卸载所致岩爆颗粒流模型的实现与应用

为研究巷道开挖引起的卸载岩爆及岩爆过程细观层面行为特点,构建基于能量理论的三维改进岩爆模型,并通过颗粒流(PFC)分析程序PFC3D予以实现。总结相关文献,并根据细观层面上的岩爆发生过程,提出剩余能量转化方程。建立岩石耗散能和岩石可释放弹性应变能的计算方法。模拟某矿地质条件下不同深度岩体卸载后引起岩爆的过程。结果表明:-820 m工况下发生的岩爆,其发生时间极短;一次宏观岩爆是由多次微观岩爆叠加而成的;岩爆伴随着卸载面岩体突出变形,并可能导致卸载面坍塌。-420 m工况下开始发生轻微岩爆。     

边坡爆破高度对边坡稳定性的影响

为了解爆破后由急倾斜且具有水平裂隙发育岩体组成的边坡稳定性及其内部破坏规律,最终总结出爆破高度对边坡稳定性的影响特征,使用基于颗粒流理论的PFC3D进行该工况模拟。利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟非连续和连续性的岩体构造形式,以对实际的岩体中岩块和裂隙发育进行模拟。针对存在该类型构造发育边坡的实际工况,设置了13个爆破点的6个爆破方案进行模拟。研究了模拟结果表现出的边坡内部裂隙和位移随爆破高度的变化规律。其表明了对于同时起爆各爆破点而言,爆破高度越高爆破后边坡越稳定的结论,并分析了出现该现象的原因。说明了结论的普适性,同时该边坡实际的爆破情况也支持了该结论。     

露天矿边坡在爆破中的飞石距离研究

露天矿边坡爆破产生的飞石对周围人机系统造成破坏,基于颗粒流理论研究了爆破后飞石的飞出距离。以海州矿某边坡为例,在边坡上设置了3种药量TNT的15个爆破点,对计算平衡后模型中颗粒飞出的散落情况进行了研究。结果表明,细观过程可分为3个阶段:爆炸冲击起主导作用的阶段、重力占优势的上覆岩层塌落阶段、颗粒下滑局部调整至平衡阶段。最大飞石距离小于450 m;A1到A15的飞石距离逐渐减小;1 kg TNT使岩石松动滑落,5 kg TNT飞石距离在250 m以内,10 kg TNT的飞石距离随爆破点的位置不同而不同。同时,飞石的距离与上覆岩层的完整性有很大关系。     

爆破云团扩散数值模拟研究

为了进一步探索爆破烟尘扩散规律,以及环境评估与预测的需要,在宏观角度上,运用箱模型云团扩散理论,对爆破云团的模型适用性进行了探讨,建立了爆破云团扩散控制微分方程。对某次工程爆破进行数值模拟,得到了爆破云团半径、云团高度和空气卷吸量随时间的变化关系曲线图。针对数值模拟结果与试验实测值之间存在的偏差进行了分析,结果表明,采用该方法进行爆破云团瞬时扩散模拟是可行的。     

软弱破碎岩体中爆破震动测试方法研究与应用

为准确拾取软弱破碎岩体中的爆破震动数据,在边坡平盘上钻凿直径为176 mm的深孔并用素混凝土浇筑,出露地表制作40 cm×40 cm混凝土承台作为传感器安装平台,同时在承台旁边软岩上设置对比测点,进行露天深孔台阶爆破震动监测,基于HHT法对同一位置的混凝土承台处和软弱破碎岩体处震动信号进行对比分析。结果表明,软弱破碎岩体处的质点峰值振速比混凝土承台处的质点峰值振速低11.53%~16.53%,对爆破震动信号进行瞬时能量分析和三维能量谱分析,能量的衰减基本与质点峰值振速的衰减保持一致,表明制作监测平台在软弱破碎岩体中进行爆破震动监测是精确捕捉震动数据的有效方法。通过对比试验可以看出,在软岩上做混凝土承台所得到的效果明显比不做任何处理效果要好。     

