露天矿采空区爆破合理孔底填塞长度与起爆位置确定

为研究孔底填塞长度与起爆位置对露天矿采空区上覆岩石台阶爆破的影响,进行了数值模拟和工业试验。运用ANSYS/LS-DYNA软件构建了爆破模型,分析了存在采空区时台阶的爆破机理,通过对比分析不同孔底填塞长度、不同起爆位置下爆破时岩石拉应力及动能变化,揭示其对采空区爆破效果的影响,确定了采空区上覆岩石台阶的合理爆破方法,并通过工业试验进行了验证。结果表明:采空区的存在导致爆破能量的利用效率降低;中间起爆技术适合采空区上覆岩石爆破;孔底填塞长度在一定临界范围内时,爆破能量的利用效率是最佳的;确定了武家塔露天煤矿采空区上覆岩石台阶爆破采用中间起爆技术且孔底填塞长度为2 m。     

复杂环境下挖孔桩控制爆破的安全实施

为了避免云南省泸西县城阳光小区挖孔桩开挖爆破影响周围建筑结构安全和居民生活,施工中采取了多项控制爆破技术措施。通过采取合理的炮孔布置、延时时间、炸药单耗和起爆方式等参数及安全防护措施,并综合考虑爆破振动对建筑结构的影响和人体心理的作用,研究制定了挖孔桩爆破振动安全标准,而且在周围布置测点对爆破振动进行了测试和分析以指导爆破作业,达到了安全爆破开挖的目的。施工结果说明了工程中采取的多项控制爆破技术措施是有效的,制定的爆破振动安全标准是适宜的,既保证了良好的爆破效果,又控制了爆破振动对周围环境的影响,避免了施工事故和扰民纠纷的发生。     

降低地下矿深孔爆破落矿大块率的技术措施

降低深孔爆破落矿大块率是矿山凿岩中的一个重要课题。笔者对地下矿深孔爆破落矿中大块产生位置及原因进行分析;探讨在炸药单耗、孔网布置、装药结构、堵塞长度、微差间隔、起爆方式等方面对其产生影响的规律;提出地下矿深孔爆破落矿中通过优化爆破参数降低大块率的技术措施。该优化技术措施主要有:减少地质构造对深孔落矿的影响,合理确定炸药单耗的方法,使用大孔距小抵抗线落矿技术,采用多种装药结构技术,采用多排微差起爆技术,加强深孔的施工管理和加强爆破施工的现场管理。这些措施在工程实践中获得了良好的应用效果。     

中钢集团武汉安全环保研究院成功实施山东控制爆破“第一高”

2010年9月6日上午7时,备受关注的山东省济宁高新开发区180m钢筋混凝土烟囱准时起爆,烟囱按预定方向倾倒,爆破圆满成功。此次爆破由中钢集团武汉安全环保研究院爆破与防火防爆研究所设计实施,共计485个炮孔,164.6kg炸药,时长15s。该烟囱直径17.7m,总重8750t,周围环境十分复杂     

液态CO2相变爆破孔网参数优化研究

为优化液态CO₂相变爆破钻孔布置参数，研究双孔同时起爆应力波的传播特征、控制孔对煤体裂隙扩展规律的影响，基于LS-DYNA有限元软件模拟分析单孔爆破、双孔不同孔间距爆破及添加控制孔爆破的裂隙扩展特征，并在山西某矿15号煤层进行液态CO₂相变致裂现场试验。结果表明：液态CO₂单孔爆破的有效致裂半径为2.16 m;双孔爆破有效致裂半径为2.54 m,较单孔有效致裂半径提高了17.59%。随着炮孔间距的增大，两炮孔中间连线贯通区由完全贯通演化至非连续贯通，当孔间距为5 m时，致裂效果最好。含控制孔爆破较双孔爆破有效致裂半径提高了8.27%,控制孔主导了爆生主裂隙的定向扩展及孔壁环向裂隙的生成，裂隙扩展速度和影响范围均有显著增加。液态CO₂相变致裂后，平均瓦斯抽采体积分数提高了2.68倍，平均瓦斯抽采流量提高了6.09倍。     

