掏槽爆破成腔空孔效应数值模拟研究与分析 被引量：2

1

作者 陶子豪 李祥龙 +1 位作者 胡启文 王建国 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4246-4258,共13页

掏槽爆破是巷道掘进单自由面爆破的关键。为探究空孔对掏槽爆破效果的影响,基于空孔作用理论,利用有限元-粒子流耦合方法,建立单空孔掏槽爆破三维数值模型,并结合现场掏槽爆破试验结果,分析多段掏槽爆破空孔附近岩石应力分布特征,岩石... 掏槽爆破是巷道掘进单自由面爆破的关键。为探究空孔对掏槽爆破效果的影响,基于空孔作用理论,利用有限元-粒子流耦合方法,建立单空孔掏槽爆破三维数值模型,并结合现场掏槽爆破试验结果,分析多段掏槽爆破空孔附近岩石应力分布特征,岩石破碎、抛掷及槽腔成形过程对空孔响应规律。研究结果表明:空孔对近场岩石应力场的分布具有导向作用,并在空孔周围形成明显的应力集中效应,增加应力高峰值区范围,进而为后续爆破提供有利条件;岩石抛掷效果以及槽腔大小与空孔之间表现出强相关性,单空孔掏槽爆破与无空孔相比,抛掷速度提升34.7%,抛掷效率提高了10.2%,现场试验中腔体体积增加17.1%,掏槽深度增加了16.3%,但槽腔整体形状变化不明显;研究结果对实际掏槽爆破参数设计和优化提供了部分理论依据。 展开更多

关键词 空孔补偿 掏槽爆破 有限元-粒子流耦合方法 成腔规律 爆破试验

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基于FSWT算法的某露天矿山边坡爆破振动传播规律研究

2

作者 陈泓 贾皓琦 +1 位作者 黄永辉 张智宇 《矿产保护与利用》 2024年第4期29-40,共12页

为掌握露天矿山边坡在复杂条件下爆破振动信号的传播规律,以尖山磷矿边坡测得爆破振动数据为研究对象,采用频率切片小波变换技术(frequency slice wavelet transform,FSWT)、Hilbert−Huang变换(HHT)算法分析爆心距、边坡高程放大效应对... 为掌握露天矿山边坡在复杂条件下爆破振动信号的传播规律,以尖山磷矿边坡测得爆破振动数据为研究对象,采用频率切片小波变换技术(frequency slice wavelet transform,FSWT)、Hilbert−Huang变换(HHT)算法分析爆心距、边坡高程放大效应对振动波能量分布及传播规律的影响。结果表明:爆破振动波在传播距离较近时,能量上升而后会随着时间推移减小,且能量分布不密集;振动波在传播距离较远时,能量上升速度缓慢并且分布相对较集中。边坡底部振动能量主要集中在93.75~125 Hz高频率段且含有大量高频能量,顶部振动能量主要集中在0~46.87 Hz低频率段且含有大量低频能量。1972平台三号机在0~46.87 Hz频率段能量占比平均为69.45%,而一和二号机分别为51.37%、42.55%,前者相较于后两者分别提高18.08、26.9百分点。四号机爆心距比三号机更远,其低频能量大于三号机,但三号机在0~46.87 Hz频率段的能量平均占比相较于四号机提高24.32百分点,高程效应相较于爆心距的影响要更为明显,顶部相对底部高频能量表现为高程衰减效应,顶部相对底部低频能量表现为高程放大效应。 展开更多

关键词 露天矿山边坡 爆破 频率切片小波 振动传播规律 振动能量 高程效应

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小断面巷道精确延时逐孔起爆技术

3

作者 王勉 王建国 +3 位作者 马军 李进华 雷露刚 张伟 《兵工学报》 北大核心 2025年第3期243-254,共12页

数码电子雷管精确延时性能为地下小断面巷道选择逐孔起爆方式提供了条件,但孔间延期时间的选择一直是难点。基于爆破破岩及毫秒爆破理论,构建巷道逐孔起爆精确延时计算方法,采用广义离散元法数值模拟软件建立全断面三维数值模型,基于计... 数码电子雷管精确延时性能为地下小断面巷道选择逐孔起爆方式提供了条件,但孔间延期时间的选择一直是难点。基于爆破破岩及毫秒爆破理论,构建巷道逐孔起爆精确延时计算方法,采用广义离散元法数值模拟软件建立全断面三维数值模型,基于计算的延期时间进行逐孔起爆数值仿真,分析巷道断面损伤和有效应力。研究结果表明:50 ms内,掏槽孔全部起爆,孔间延时较小,应力波叠加明显,产生明显粉碎区;50 ms后,辅助孔和周边孔逐个起爆,自由面不断扩大,夹制作用减小,孔间延时增大,应力波叠加减弱,岩石破碎均匀,爆炸能量利用更充分;地下矿山巷道逐孔爆破试验效果显著,爆后无明显大块,平均块度粒径19 cm,平均炮孔利用率93.3%,精确延时逐孔起爆方法有效提高了小断面巷道的掘进效率并控制了爆破扰动。 展开更多

