超深孔一次成井微差爆破技术研究

起爆时差是超深孔一次成井爆破设计中的一个重要参数,合理设计起爆时差和起爆顺序,能够达到先起爆炮孔为后起爆炮孔创造良好自由面和补偿空间,实现筒状硐室分层、分段爆破的目的,并能降低围岩震动破坏。为合理选取起爆时差,基于超深孔微差爆破破岩机制,从理论上推导了一次成井预裂爆破延期时间,掏槽孔与相邻辅助孔、同分段辅助孔、相邻分段辅助孔的起爆时差等计算公式;同时提出了自下而上预裂爆破、先上下后中间光面爆破等6种一次成井起爆顺序。在华恒矿-650矸石仓,结合施工条件合理确定起爆时差等爆破参数,形成爆破设计方案。爆破过程中实现了分层、分段爆破,获得了良好的硐室成型,验证了形成的超深孔微差爆破技术是成功的,其结果对类似工程的实施具有一定的参考价值。     

损伤条件下深部岩体巷道光面爆破参数研究

岩体条件复杂多变,为了提高光面爆破的适应性、改善光面爆破效果,对损伤条件下深部岩体巷道光面爆破参数进行研究。通过对深部岩体巷道光爆层原岩应力场、光面爆破机制和振动损伤特征进行分析,基于爆炸应力波和爆生气体综合作用理论,考虑高原岩应力和岩石损伤影响,提出了损伤条件下深部岩体巷道光面爆破参数确定的计算方法。研究表明, （1）高原岩应力相当于提高了岩石的抗拉强度,不利于炮孔初始裂纹的形成及贯通,宜减小周边眼间距;（2）岩石损伤后,其他条件不变,光面爆破的炮孔间距和抵抗线值可适当加大;（3）高原岩应力和损伤条件下,光面爆破的炮孔间距较小时,容易造成爆后围岩损伤,降低围岩的稳定性能,因此,提高爆破效果的同时应及时加强支护,以确保施工安全和围岩稳定;（4）本文提出的光面爆破参数计算公式,经现场爆破验证效果良好,适用于复杂多变的岩体环境。     

预裂爆破作用下岩石裂纹动态应力强度因子分析

通过有限元分析软件ANSYS数值模拟手段,分析了爆破荷载作用下,裂纹长度与类型、不同的装药量对裂纹尖端动态应力强度因子的影响以及预裂与光面爆破动态应力强度因子比较分析,计算得出：预裂爆破预裂缝的产生主要是从炮孔处产生的开口裂纹在冲击波以及爆生气体的作用下扩展形成的;随着药径与孔径比的增大,动态应力强度因子也逐渐增大,动态应力强度因子曲线形态不变;由于自由面的存在,光面爆破裂纹应力强度动态因子后续峰值较预裂爆破的大。     

空气间隔装药爆破机理研究

利用爆轰波理论分析了空气间隔装药炮孔内一维不定常激波的相互作用及其在炮孔堵头、孔底的反射过程,同时分析了孔内各点的压力随时间的变化过程,介绍了空气间隔装药爆破的机理及设计参数。基于此,认为应充分利用空气间隔爆破结构的优势,并在梯段爆破中满足以下两个条件：（1）在设计过程中要尽量使稀疏波及从孔底反射的稀疏波传播过程能在整个孔内每一断面都作用到,即稀疏波到达孔底的时间要比从堵头反射的压力波到达孔底要早;（2）反射压力波应该到达空气与爆生气体接触面的时间比从孔底反射的稀疏波到达空气与爆生气体接触面的时间要早。由此通过计算得到了在梯段爆破工程中合理的空气层长度比例值约为30 %～42 %。计算结论与已有实测成果基本一致。     

考虑损伤效应的岩锚梁光面爆破数值分析

在地下厂房岩锚梁爆破施工中,为获得良好的开挖轮廓面和较小的损伤区,常采用光面爆破的开挖方式,但在光面爆破施工中,主爆孔爆破对光爆层岩石造成较大程度的损伤,使岩石的力学参数发生变化,而在爆破设计与施工中未考虑这种损伤效应,结果造成单孔装药量偏大,岩石受到过度破坏,出现超挖或产生大量的爆振裂隙。应用动力有限元程序,建立岩体二维弹塑性模型,对不考虑损伤和考虑损伤的光面爆破过程进行了数值模拟,并比较两种模型最大有效应力随距离的变化关系。研究结果表明,在相同情况下,考虑损伤影响时可适当加大光面爆破的炮孔间距和抵抗线。在现场进行了考虑爆破损伤和未考虑爆破损伤的两组爆破试验,观察爆后效果表明：考虑爆破损伤效应的参数设计爆破效果好、损伤作用小。     

