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渐进式大直径空孔螺旋掏槽爆破参数的研究

李萍  
【摘要】: 钻爆法在很长时间内,仍然是巷道掘进施工的主要方法。矿山巷道工程中主要以中、小断面巷道为主。直眼掏槽是提高中、小断面巷道工程单循环进尺的主要技术途径。其中渐进式大直径空孔螺旋掏槽是近年出现的一种直眼掏槽新方法,它具有钻孔少、装药少、爆破效果好等优点。目前国内外对渐进式大直径空孔螺旋直眼掏槽爆破机理和参数确定的研究并不多,仅停留在简单工程应用阶段。 本研究以“渐进式大直径空孔螺旋掏槽爆破参数的研究”为题,主要从三个方面对此开展了分析研究工作。 (1)掏槽爆破中的空孔效应和岩石破碎机理的理论分析。分析了空孔的应力集中效应、自由面效应和卸压效应,渐进式螺旋掏槽爆破时岩石的破坏是由爆炸冲击波、应力波和爆生气体共同作用的结果。 (2)掏槽爆破参数确定的理论分析。系统地对渐进式大空孔螺旋掏槽的布孔数目、空孔直径、槽孔与空孔的距离、孔深、装药量和爆破延迟时间等爆破机理问题进行研究。根据不同的计算方法分析比较首爆装药孔与空孔的距离,结合后续装药孔的最优抵抗线,提出了图形分析方法来确定抵抗线和孔距,并绘制出炮孔布置图。引用小破裂角条件下的装药量计算公式,结合一般炮眼爆破所需要的每米装药量计算公式,采用动态的分析方法合理选择掏槽爆破的线装药密度。岩石爆破破碎时间是掏槽爆破微差起爆延期时间的下限,小于这一数值,微差起爆将失去应有的作用。根据柱状装药破岩等效抵抗理论,运用利文斯顿爆破漏斗理论,定量的给出了计算装药孔孔深的计算公式。并通过实际的工程算例给出了详细的爆破参数确定过程。 (3)借助ANSYS/LS-DYNA程序,以三维建模的数值模拟方式,再现了掏槽过程爆破漏斗的形成过程和形态的物理过程,装药孔先以中心空孔作为自由面形成爆破漏斗,掌子面方向作为自由面进一步加大了装药孔处围岩的破坏。从爆破漏斗形成的过程来看,靠近炸药部位的岩石属于压缩破坏,岩石表面属于拉伸破坏。并通过直观的剖面截图分析了渐进式大直径空孔螺旋掏槽成腔的全过程。


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