大孤山铁矿边坡爆破损伤分区研究

露天矿生产爆破,特别是靠帮爆破在边坡中形成的爆破损伤区对其稳定性具有很大的影响。本文针对大孤山铁矿露天爆破开采的实际情况,建立了极限平衡数值分析模型及峰值速度衰减公式。利用数值分析软件Geoslope对边坡靠帮爆破过程中岩体损伤范围进行了研究,主要分析了在爆破-200--212m水平时,爆破震动对边坡岩体的影响,并利用萨道夫斯基公式和PPV安全判据对爆区周围岩体损伤范围进行了计算。结果表明距离炮孔6.2m以内范围为完全破碎区,6.2-12.4m为岩体重度损伤区,12.4-19.7m为轻微损伤区。数值分析表明距爆源同一距离的岩体质点峰值速度随深度的增加而减小,爆破区周围震动波速成漏斗形分布,同实际爆破情况吻合。     

空气和水不耦合装药对爆破块度影响分析

为了探究不耦合装药下不同介质对爆破块度的影响，从理论上对空气和水作为耦合介质时的爆破块度大小进行分析比较，结合室内爆破模型试验，对模型试验的破碎块度进行筛分、测量，并对结果进行统计、回归分析。研究结果表明:与空气不耦合装药相比，水不耦合装药对爆炸能量利用率更高，爆破破碎块度较小，更利于改善爆破效果；当不耦合系数为1.67时，空气和水耦合介质下爆破块度的K50，K80和大块率3个评价指标都为最小值；且在R-R块度分布函数中，块度分布特征参数x0与块度评价指标成正比。将试验结果应用于路堑光面爆破，对改善爆破效果有一定的指导意义。     

大断面高铁隧道掘进爆破振动传播规律研究*

为研究隧道爆破掘进振动规律并合理控制爆破振动危害，对京张高铁大断面南口隧道爆破掘进过程进行实时监测，并对监测结果进行线性回归分析，求得3个监测方向的场地系数K和衰减系数α值以及爆破振动峰值速度衰减回归方程，通过FFT法计算出主振频率和爆破振动波的振动频率范围，利用ANSYS/LS-DYNA对爆破工程进行数值模拟。结果表明:喷锚支护和监测方向对爆破振动衰减回归分析影响较大；主振频率和爆破振动波的振动频率分布范围为50~300 Hz，无需考虑周边建筑共振情况,与周边古建筑和临近隧道的最小安全距离分别为147 m和12 m；数值模拟与实际结果对比发现二者振动峰值略有差别但整体趋势基本相同，证明建立模型的有效性。     

江洲深基坑下伏基岩爆破开挖危害控制研究

建基坑工程中,下伏基岩爆破施工需确保基坑围护结构及其相邻环境的安全。针对橘子洲深基坑爆破施工的实际需要,运用LS-DYNA建立全尺寸三维模型,分别对垂直炮孔、水平炮孔的爆破进行了对比模拟分析,通过对基坑底板、地下连续墙结构及紧临建筑物爆破震动的安全评估,得到不同炮孔布置方式的爆破差异,并在此基础上提出了针对性爆破施工建议。     

煤层液态CO_2爆破增透促抽瓦斯技术研究

为增加煤层透气性,提高瓦斯(甲烷)抽采效率,基于损伤力学和空气动力学,研究液态CO2爆破的原理,分析爆破过程中爆破器主管内高压气体的压力时程变化。采用FLAC3D数值软件,建立煤层液态CO2爆破有限差分本构模型,计算不同地应力下单孔爆破有效影响半径,数值模拟多孔连续爆破。模拟结果表明,单孔爆破有效影响半径随着地应力的增加近线性减小;有控制孔时多孔爆破影响范围明显大于无控制孔时。在井下进行液态CO2爆破工业试验。其结果是,爆破后煤层透气性系数提高17.49~22.76倍,平均瓦斯抽采浓度和混合气体流量分别增加56.4%和42.8%。     

炮采面的毫秒爆破试验研究

在分析了传统瞬发爆破存在问题的基础上,针对浙江省长广集团公司七矿工程实际选用了毫秒爆破方法进行实验研究。首先分析了毫秒爆破的落煤原理并介绍了炮采工作面使用毫秒爆破技术的依据和爆破参数的确定,根据实际使用结果和经济技术分析,说明毫秒爆破技术是提高炮采工作面产量、效率和确保安全的有效途径。     

