空气间隔堵塞爆破数值模拟与试验研究

提出了一种空气间隔堵塞爆破结构改善岩石爆破效果的方式。通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了连续堵塞和空气间隔堵塞结构模型,计算得到:采用空气间隔堵塞结构,在装药部分孔壁位置应力峰值明显削弱,但在离炮孔中心远区的岩石应力峰值影响不大,说明该结构有利于控制爆源中心的过破碎,减小粉碎区区域;在空气堵塞段,孔壁单元应力峰值均明显降低,但是有效应力作用时间却明显增加,说明该结构对改善该位置岩石爆破效果有一定促进作用。在岩屑堵塞段,受空气间隔的影响,岩屑堵塞单元应力基本按照一个数量级进行衰减,要达到预期效果应至少设计2段空气间隔段。通过在露天台阶爆破试验证明了该堵塞结构改善爆破效果的可行性。

二氧化碳膨胀爆破一次性致裂管性能研究与应用

一次性致裂管是国内近几年出现的一种新型二氧化碳膨胀爆破器材,具有安全可控、施工便捷等特点。采用理论与试验相结合的方式对一次性二氧化碳膨胀爆破致裂管的性能进行系统研究,通过理论计算和水压试验方式得到ZWD89系列一次性致裂管的平均压力峰值为53.19 MPa,与理论计算值47.29 MPa误差为12.48%。采用压缩气体与水蒸气容器爆破能量公式计算得到单只ZWD89—1500型致裂管爆破能量相当于264.24 g TNT炸药爆炸产生的能量。现场振动测试得到两组工况在5 m处的爆破振动速度峰值为2.5032 cm/s,且爆破振动峰值基本呈现线性衰减趋势,证明二氧化碳膨胀爆破技术适用于苛刻环境下的爆破工程施工。通过频谱分析得到二氧化碳膨胀爆破主频主要分布在50 Hz以内,随着爆破孔数的增加,主频逐渐向低频区域靠拢,需要引起重视。

二氧化碳膨胀爆破在石灰石矿山中的模拟及应用

以某石灰石矿山采用二氧化碳膨胀爆破重复管施工的爆破设计为例,利用有限元动力分析软件LS-DYNA建立了数值模拟模型,采用施加等效荷载曲线的方式来模拟气体相变膨胀后的应力状态,计算得到了爆破区域内岩石在二氧化碳气体相变做功后不同阶段的应力云图分布及爆破状态,该模拟结果与实际爆破效果基本一致,证明采用施加拟合应力曲线的方式可用于指导工程实践。

二氧化碳膨胀爆破不同步影响因素探究

针对二氧化碳膨胀爆破过程中不同炮孔中的致裂管时常出现爆破不同步的问题,选择电点火头电阻值、致裂管结构及激发管药剂与二氧化碳气体质量配比等影响二氧化碳膨胀爆破不同步的主要因素进行分析,得出以下结论:串联电路中影响爆破不同步的主要原因为电阻差异造成电点火药头功率大小不一致,升温速率有差异;不同膨胀管结构中,重复性致裂管同步性较好,影响孔外充气一次性管不同步的主要因素为致裂管的破裂方式,孔内充气一次管爆破同步性受炮孔填塞质量影响较大;试验获得的激发管药剂与液态二氧化碳的最佳质量配比约为1:8,根据此配比可合理配置不同致裂管中的气体充装量,确保气体相变时压力保持一致,提高爆破同步性。