空区隐患爆破治理方案及延期时间的数值模拟分析

为了防止矿山空区引起地表塌陷造成建构（筑）物的破坏以及降低矿柱塌落振动对井下开采的威胁,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,优选爆破治理方案和延期时间。根据炮孔布置和爆破参数,建立实际比例数值模型;在岩石物理力学指标测试的基础上,确定模型材料参数;采用LS-DYNA数值模拟软件,对比分析方案优劣以及确定爆破延期时间。研究结果表明:在满足空区隐患爆破治理效果的前提下,同一节点处A方案质点振速峰值为0.923 9 m/s小于B方案质点振速峰值1.225 3 m/s;而且当延期时间为100 ms时,通过模型垂直方向的位移云图可知岩石的破坏范围最大,塌落区域更加分散。现场应用结果显示空区隐患治理工程爆破效果良好,形成了隔离缓冲层,可以保证露天和井下的安全。     

水下爆破振动及冲击波传播规律数值模拟分析

为了分析研究介质水深度的变化对水下爆破振动波和爆炸冲击波传播衰减规律的影响，采用LS-DYNA软件对不同水深条件下的水下爆破炸礁过程进行了数值模拟分析，通过在数值分析模型中的不同节点位置设置的监测点，得出了在不同水深条件下的爆破振动及冲击波检测数据，结合非线性回归分析方法，得出了可以表征水下爆破振动速度及冲击波强度传播衰减规律的数学模型。经现场测试数据验证，爆破振动速度预测模型的精度为91.75%，冲击波强度的预测精度为87.94%，为水下爆破有害效应的控制提供了依据。     

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。     

隧道爆破振动影响因素的灰色关联分析

为优化隧道爆破方案,降低爆破振动危害,采用灰色关联分析法(GRA)对爆破振动的影响因素进行分析。首先确定振动速度、主振频率和振动持续时间作为系统特征变量,确定总药量、最大段药量、掏槽孔最大段药量、雷管段数、爆心距、最小延期间隔时间、临空面数等作为相关因素变量;再结合厦门某隧道爆破实测数据,进行灰色关联计算;然后对计算结果进行排序和优势分析,得到爆破振动影响因素的主次顺序,其中准优因素为爆心距,可控准优因素为雷管段数和掏槽眼最大段药量;最后对隧道爆破参数进行优化,测点爆破振速由1.2 cm/s减小到0.74 cm/s,降振率达38.3%。结果表明,采用GRA确定爆破振动主要影响因素,为有效控制爆破振动提供理论依据。     

基于BP神经网络不同输入变量的爆破振速预测

以某隧道爆破开挖为实例,利用BP神经网络解决复杂非线性函数逼近问题的能力,以最大段药量、爆心距、爆破分段数、泊松比、岩石基本质量指标作为影响爆破振动速度的主要因素,选取不同维数的输入变量建立BP神经网络模型来预测爆破振动速度。对比分析各组预测值与实测值之间的相对误差,选取合理维数的输入变量建立了爆破振动危害预测的BP神经网络模型。     

爆破振动综合减震措施的减震效应研究*

为提高爆破减震措施的减震效果并降低工程造价,提出将减震沟和减震孔进行组合的综合减震方法。采用LS-DYNA动力分析软件从爆破振动速度、频谱特征以及应力云图3个方面对减震孔、减震沟以及综合减震措施的减震效果进行对比分析。研究结果表明:综合减震措施在水平径向和垂直向上的减震率相对最大,分别达81.91%,75.74%;综合减震措施由于减震孔的存在,对爆破地震波高频成分的滤波作用优于减震沟措施;综合减震措施下部的减震孔会继续阻碍应力波的传播,进一步削减应力波能量,从而达到保护隔震屏障后方建（构）筑物安全的目的。     

独头隧道爆破冲击波传播特征与爆源因素影响分析

为评估在隧道爆破冲击波作用下人员安全和建筑物毁伤问题,需要明晰施工隧道与交通隧道内爆破空气冲击波传播特征的区别。利用ANSYS/LS-DYNA软件对比分析独头与双向开口隧道内冲击波传播过程的差异性,研究爆源等效炸药当量、炸药多孔起爆及爆源位置等因素对爆破冲击波传播影响机制。结果表明：独头隧道内爆破冲击波传播经历三维球面波逐渐转换至一维平面波的3阶段变化模式,且独头隧道端部边界约束初始球面波几何扩散,经壁面反射叠加的超压增幅达20%;爆源炸药当量影响着波阵面变化,3阶段变化模式的波阵面转换位置与炸药当量呈幂函数负相关关系,随炸药当量提高而在更接近爆源位置转换;多炮孔起爆工况近场超压更大,而进入远场一维平面波传播区域,多炮孔起爆和爆源位置对冲击波超压分布特征影响有限;与单个爆源中心起爆工况相比,超压相对误差小于5%。     

