空孔形状对岩石定向断裂爆破影响规律的研究

利用新型数字激光动态焦散线试验系统,采用有机玻璃板试件进行模型试验,研究了含预制不同形状空孔对岩石定向断裂控制爆破的影响规律。试验结果表明：在定向断裂控制爆破中,设置菱形空孔更有利于实现精细化定向断裂控制爆破,可有效保证巷道周边眼爆破的成型效果;对比含3种不同形状空孔试件爆生主裂纹扩展速度可知,含菱形空孔的扩展速度最大,含圆形空孔的次之,含带刻槽圆形空孔的最低;含圆形空孔试件爆生主裂纹端部动态应力强度因子总体比含菱形和切槽圆形空孔试件爆生主裂纹端部动态应力强度因子大;主裂纹扩展中后期阶段,含菱形空孔试件爆生主裂纹端部动态应力强度因子相对较小。     

冻土层条件下探槽爆破施工技术

介绍了季节性冻土的爆破类型、特点及破碎机理。通过对黑龙江省宝兴沟矿区冻土层下球状药包爆破工艺研究,成功解决了冻土层中探槽爆破施工难题。实践表明,只要根据当地气候、土质等实际情况合理选定爆破参数和技术经济指标,就可以有效控制爆破飞石,降低成本,提高施工效率,取得良好的爆破效果。给出了技术参数和参数指标,可为同类型探槽爆破施工提供参考。     

复杂条件下烟囱控制爆破拆除方法研究

以三门峡市渑池县化工厂70m高烟囱定向爆破拆除为例,针对在复杂条件下烟囱控制爆破拆除方案的选择,爆破切口、定向窗的设计,爆破参数的选取进行了研究,可为复杂条件下烟囱控制爆破拆除提供参考。     

坚硬岩石聚能掏槽爆破的试验研究

本文运用断裂力学原理和现代裂纹技术提出了聚能掏槽爆破新方法,并设计出了三星聚能掏槽药包,进行了药包切割钢板、铝板、岩体及聚能掏槽爆破的实验室及现场试验.试验表明,聚能掏槽爆破方法可使坚硬岩石的爆破效率从70%提高到95%左右.     

穿层爆破在南桐矿瓦斯抽放中的应用与数值模拟

穿层抽放是一些高突矿井常用的瓦斯治理手段,在穿层抽放时采用爆破技术已被证明具有良好的抽放效果。以重庆市南桐矿穿层爆破为背景,建立了穿层深孔爆破数学模型;利用数值计算和现场实测抽放数据相结合的方法,分别研究了各爆破孔、控制孔动应力的变化以及爆破应力场强度与抽放效果的关系。研究结果表明,穿层抽放的特点决定了爆破孔与抽放孔的布孔方式。由于炮孔斜穿煤层,煤层各断面动应力场分布极不均匀,药包中心控制孔所受动应力为控制孔中最大。在南桐矿薄煤层试验条件下,药包长度为3.2 m的爆破孔平均破坏半径为0.57 m,较其他两排炮孔大20%以上。炮孔中药包长度是影响瓦斯抽放量的重要因素。爆破孔的平均单孔抽放量较控制孔高55%,爆破钻场较非爆破钻场平均单孔流量大49%。     

时滞型岩爆的切缝法防治机制研究

针对西南地区水电工程中岩爆频发的问题,提出在洞周向围岩内部切缝的方法防治时滞型岩爆。从理论分析、数值模拟和施工工艺3方面探讨了切缝法防治时滞型岩爆机制与方法。切缝为环向应变提供变形空间,降低了围岩表面的环向应力大小。切缝底部及切缝间形成的塑性区,消耗了围岩中的部分弹性应变能。理论分析和数值模拟的结果表明,合理布局切缝的部位、间距及数量可以提高防治的效果,在实际操作中还应根据围岩的特性合理选择和设计切缝的成型方案,如采用破碎孔和聚能预裂爆破等方法,以准确控制切缝尺寸     

爆破漏斗理论探讨

阐明了爆破漏斗这种爆破破坏的基本形式在爆破研究中的重要地位和作用,系统介绍了集中和延长药包爆破漏斗研究的进展及其成果,特别对利文斯顿漏斗理论进行了阐述.在分析爆破漏斗形成机理的过程中,对岩石破碎理论做了综述性的回顾.     