基于爆破损伤的强制放顶爆破参数设计与应用

通过总结综采工作面坚硬顶板深孔爆破强制放顶成功案例,得出以爆破裂隙区半径为强制放顶爆破参数设计的不合理性,提出以爆破损伤范围为依据进行爆破参数计算。研究以国投新集二矿210108工作面为依托,通过爆破振动监测,回归得到综采面深孔爆破振动速度传播衰减规律,由此导出炮孔周围岩体内的质点振动峰值速度衰减规律。计算结果表明,炮孔直径75mm、装药直径63mm的深孔爆破可以在周围岩体中形成半径为7.631m重度损伤区,解释了炮孔间距大于10m仍能有着良好爆破效果的原因;设计最大孔底间距15.2m的爆破参数,并成功进行了现场应用,验证了计算方法的可靠性,为类似工程爆破参数设计提供了一个新方法。     

大型露天矿爆破的事故树分析

建立了露天矿爆破质量的事故树并对其进行定性分析 ,利用最小割集法求出影响爆破质量的关键因素。在此基础上 ,提出了防范爆破事故、提高爆破效果的技术措施     

钻爆法施工隧道炮烟运移规律数值模拟研究

为了提高钻爆法施工隧道炮烟排烟效率，改善隧道施工环境，以平顶山隧道某一段爆破施工过程为原型，基于质量守恒定律、Fick定律及Boussineg假设，运用计算流体力学软件FLUENT建立压入式通风条件下组分运输模型，分析风筒口至掌子面的距离及风筒入口风速对隧道内风流流场及炮烟浓度分布规律的影响。结果表明:风筒口至掌子面40 m，入口风速为20 m/s，通风时长为18.5 min时，隧道内风流分布稳定，且炮烟浓度均降至最高允许浓度值以下。将模拟结果与现场实测的炮烟浓度分布情况进行对比分析，数据基本吻合，验证了模拟的有效性。     

石方爆破作业爆破冲击波事故分析

在进行工程爆破时,爆破所产生的飞石、振动、空气冲击波、噪音和毒气是公认的爆破公害,尤其是振动和飞石在爆破过程中是不可避免的危害.针对在实际工程中,由于爆破冲击波造成的人员伤害和设备的损害以及引起该事故发生的危险因素,采用事故树分析方法得到影响顶事件的最小割集,通过计算基本事件的结构重要度,确定了影响爆破冲击波事故的主要因素,并提出相应的安全措施,对降低爆破冲击波效应的影响以及降低露天爆破安全事故有重要意义.     

孔内外微差爆破技术在路堑开挖中的应用

介绍了孔内外微差爆破技术在路堑开挖中的应用。实践证明 ,这种爆破技术可控制爆破振动和飞石 ,提高爆破效率     

轴向单缝偏心药柱爆破效应模型试验研究

为了探究轴向单缝偏心药柱在掏槽爆破中爆炸应力波传播规律和裂纹扩展情况，采用水泥砂浆模型试块开展模型爆破试验，采用超动态应变测试系统对爆炸应力场进行测量。结果表明:在相同爆心距下，背对切缝侧A测点仅为正对切缝侧B测点峰值应力的73.82%；一定角度范围内，峰值应力随偏转角度的增大而减小，偏转角度为0°时峰值应力最大，偏转角度为60°处峰值应力是偏转角度为30°处的74.39%，峰值应力在0°到60°范围内最大衰减达到32.74%；正对切缝方向产生一条贯通炮孔的主裂纹，裂纹发育优于其他方向，且切缝方向没有明显的细小裂纹，这表明轴向单缝偏心药柱具有良好的定向断裂能力。     

新洲占家河闸口涵洞水压爆破拆除

介绍新洲占家河闸口涵洞水压爆破拆除的过程及其经验。     

深孔松动爆破防治煤与瓦斯突出的分析

根据煤与瓦斯突出机理假说理论 ,结合深孔松动爆破措施前后煤体中瓦斯压力、透气性、预排瓦斯量、卸压程度及煤气温度等参数的变化情况进行对照分析 ,从不同的角度说明深孔松动爆破措施可防治煤与瓦斯突出的 (以下简称防突 )作用与原理。并结合高二矿的生产实际阐明了该措施是适合该矿的一种简单易行、安全可靠、经济合理的防突措施