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采场外廓控制爆破技术研究及应用

黄治成  
【摘要】:采场外廓控制爆破主要采用预裂爆破和光面爆破技术。采用采场外廓控制爆破技术能保证开挖面光滑平整,减小围岩爆破累积效应;使围岩稳定性受爆破扰动的程度较低,从而提高爆破施工的质量,实现更安全、经济和科学的爆破开挖。 本文首先从工程中预裂爆破和光面爆破技术的运用论述了采场外廓控制爆破技术的研究现状,接着阐述了岩石控制爆破理论和预裂缝成缝机理的研究。从动力学的角度分析矿岩的爆破破碎,定性解释矿岩的爆破破碎过程,定量计算出矿岩的爆破破坏范围。为保护采场外廓岩石稳定性和选定控制爆破参数提供理论依据。 在全面分析控制爆破参数理论计算和经验选取的基础上,求出了空气不耦合装药爆破时孔壁初始冲击压力和保证孔壁岩石不被冲击压坏的最小不耦合系数等理论值;提出了不耦合装药时求解体积最佳波阻抗的计算公式,研究提出了采场外廓控制爆破的方法。 通过岩石力学实验得到了试验采场上下盘岩体及矿体的多项物理力学参数,利用1 stopt软件拟合出2#岩石乳化炸药JWL状态方程的各个参数;在此基础上通过五组预裂爆破效果好的参数拟合出试验采场预裂爆破线装药密度公式。 利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了耦合装药和不耦合装药对比模型,耦合装药孔壁单元最小主应力峰值为不耦合装药孔壁对应单元峰值的3.344倍。说明采用不耦合装药的预裂爆破技术能有效地减低炸药对孔壁的作用力,减小保留岩体的损伤,有利于采场外廓的安全与稳定性。通过预裂爆破成缝数值模拟过程的研究发现预裂缝裂隙是先从孔壁开始发展,而不是应力波干涉理论认为的裂缝从中点首先产生,并向两孔发展。 设计了采场外廓控制爆破的方案,工程实践表明巷道掘进和扩帮控制爆破取得了良好的效果。通过第一次中深孔控制爆破效果分析,提出了改进措施;第二次控制爆破效果明显优于第一次。


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