高瓦斯低透气性煤体定向聚能爆破增透机制

针对传统煤层预裂爆破增透存在的问题,对定向聚能爆破控制裂纹演化方向的理论和方法进行研究,即通过聚能射流的初始导向裂纹与后续高压气体形成的气楔联合作用,达到控制裂纹演化方向和长度的目的。基于模型试验和数值模拟,探讨了定向聚能爆破聚能方向和非聚能方向裂纹演化的机制。在潘三矿掘进工作面现场运用定向聚能爆破技术,达到增加煤体裂纹与保护围岩稳定性有机的统一。试验结果表明：爆破后3 h内抽采瓦斯量变化最为明显,其中最大抽采量是原始抽采量的470倍。有效抽采半径为7 m以内,爆破后顶板振幅约为0.23 cm。     

定向控制光面爆破技术在井下探矿巷道中的应用

在井下巷道中采用定向控制爆破技术，对爆破参数、掘进工艺进行调整，取得了较好效果，提高了装岩效率和巷道一次成巷率，降低了掘进成本。     

爆炸荷载作用下土中爆坑形成的数值模拟

利用爆破产生能量可进行软基处理,但不同药量、不同药包埋设深度下爆坑形态和土体属性变化会存在差异。采用基于欧拉法的爆炸流体动力学数值模拟技术对土中爆破问题进行了分析,结果表明,最终爆坑形态与已有试验成果具有较好一致性;爆坑直径与药量和埋药深度存在一定的非线性关系;爆炸荷载在近域传播与冲击波类似,随着远离药包中心,则表现为应力波特征;随埋药深度增加,爆破挤密效果明显,但浅层爆破对土体挤密效果有限     

基于ANSYS/LS-DYNA的岩石爆破结构数值模拟分析

等离子爆破技术是一种新型爆破技术,其爆破孔的设计对整个爆破效果及爆破效率起着决定性的作用。本文基于ANSYS/LS-DYNA建立了爆破孔的有限元模型,并对爆炸荷载作用下掏槽孔孔壁压力及其破碎区进行了数值模拟。研究结果表明,爆破时畸变能的变化自始至终都基本呈椭圆形,孔径越小,积累的能量越大,对岩体破坏越大;孔深长度越短,能量积聚空间越小,爆破对岩体造成的破坏越大;孔深长度的改变对下部岩体影响较小,对中部岩体影响较大。此外由于爆炸实验多为破坏性实验,很难进行原型试验,因此使用数值模拟方法研究爆破孔的结构是可行的,可以作为实际工程的参考。     

爆破开挖对岩体含水裂纹扩展的扰动机制

岩体裂纹的水力劈裂是岩体开裂渗漏甚至施工涌水的重要影响因素之一,也是岩土工程界的研究热点。从断裂力学角度分析了爆破开挖对岩体含水裂纹扩展的扰动作用,结果表明,爆破开挖扰动下,岩体含水裂纹的扩展,与爆炸应力波强度及其入射角、地应力的大小与方向、孔隙水压大小、裂纹的倾角及断裂韧度等因素相关;爆炸应力波的作用,相当于增大了岩体裂纹中的孔隙水压力,每1 cm/s的峰值振动速度相当于增大100 kPa的孔隙水压力,爆破振动速度越大,所产生的爆破扰动荷载越大;岩体开挖引起的岩体裂纹近区地应力及其孔隙水压力的变化,对裂纹的失稳与扩展具有较复杂的影响,可改变裂纹的失稳扩展模式。     

利用钻孔注水试验测试爆区周边岩体损伤场的可行性研究

穿孔爆破是露天矿开采的主要模式,爆破产生的冲击效应将导致周边岩体出现不同程度的损伤破裂,影响台阶边坡的稳定性。提出一种利用钻孔注水试验评价爆破周边岩体等效损伤场的方法,通过向若干钻孔内注满水,记录不同时间的水位,绘制水位随时间的变化曲线,并最终获得不同位置的损伤程度及损伤深度。采用相对损伤因子定量化表征爆破对岩体的损伤程度,通过水位-时间曲线中速降段与平缓段的交界点反映岩体的损伤深度及损伤距离。通过试验发现,爆破引起的周边岩体损伤范围一般在20 m之内,引起的最大损伤深度在12 m以内;铁矿的抗爆能力高于灰岩,相同位置铁矿的相对损伤因子比灰岩的小7.5%左右,铁矿的最大损伤距离及最大损伤深度均比灰岩的小4～6 m;某些情况下注水后水位会快速降至某一特定高程,然后保持不变,表明该高程出现了贯通性导水带,可通过窥视仪等设备进行观察校核。     

Measuring fracture orientation at exposed rock faces by using a non-reflector total station

Measurements of fracture orientation are usually taken by using a compass-inclinometer device on exposed rock faces. The drawbacks when using this method is that it is time-consuming if many fractures are measured and that measurement might be impossible if the rock face cannot be safely reached physically. To improve field mapping of rock fractures, a method for applying a non-reflector total station to measuring fracture orientation is presented in this paper. A non-reflector total station is a geodetic device that captures three-dimensional co-ordinates of target points without using a reflector. Therefore, physical touching the rock surfaces is no longer required. To determine a fracture orientation, co-ordinates of a set of points on the exposed fracture surface are captured at a distance from the rock face. The best-fit plane of the exposed fracture surface is defined by the co-ordinates of the target points, and the orientation (e.g. dip angle and dip direction) of the fracture surface is determined as that of its best-fit plane. This paper presents the technical procedure and a portable system designed for the field mapping of fracture orientation. Results of a case study performed at an exposed rock face are also included.     

