基于不同空气间隔装药结构的爆破效果动力响应研究

研究了不同空气间隔装药结构对光面爆破效果的影响,利用ANSYS/LS-DYNA动力分析软件建立实体模型,对5种不同空气间隔装药结构进行数值模拟,并对应力云图及有效应力时程曲线比较分析。研究结果表明:数值计算结果和模拟结果基本吻合,下部装药结构孔口应力集中,基本不采用;短进尺掘进宜采用上部空气间隔装药;中等长度掘进宜采用中部空气间隔装药;在不拒爆条件下长进尺掘进宜采用分段空气间隔装药或小药卷直径装药。     

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。     

炮孔轴向不同间隔方式的爆破地震效应研究

不同装药结构爆破的地震效应存在较大差异,对于间隔装药结构而言,当采用的间隔介质相同时,采用什么样的间隔方式的降震效果更好呢?对此,就底部间隔、中部间隔还是顶部间隔装药方式的地震效应进行了比较研究.综合比较地震振动幅值、频率和振动持续时间等主要因素,3种间隔方式中,孔底间隔装药结构的爆破地震效应最小,其次为孔上部间隔,再次为孔中部间隔.     

国外矿岩二次破碎发展概况

至今国外露天矿进行二次破碎仍以落锤和爆破方法(外部装药和炮眼装药)为主。但打眼爆破方法存在劳动量大、费用高,影响采掘作业,产生粉尘等许多重大缺点。因此,许多国家在提高矿物破碎质量和采用大型运输设备的同时,都有考虑应用新的非爆破法进行二次破碎的趋向。按破碎能划分二次破碎,有机械的(其中包括爆破的)、电物理的、热能的和热力的四种方法。当前井下二次破碎广泛应用爆破法、碎石锤和破碎机。露天矿除使用这些方法外,还采用火力破碎装置、落锤、水楔和其他装置。图1是现有二次破碎方法及其在采矿工艺中合理应用的范围。     

松软煤层水不耦合装药预裂爆破的力学特性数值分析

针对低透气性松软煤层瓦斯难以抽采的现实问题,进行了松软煤层水介质不耦合装药预裂爆破增透的研究。理论上,分析了水不耦合装药爆破在孔壁上形成的初始冲击波压力,并结合断裂力学计算得出煤体中形成的粉碎区和裂隙区范围。同时,利用ANSYS/LS-DYNA三维数值模拟软件,建立了水和空气不耦合装药的松软煤体爆破模型,进行了数值模拟对比分析。研究结果表明:水不耦合爆破后,松软煤体中形成的裂纹数量以及裂隙区范围明显较优,采集到的应力曲线,水不耦合装药爆破后形成的压、拉应力峰值分别是空气不耦合装药爆破的3.71倍和2.58倍;水不耦合装药爆破改善了爆破效果,应用于低透气性松软煤层的预裂爆破增透中,能够有效提高煤层的透气性,抑制瓦斯动力灾害事故。     

松软煤层水不耦合装药预裂爆破的力学特性数值分析北大核心CSCD

针对低透气性松软煤层瓦斯难以抽采的现实问题,进行了松软煤层水介质不耦合装药预裂爆破增透的研究。理论上,分析了水不耦合装药爆破在孔壁上形成的初始冲击波压力,并结合断裂力学计算得出煤体中形成的粉碎区和裂隙区范围。同时,利用ANSYS/LS-DYNA三维数值模拟软件,建立了水和空气不耦合装药的松软煤体爆破模型,进行了数值模拟对比分析。研究结果表明:水不耦合爆破后,松软煤体中形成的裂纹数量以及裂隙区范围明显较优,采集到的应力曲线,水不耦合装药爆破后形成的压、拉应力峰值分别是空气不耦合装药爆破的3.71倍和2.58倍;水不耦合装药爆破改善了爆破效果,应用于低透气性松软煤层的预裂爆破增透中,能够有效提高煤层的透气性,抑制瓦斯动力灾害事故。     

炮孔偏心不耦合装药爆破效应数值模拟

为了研究炮孔偏心不耦合装药爆破效应,利用非线性动力分析平台,模拟了不同不耦合系数时炮孔周围的裂纹分布情况以及同心不耦合装药和偏心不耦合装药形成的爆炸应力场。研究结果表明:耦合侧裂纹总长度、裂纹平均长度和最长裂纹长度始终大于不耦合侧,不耦合系数为1.71时耦合侧与不耦合侧裂纹总长度、裂纹平均长度和最长裂纹长度的差值和比值都达到最大,K=1.71为改进偏心不耦合装药结构的最佳不耦合系数;同心不耦合装药形成的爆炸应力场在炮孔周围均匀分布,偏心不耦合装药形成的爆炸应力场则偏向于耦合侧,由于药卷周围不均匀的空气间隔对爆炸载荷产生了不同程度的缓冲和延迟作用,偏心不耦合装药不耦合侧等效应力峰值小于耦合侧,且不耦合侧等效应力峰值出现时间也滞后于耦合侧。     