节理角度对预裂爆破成缝效果的影响研究

预裂爆破的现场实践表明,诸如节理、软弱夹层和断层等地质不连续面是影响预裂爆破效果的一个重要因素。运用LS-DYNA 3D程序研究了不同角度的节理对预裂爆破效果的影响。通过数值模拟发现,岩体中节理的存在对预裂爆破效果影响显著,其吸收应力波能量并阻碍应力波的传播,且影响预裂缝产状。研究结果表明,节理附近的预裂缝大多沿节理垂直方向开裂,逐渐与被破坏节理连接,节理夹角较小时,易形成锯齿状裂缝,且较难贯通。随着节理与炮孔连线夹角的增大,应力波在节理处的透射率越大,节理附近位置上的质点振速也越大,预裂缝更趋于平直且更易贯通。当节理垂直炮孔连线时透射率最大,所形成的预裂缝与炮孔连线基本重合,不会出现锯齿形裂缝,相对成缝效果最佳。     

损伤性岩体预裂爆破参数的优化设计

运用损伤理论得出了损伤性岩体预裂爆破控制参数－不耦合系数，线装药密度及炮孔间距随损伤因子D变化的规律，并用以优化损伤性岩体的预裂爆破设计参数，为预裂爆破优化设计提供了理论基础。     

节理几何特征对预裂爆破效果影响的数值模拟

运用有限元软件AUTODYN 2D计算爆炸荷载与离散元软件UDEC模拟节理岩体相结合的方法研究了节理几何特征对预裂爆破的影响。通过计算可知,预裂爆破时炮孔间的节理组对预裂成缝的影响明显,当节理法线与炮孔连线夹角在一定范围内时,预裂缝沿炮孔连线方向的平直程度随节理与炮孔连线夹角的增大而逐渐趋于平直,其中当节理组与炮孔连线夹角为90°时成缝效果最好,裂缝与炮孔连线基本重合,与理论分析较一致;节理间距对预裂爆破有较大影响,相同条件下节理间距越小,越难形成连通裂缝,减小炮孔间距有利于小节理间距情况下的预裂缝贯通     

基于岩石爆破损伤理论的预裂爆破参数研究及应用

工程中预裂爆破参数确定方法通常为经验类比法。该方法以经验公式为基础,存在理论依据较为缺乏等缺点。为此,引入岩石爆破损伤、应力波和爆生气体共同作用等理论,在考虑岩石初始损伤等影响因素的基础上,提出预裂爆破参数计算式。基于提出的理论方法,在现场开展了预裂爆破试验。针对爆破试验,比较了采用经验类公式和提出的理论计算式得到的线装药密度,并对爆破效果进行了分析。试验结果表明,预裂爆破效果良好。考虑爆破损伤效应的爆破参数确定方法比经验类比法合理。最后,在提出的理论计算方法基础上,给出了实际工程中确定预裂爆破参数的建议。     

露天矿高台阶爆破的数值分析

高台阶爆破可行性研究属于多因素影响、复杂的系统工程。针对高台阶爆破的研究现状,提出了从爆破机制角度证实高台阶爆破可行性的方法,基于数值模拟方法对台阶爆破过程进行分析。通过对比现行普通台阶爆破与高台阶爆破过程中台阶难爆部位（台阶底部与顶部）应力场变化趋势,发现采用高台阶爆破可以得到与普通台阶爆破相当或更好的爆破效果。从爆破机制角度证实,高台阶爆破技术在巴润铁矿具有可行性。数值分析结果表明,高台阶爆破时采用的最佳起爆方式为全药柱同时起爆方式,其次为中间起爆和两端起爆方式,不适宜采用孔底起爆方式。     

基于智能岩性识别的爆破岩体三维实体模型建立

随着智能钻机的研发和使用,能够准确地获得爆破钻孔的岩性数据.通过建立炮孔数据库对智能识别的炮孔数据进行存储和管理;以炮孔岩性数据为样本,使用距离平方反比法对爆破区域范围内的实体单元进行插值,生成爆破岩体三维实体模型;使用爆破区域范围多边形和采场三角网先后对岩体三维实体模型进行裁切,得到裁切后的爆破岩体三维实体模型.使用...     

