槽施工存在的特点和难点,存在独立基槽深度超深,相邻基础高差大,岩石厚度超厚,炸礁工程量大,泥岩的岩性复杂等特点,因此,在正式炸礁施工前必须进行典型施工,选择合适的施工设备、爆破参数和爆破材料,确保炸礁施工的一次验收合格,基槽标高和范围满足设计的超深超宽要求。同时部分基坑距离已完工的工作船码头距离较近,爆破施工必须采用相应的保护措施,控制爆破振动的速度小于3 cm/s,保证工作船码头及周边构筑物的安全。

岩石定向断裂爆破的力学分析及参数研究

采用数值计算、动光弹研究和断裂力学分析的方法对定向断裂爆破的力学效应进行了探讨.揭示了定向断裂爆破中裂纹起裂和扩展的机理.指出初始裂纹改变了炮孔应力场分布;裂尖处发生应力集中并具有导向作用;爆生气体准静态压力是裂纹扩展的动力.同时提出了定向断裂爆破参数的设计原则和方法:增大炮孔间距和密集系数,减少炮孔数量和药量.从而使岩石爆破的孔网参数较光面爆破有较大改善.

爆破地震波幅值随地形变化的实验研究(英文)

通过靶场实验 ,探讨了不同地形条件下爆破地震波幅值的传播特性 ;研究了隔震沟尺寸、深度、位置等因素对隔震效果的影响 ;观测了不同隔震沟尺寸条件下爆破地震波的幅值 .实验得出 ,隔震沟的隔震作用与爆源位置、爆源距离、爆源能量和隔震沟本身的尺寸有关 .爆源距离越远、能量越小以及隔震沟位置越低、尺寸越大 。

冷却塔高卸荷槽复式切口爆破控制振动机理研究

以能量理论、数值计算结果和现场振动测试结果为基础结合大量工程实践对冷却塔高卸荷槽复式切口爆破技术的控制振动机理进行了综合分析。高卸荷槽复式切口能有效调控塔体应力状态,增大塔体倒塌过程中的解体程度和速度,降低塔体塌落触地动能,同时增大塔体触地冲击过程中促使冲击结构进一步解体的能量,并降低碰撞后转化为波动的能量,而且能改变塔体倒塌触地冲击形式和冲击过程,分散塔体触地冲击能量,延长塔体倒塌触地冲击时间,减小塔体触地冲击强度。

地下采矿大直径深孔爆破研究

大直径深孔采矿法因为其高效率、低成本、安全性好在矿山得到了广泛的应用。介绍了我国地下采矿大直径深孔爆破技术的应用研究现状,剖析了主要问题及其危害。而后以铜绿山铜铁矿大直径深孔采矿方案为例,从凿岩工艺、装药结构与爆破参数三个方面,简述了其解决方案与主要优点。

水利水电工程爆破技术研究进展

过去的几十年,是中国水电工程建设的高峰期,爆破技术作为水电工程开挖施工的主要手段,经历多座重大水电工程的建设,已取得一定发展。在查阅大量文献资料基础上,结合我国重大水电工程实践经验和研究成果,针对我国特高拱坝基础开挖精细爆破控制技术、水工地下洞室群开挖爆破控制关键技术、水工级配料爆破开采控制关键技术以及水电工程智能化爆破技术等方面进行了综述。以工程案例的形式重点介绍了上述技术领域的最新研究进展,主要涵盖了水利水电工程精细爆破技术、智能爆破技术以及特殊水工岩体结构的爆破拆除等相关成果。研究成果可为土木、矿山、交通以及核电等工程领域的开挖爆破控制技术提供参考。

溪洛渡水电站右岸拱肩槽建基面开挖精细爆破施工

溪洛渡水电站大坝拱肩槽开挖地质条件复杂,开挖要求高。本文围绕提高拱肩槽开挖质量,采用对施工设备进行改造、加强施工过程的控制,形成了拱肩槽开挖的精细爆破施工工艺,初步建立精细爆破管理体系。爆破开挖形成的建基面光滑平整,平均超欠挖、平整度、半孔的整体合格率分别为97.2%、98.8%、99.8%,采用钻孔声波法检测平均爆破影响深度均在1.0m以内,整体质量达到优秀水平。开挖实践表明,采用传统的施工设备也完全可以达到精细爆破的技术要求。

深部巷道留底煤区域冲击地压机理与防治

根据郓城煤矿1300工作面回风巷留底煤区域的深度和范围,划分了工作面回风巷危险区域。通过对留底煤区域冲击地压的破坏机理分析,对划分的危险区域采用爆破卸压、大直径钻孔卸压、开掘卸压槽等综合措施进行防冲治理,并结合钻屑法和应力在线监测技术对危险区域进行实时监测,有效地降低了冲击地压灾害的发生。

采空区处理方法研究进展

采空区处理问题一直是国内外普遍存在的采矿技术难题。简要综述"崩"、"充"、"撑"、"封"等4类基本的采空区处理方法和4种简单联合法。认为联合法是一类最有发展前景的采空区处理方法。专门阐述几种采空区处理的新方法。提出采空区处理方法的发展方向:切合实际、经济简便、技术可行,能定量设计与分析,能消除冲击地压,能控制开采地压,能智能选择,其发展应以围岩应力和变形仿真为核心。

岩石炮孔预切槽爆破断裂成缝机理研究

应用岩石断裂力学理论和爆生气体膨胀准静压理论，建立了岩石中炮孔不偶合装药孔壁预切槽爆破时的脆性断裂力学模型，分析了裂缝的扩展规律，包括起裂、止裂条件、起裂方向、扩展长度和裂缝扩展过程中的速度变化等。此外，本文还就炮孔预切槽爆破时的动态效应进行了初步探讨。