装药位置对深孔聚能爆破数值模拟与应用研究

为研究不同装药位置对深部聚能爆破增透的效果,构建了不同装药位置的数值模型,运用理论分析、数值模拟和现场应用相结合的方法,分析了深孔聚能爆破不同装药位置周围的应力分布和裂隙发育状态,开展工程试验考察了周围抽采钻孔瓦斯浓度和瓦斯纯量的变化。研究结果表明:不同装药位置相比,中端装药时爆破有效影响范围较大、应力作用时间较长,里端装药时较小,外端装药时最小;聚能爆破中端装药,其爆轰波和应力波作用于煤体的时间较长且应力值更大,爆破产生的裂隙深度主要在轴向上加深,轴向裂隙和径向裂隙比其他装药方式均有增加;爆炸产生的爆生气体与空气波二次作用产生反射波,延长了作用时间,有助于裂隙扩展,加速了赋存瓦斯解吸和流动,爆破效果更好;深部聚能爆破中部装药能够有效地提高煤层的透气性和瓦斯抽采率。     

返药的危害与回收

由于用装药器比用人工接杆炮棍装药具有效率高、装药密度大、可减轻劳动强度等一系列优点,近年来在井下爆破中已得到广泛的应用。目前存在的主要问题,是装药过程中产生返药,带来危害。返药的危害大厂矿务局长坡矿,采用国产FZY-1型和FZY-10型装药器,内径40毫米的输药管,装直径100～110毫米、深18～20米以上的垂直或接近垂直的深孔时,返药率达30～40％;用内径25毫米的输药管,装直径65毫米、深15米以下的垂直扇形中深孔时,返药     

硫化矿火区采用长袋药包防自爆的研究和应用

铜坑锡矿在开采细脉带硫化矿火区爆破中,曾发生610公斤炸药自爆事故,幸亏工作人员在装填炮孔后已撤离爆破区,无人员伤亡。该细脉带一、二、三分段的中深炮孔已钻毕。原爆破设计用装药器装粉状硝铵炸药。为避免重蹈覆辙,并保证装填质量和爆破效果,我们试验研究成长药袋机械装药方法,经应用确保了爆破安全,取得了良好的     

掘进中预防矿山冲击地压发生的措施

1 爆破卸荷 通过放置在炮眼（孔）中的少量炸药的爆炸,使周围的岩矿体产生破碎、裂隙等,从而在一定范围内得到卸荷。这是在巷道掘进时预防矿山冲击地压发生的一项有效的措施。1.1 用爆破孔（炮眼）爆破卸荷 （1）用超前孔爆破卸荷。当井巷掘进的前方为高应力区时,可以增加掘进炮眼（孔）的长度。孔之间的距离不大于1m,减量装药,按规定的顺序爆破,每次1～2个孔,多则4～5个孔,实行微差爆破。也可实行间隔式爆破。 （2）井巷一侧卸荷孔的布置。当掘进的井巷一侧应力升高并有发生冲击地压危险时,     

炮孔预装乳化炸药中使用含DDNP雷管的安全性

随着露天大区微差爆破规模的不断扩大,采用混药车混合炸药直接向炮孔中装入浆状或乳化炸药的装药方法也日益增加。目前,混药车混合的乳化炸药,出口处药温达72～76℃,因此对起爆器材的耐高温性能提出了新的要求。预装药的持续时间有的长达7～15昼夜。然而,按GB6722～86《爆破安全规程》的规定,在高温矿井爆破,孔底温度为60～80℃时,炸药应用沥青牛皮纸包装完好,不得与孔壁接触,向孔内装药至起爆时间不应超过1小时。据测定,用混药车直接装填的乳化炸药,药温高达70℃以上,     

节理充填岩体爆炸应力波传播规律模型试验与应用研究

为研究节理厚度对爆炸应力波传播影响规律,以工程现场揭露的红黏土为充填介质,制作含节理爆破模型,开展不同厚度节理爆破模型试验,并对现场试验爆破参数进行优化。研究结果表明:节理充填介质延长了爆炸应力波传播时间并吸收了部分应力波,应力波衰减速率为2.225~4.188 MPa/mm,滞后时间0.1~0.15 μs/mm;节理对不同方向的应力波吸收程度不同,横向应力的衰减速率大于纵向应力的衰减速率,二者均随节理厚度的增加呈线性衰减。爆破参数优化应控制炮孔至节理面的距离、减小装药量,周边孔宜采用空气间隔分段装药。     