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。     

超小净距交叉隧道爆破与安全技术

介绍了采用下导坑领先再分三步全断面扩大的爆破开挖方法,通过现场监测,参考岩石破坏的最大峰值速度,对在空间上形成超小净距交叉隧道、平面上形成小净距平行隧道工程的爆破震动监测及控制爆破技术进行探讨,对爆破设计、炮眼水压爆破、单孔单响毫秒微差爆破起爆网路和爆破安全控制技术进行了分析和论述。并通过对既有隧道开展围岩稳定性、爆破振动监测和信息化施工的监测,根据各个测点测试的震动速度值和观察的实际情况,进一步验算爆破震动、调整爆破参数和网路,使爆破产生的质点振动速度控制在安全范围内,在确保既有隧道结构的安全和正常营运的同时使在建隧道顺利通过。     

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。     

爆破振动效应预报及减震措施

施工爆破产生的地震效应往往影响周围建筑物的安全，为了找出控制爆破地震产生的有害效应的有效措施，本文分析了爆破振动地震效应原理，指出了爆破振动速度是导致建构筑物结构破坏的一个重要物理量，它可使建筑物的正常工作受到影响。同时研究了怎样合理确定爆破地震质点振动速度，使预报更为准确。论述了控制爆破振动强度、减小振动效应的措施。     

松软煤层多孔爆破的裂纹分布及区域电阻率响应实验研究*

为获得松软煤层多孔爆破的裂纹分布及区域电阻率响应特征,利用岩体和煤体的三层物理模型,开展松软煤层多孔模型爆破实验,借助图像处理与电阻率层析成像技术,分析松软煤层多孔爆破的裂纹分布特征,得出爆破前后电阻率的响应规律。结果表明:在爆生裂隙形成的同时,控制孔内侧煤体呈现出断裂式和非断裂式2种位移现象,部分抵消了爆破孔扩腔带来的挤压作用;提出采用爆生裂隙、控制孔及爆破孔面积变化三者的综合值（S）分析爆破效果,单孔爆破时,S＜0,煤层裂隙分形维数变化率仅5%,控制区域呈现压实现象,电阻率降低约20%;多孔爆破时,爆生裂隙丰富、煤体发生充分位移,裂隙分形维数变化率达到21.28%,爆破孔空腔的负效应被抵消（S＞0）,控制区域内电阻率普遍增大1~30倍;与单孔爆破模型相比,多孔爆破更符合煤矿现场,且能有效实现控制区域内的增透,电阻率普遍呈现增大现象。     

深孔爆破孔底充填缓冲吸能材料减震试验研究

通过对影响爆破震波各种主要因素的分析,针对深孔爆破采用孔底装填吸能缓冲材料,来削减炸药爆炸在孔底的冲击压力和吸收部分能量,从而达到降低爆破震动对周边建(构)物影响的目的。并进行现场爆破试验,对爆破震动波进行测试,同时对减震爆破装药和非减震的常规爆破装药进行比较,获得的测试数据证明,采用孔底装填吸能缓冲材料其减震率达到3.23%～35.19%。     

深孔多孔球状药包爆破一次成井技术应用

为了治理地下采空区,采用多孔球状药包爆破一次成充填井的方法充填采空区。为克服多孔球状药包爆破一次成井技术中夹滞性对成井深度的限制,从孔位参数、起爆方式、分层高度等多个因素改进设计,并在栾川洛钼集团三道庄矿区1354水平台阶面,进行现场对比试验,爆破一次成井深度成功突破到32 m。试验结果表明,所采取的减小夹滞性的优化方法是可行的,可有效减小成井中夹滞性的影响,提高爆破一次成井深度。     

大采深矿井顶板预裂爆破技术应用研究

为解决赵固一矿大采深厚煤层工作面周期来压对安全高效生产的影响,采用爆破技术进行顶板预裂。结果表明,爆破后顶板周期来压次数、步距、强度,来压周期、影响范围等都有显著的降低,爆破孔浅部裂隙增多,煤岩破碎,深部产生明显的贯通裂隙。