复杂城市环境下岩石边坡控制爆破设计

为了解决复杂城市环境下岩石边坡控制爆破的有害效应问题,依托某景区岩石边坡爆破工程,提出相应的爆破设计方案。方案采用以弱松动定向控制爆破为主,辅以浅孔城市爆破以及预裂爆破的爆破设计,提出了各爆破形式的爆破设计参数,设计了相应的起爆网络、起爆顺序及装药结构。通过严格执行该方案,大大降低了爆破振害,实际爆破施工效果达到预期目标。该设计可为其他复杂城市环境爆破工程提供参考。     

Mechanism of tracer blasting

Summary A variety of overbreak control techniques are used during excavation with the drill and blast system. Tracer blasting is used in Canadian underground mines to minimize blast damage and involves placing a low-strength detonating cord along the length of a blast hole prior to charging with ammonium nitrate-fuel oil (ANFO). The results of tracer blasting are not always consistent and its mechanism is only hazily comprehended. In the absence of a clearly defined mechanism, it is difficult to analyse the results of tracer blasting and to identify the factors responsible for the inconsistency of results.A series of bench blasts and pipe tests were carried out to investigate the mechanism of tracer blasting. The evidence indicated partial deflagration and desensitization of ANFO, thus reducing the total available explosive energy. The rock mass surrounding the traced blasthole experienced a low level of ground vibrations. As a result of the continuous side initiation of ANFO, energy partitioning was more in favour of gas energy. A mechanism of tracer blasting has been proposed and the factors responsible for the inconsistency of the results have been identified in this paper.     

煤矿下山巷道爆破掘进技术试验研究

为解决煤矿下山巷道爆破掘进中普遍存在的循环进尺小、炮眼利用率低、爆后矸石堆积迎头、留底严重等问题,基于“裂槽、抛碴”思想,有机结合直眼和斜眼掏槽的各自优点,设计了含抛碴眼的楔形掏槽方式这一新型掏槽结构。在华恒矿-1 000水平副暗斜井,通过改变掏槽眼的布置位置和起爆顺序、设置抛碴辅助眼等措施,结合弧形和直线形组成的混合型辅助眼布置方式,制定出3种下山巷道爆破掘进技术方案并进行现场试验。通过掘进进尺、残眼深度、巷道成型、抛碴距离、矸石块度、矸石高度等指标,评价设计方案,最终优选出一种综合指标最好的爆破方案。该矿采用此技术,月进尺提高了40%以上,验证了该技术在下山巷道爆破掘进中的有效性。     

煤系高岭土岩石巷道掘进爆破技术优化

煤系高岭土矿岩是尚待大量开发的重要非金属矿产。高岭土坚固性较低(f=3～4)、脆性较强，在其内进行巷道掘进爆破，除要保证有较高的掘进进尺、良好的周边成型外，还应尽可能地增大炮眼布置参数，同时，还应严格控制装药量，延长段问顺序起爆延迟时间，以提高爆破碎块的大块率。通过采用合理的掏槽方式、周边光面爆破参数和水垫层不耦合装药结构，并在无沼气危害的情况下，采用秒延期电雷管，取得了良好的爆破效果。综合分析实测结果表明：爆破进尺高、速度快、周边成型好、碎块抛掷作用小、高岭土矿岩大块率高。     

隧洞开挖重复爆炸荷载作用下围岩累积损伤特性

隧洞毫秒爆破开挖推进过程中,预留岩体在重复爆炸荷载作用下产生不可逆的损伤叠加。而现有的岩体爆破损伤数值模拟基本都是针对单孔装药和单段爆破,很少涉及实际工程中的重复爆炸。基于LS-DYNA程序的用户自定义材料接口,将统计损伤演化模型嵌入到弹塑性本构材料中,模拟圆形隧洞全断面毫秒爆破过程中重复爆炸荷载作用下的岩体累积损伤效应,并考虑地应力对岩体爆破损伤的影响。计算结果表明,围岩损伤范围和损伤程度随重复爆炸荷载次数而增加,在一个爆破进尺内,围岩损伤的临界峰值质点振动速度较单段爆破降低了12%;爆炸荷载作用下,围岩主要表现为拉损伤,围岩地应力对爆破张拉效应起到非常敏感的"抑制"作用,在2¹0 MPa应力水平时,围岩爆破累积损伤范围随着应力增加而明显减小,围岩损伤的临界峰值质点振动速度增加24%10 MPa应力水平时,围岩爆破累积损伤范围随着应力增加而明显减小,围岩损伤的临界峰值质点振动速度增加24%⁵7%。     

导爆索水压劈裂爆破开采花岗岩石材

讨论了导爆索水压劈裂爆破原理;开采硬质花岗岩的钻爆参数;提高成荒率采取的技术措施;未来导爆水压劈裂爆破的其它应用