药卷位置对边坡光面爆破效果影响研究

为了进一步探究药卷位置对边坡光面爆破效果的影响,在LS-DYNA构建孔径90 mm、药卷直径32 mm的同心不耦合装药和偏心不耦合装药模型,分析2种装药形式的孔壁压力及损伤展布情况,并基于此提出改进偏心不耦合装药,通过现场光面爆破试验验证改进偏心不耦合装药应用效果。研究结果表明:同心不耦合装药孔壁各测点压力峰值基本相同,炮孔周围相同爆心距处的损伤等级基本一致;偏心不耦合装药孔壁各测点压力峰值从炮孔底部到炮孔顶部逐渐减小,下方耦合侧岩体的损伤等级与损伤范围明显优于上方不耦合侧岩体;原有偏心不耦合装药会导致边坡预留岩体产生过度破坏,采用改进偏心不耦合装药能避免边坡预留岩体的过度破坏,形成平整光滑的爆后轮廓面。     

含硬夹矸高瓦斯低透气性煤层多向聚能爆破技术研究

针对在含硬夹矸高瓦斯低透气性煤层开采时，一方面煤层瓦斯抽采困难，另一方面煤层中的坚硬夹矸难破碎的问题，开展含硬夹矸高瓦斯低透气性煤层多向聚能爆破研究。理论上，分析多向聚能装药对爆破的影响，引入多向聚能影响系数，计算得出了不同方向上裂隙的范围。通过相似模拟试验，验证了多向聚能爆破实际效果；利用LS-DYNA数值模拟软件，对不同装药方式爆破作用下煤与夹矸裂隙的发育特征及应力演化规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:多向聚能爆破能够将爆破能量积聚在夹矸弱化和煤层增透的方向上，形成以导向裂隙为主，大量分支裂隙为辅的裂隙网，在夹矸弱化和煤层增透方向上的应力峰值分别为普通爆破的1.21倍和1.16倍。多向聚能爆破能够在提高破碎坚硬夹矸能力的同时提升煤体中裂隙的发育程度，从而大幅优化爆破效果。     

泥质软弱破碎矿脉浅眼回采控制爆破试验研究

针对前河金矿泥质软弱破碎矿脉下向进路回采过程中超爆、上下盘围岩大面积垮塌、爆破后支护作业困难等问题,在总结分析软弱破碎岩体爆破特性的基础上,基于减震控制爆破基本理论,提出了“预留顶板充填体减震层、径向不耦合装药、控制边眼装药量、秒延期多段别控制起爆”等系列综合减震控制手段,据此分别针对Ⅳ级和Ⅴ级破碎岩体提出了2种具体的浅眼回采控制爆破技术方案,并进行了现场回采爆破试验。试验结果表明:所提出的2种方案均能够有效的控制回采边界,爆破后进路顶板充填体和上下盘围岩完整性良好,为后续采场出矿、支护等创造了有利的时空条件,且炸药单耗较原方案均有所降低。研究成果可分别在矿区范围内类似条件下推广应用。     

井下大爆破时固定式通风装置的防护

铁矿开采工艺的改进与合理地采用井下大爆破方法有直接关系。这种大爆破总装药量达500t以上,同时崩落的矿石体积超过40～50万m~3。爆破产生的空气冲击波,距装药点5～10m的余压为6200kPa以上,传播速度为3000m/s以上。当分支巷道网的矿井产量很大时,存在连通地表的有效崩落带,因此,紧挨回采区有时需要安设固定式通风装置,这给采区大爆破时通风装量的保护带来一定的复杂性。在保护固定式通风装置免受大爆破的空气冲击波影响方面,“西伯利亚”和“联盟”矿联合企业积累了丰富的经验。     

雷管为什么容易爆炸

雷管是起爆材料之一。雷管在金属管壳(或硬纸管壳)中压入少量的起爆药或是起爆药与猛炸药的装药,由简单的开始冲能转为爆轰,继而引起炸药爆炸的器材。由于用途不同雷管可分为炮弹雷管和爆破雷管。用于工程爆破雷管又分为火雷管和电雷管。 雷管内装的起爆药大多是雷汞又称雷酸汞,因含有不稳定性雷酸根基团,又是重金属盐类,它极     

高应力下硬岩巷道掘进端面钻孔爆破卸压动态模拟

为了深入研究深部高应力岩层巷道围岩钻孔爆破卸压技术,将ANSYS/LS-DYNA程序和FLAC~(3D)程序相结合,动态模拟了硬岩巷道端面的钻孔爆破卸压过程,分析了不同卸压方案的钻孔爆破卸压效果,得到了合理的钻孔布置方式及钻孔深度、装药长度。结果表明:钻孔爆破卸压可降低巷道端面的支承压力峰值,并使其向岩体深部转移;呈三角形布置超深钻孔的爆破卸压效果较一字型好;钻孔超深2 m时,即超深一个掘进循环进尺时钻孔爆破卸压的效果最好;超深钻孔全长装药爆破的卸压效果较超深部分仅孔底或半长孔装药好。钻孔超深长度及其装药长度模拟表明,动态模拟较静态爆破等效模拟更精确。     

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。