节理对爆炸波传播影响的数值研究

采用加入无反射边界条件的DDA程序,研究了节理面对应力波传播的影响。结果表明,节理面能阻碍波的传播,有利于波的衰减,节理面越多,波的反射越强,而波的透射越弱。模拟了一个现场爆炸试验,研究爆炸产生的应力波在节理岩体中传播、衰减的规律,模拟结果与现场试验结果比较吻合。研究表明,DDA方法可以模拟节理面对应力波传播的阻碍作用,用它来模拟爆炸波在节理岩体中的传播是适用的。     

A Review of General Considerations for Assessing Rock Mass Blastability and Fragmentation

Blasting is the primary comminution process in most mining operations. This process involves the highly complex and dynamic interaction between two main components. The first is the detonating explosive and the second is the rock mass into which the explosive is loaded. The mechanical properties of the rock material (such as dynamic strength, tensile strength, dynamic modulus and fracture toughness) are important considerations in understanding the blasting process. However, it is the characteristics of the geological defects (joints, foliation planes, bedding planes) within the rock mass that ultimately determine how effectively a blast performs in terms of fragmentation, all else being equal. The defect characteristics include, but are not limited to, their orientation, spacing, and mechanical properties. During the blasting process, some of the geotechnical characteristics of the rock mass are substantially changed. From the blasting outcome point of view, the most notable and important is the change in fragment size distribution that the rock mass undergoes. The pre-blast in situ defect-bounded block size distribution is transformed into the post-blast muckpile fragment size distribution. Consequently, it is fundamental to our understanding of and ability to predict the blasting process that both the blastability of a rock mass and its transformation into the fragment size distribution can be appropriately quantified.     

Hybrid finite-discrete element modelling of dynamic fracture and resultant fragment casting and muck-piling by rock blast

A state-of-the-art review is conducted to highlight the fracture mechanism in rock blast and advantages and limitations of various methods in modelling it. A hybrid finite-discrete element method (FEM-DEM) is implemented to simulate rock fracture and resultant fragment muck-piling in various blasting scenarios. The modelled crushed, cracked and long radial crack zones are compared with those in literatures to calibrate the hybrid FEM-DEM. Moreover, the hybrid modelling reproduces the rock fragmentation process during blasting. It is concluded that the hybrid FEM-DEM is superior to continuous and discontinuous methods in terms of modelling dynamic fracture of rock under blast-induced impact load.     

小净距隧道爆破开挖中夹岩累积损伤计算方法及其应用

为了获得小净距隧道中夹岩爆破累积损伤规律,建立了爆破荷载作用下中夹岩累积损伤新计算方法,并应用该方法对大坪山隧道中夹岩爆破施工过程中的累积损伤进行预测,同时进行了现场测试验证。结果表明,新计算方法不仅能反映爆破力学作用过程,而且计算参数也易于获取;预测结果与实测平均误差在12%左右,可以用来预测岩石的累积损伤;大坪山隧道中夹岩累积损伤规律为二次爆破后6个测孔波速平均降低率为4.3%;各测孔最大累积损伤增量为6.1%。其结果可为小净距隧道中夹岩稳定性研究提供依据     

Improvements in Blast Fragmentation Models Using Digital Image Processing

One of the fundamental requirements for being able to optimise blasting is the ability to predict fragmentation. An accurate blast fragmentation model allows a mine to adjust the fragmentation size for different downstream processes (mill processing versus leach, for instance), and to make real time adjustments in blasting parameters to account for changes in rock mass characteristics (hardness, fracture density, fracture orientation, etc). A number of blast fragmentation models have been developed in the past 40 years such as the Kuz-Ram model [1]. Fragmentation models have a limited usefulness at the present time because: 1. The input parameters are not the most useful for the engineer to determine and data for these parameters are not available throughout the rock mass. 2. Even if the input parameters are known, the models still do not consistently predict the correct fragmentation. This is because the models capture some but not all of the important rock and blast phenomena. 3. The models do not allow for 'tuning' at a specific mine site. This paper describes studies that are being conducted to improve blast fragmentation models. The Split image processing software is used for these studies [2, 3].     

采矿爆破振动波在岩溶区的传播影响因素分析

为研究不同情况下爆破振动强度衰变规律和振动对岩溶塌陷的影响,为当地矿山合理开采及减少地面塌陷灾害的发生提供可靠依据,对湖南水口山铅锌矿区进行现场爆破振动测试,并利用古丹铅锌矿实测数据作对比分析;试验矿区共布设4条测线,接收8组爆破振动数据。采用萨道夫斯基修正公式对采集的数据进行计算,以爆破产生的振动波频率及振动速度作为测试指标,对实测数据进行提取、处理,确定爆破振动波的频率及其在介质中的传播速度及地震波引发的质点振动峰值振速。试验结果表明:采矿活动是岩溶地面塌陷的主要影响因素;爆破振动波的频率衰减强度与其在岩土体中的传播距离和断层有关,振动波的传播速度受到岩土体性质、岩层结构特征、岩层走向等因素的影响。