关键词 小断面巷道 逐孔起爆 临空面积 精确延时 广义离散元法

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延期时间对逐孔预裂爆破振动衰减规律的影响 被引量：2

4

作者 王建国 陶家龙 +1 位作者 石飞 万再春 《矿产保护与利用》 2024年第4期9-17,共9页

为了获得逐孔预裂爆破的最优延期时间,基于Ansys/LS−Dyna有限元软件,结合现场实验研究了不同延期时间下逐孔预裂爆破的振动衰减规律,为实际工程应用提供了理论依据。结果表明:与齐发起爆相比,逐孔起爆可以有效地降低质点峰值振动速度(PP... 为了获得逐孔预裂爆破的最优延期时间,基于Ansys/LS−Dyna有限元软件,结合现场实验研究了不同延期时间下逐孔预裂爆破的振动衰减规律,为实际工程应用提供了理论依据。结果表明:与齐发起爆相比,逐孔起爆可以有效地降低质点峰值振动速度(PPV),特别是预裂沟附近区域;随着延期时间的增大,萨道夫斯基公式的K值逐渐减小,而α值变化不大,当延期时间大于0.6T(T为单孔爆破振动持续时间)时,K与α的值趋于稳定,接近于单孔爆破;校正系数β与延期时间成反比,最优延期时间应为0.6T~1.0T;逐孔预裂成缝后对主爆区的减振率大于齐发预裂爆破。 展开更多

关键词 预裂爆破 逐孔起爆 延期时间 爆破振动 数值模拟

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临近胶结充填体矿房爆破装药结构及振动规律分析

5

作者 崔光久 李祥龙 +2 位作者 左庭 孙龙 陈浩 《矿产保护与利用》 2024年第4期18-28,共11页

在采用空场嗣后充填法开采矿石过程中,为降低Ⅱ步骤回采矿房爆破落矿时,爆破冲击作用对Ⅰ步骤回采后进行胶结充填的矿柱造成的损伤,通过数值模拟方法,分析了不同厚度预留矿柱下空气间隔装药及砂石间隔装药两种装药结构在爆破过程中对临... 在采用空场嗣后充填法开采矿石过程中,为降低Ⅱ步骤回采矿房爆破落矿时,爆破冲击作用对Ⅰ步骤回采后进行胶结充填的矿柱造成的损伤,通过数值模拟方法,分析了不同厚度预留矿柱下空气间隔装药及砂石间隔装药两种装药结构在爆破过程中对临近胶结充填体的损伤情况。研究结果表明,两种装药结构在爆破过程中对紧邻胶结充填体侧的保留矿体的损伤范围及胶结充填体内损伤,随保留矿体厚度的变化情况基本一致。但与砂石间隔装药结构相比,空气间隔装药结构在粉碎区耗能较低,更多能量集中于裂隙区,炸药能量分布更均衡,破岩效能更优。此外,通过现场监测爆破振动数据,结合萨道夫斯基爆破振动衰减公式,对振动监测数据进行多元线性回归。得到爆破振动在充填体中X、Y、Z三个方向衰减系数分别为2.31、1.76、2.08,且回归曲线线性相关关系强,符合矿山实际,相关衰减系数可作为控制爆破过程中最大单响药量的理论依据。研究结论为井下回采爆破参数选择提供了理论依据,对井下安全开采具有一定指导意义。 展开更多

关键词 胶结充填体 数值模拟 装药结构 爆破振动

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炮孔填塞及自动化作业研究进展

6

作者 唐文明 吴东叙 +3 位作者 鲁作且 王吉庆 朱仁宗 王建国 《采矿技术》 2024年第6期203-210,共8页

钻爆法作为当前巷道掘进和矿石开采等领域的核心手段,炮孔填塞质量直接影响爆破效果的优劣。为实现高效高质量的炮孔填塞,提高炸药能量利用率,降低环境污染以及实现炮孔填塞的自动化作业,推进爆破高效化、经济化、绿色化、智能化发展,... 钻爆法作为当前巷道掘进和矿石开采等领域的核心手段,炮孔填塞质量直接影响爆破效果的优劣。为实现高效高质量的炮孔填塞,提高炸药能量利用率,降低环境污染以及实现炮孔填塞的自动化作业,推进爆破高效化、经济化、绿色化、智能化发展,分析了炮孔填塞原理、填塞结构和填塞长度理论,提出了新的炮孔填塞材料分级体系,并综合阐述了当前炮孔自动化填塞工艺的现状及其发展趋势。结果表明,采用高效的自动化操作与优质的混合填塞材料,以及合理设计填塞结构和填塞长度,能够有效降低能源消耗,改善爆破效果。炮孔填塞自动化作业与填塞材料的协调发展是推动爆破技术进步的关键,后续研究应加强机械与填塞材料之间的适配性,促进机械物联网和智能化技术的发展,深入开展爆破理论研究以探索最佳的填塞结构、填塞长度和填塞材料,并优化现有的填塞作业流程。 展开更多

关键词 工程爆破 炮孔填塞 填塞材料 自动化填塞

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低温环境下卷装静态破碎剂的物理化学性能

7

作者 刘玉法 齐文超 +2 位作者 梁潇 冉秋硕 刘磊 《爆破器材》 北大核心 2025年第2期29-35,43,共8页

为揭示不同煅烧温度和恒温时间对低温环境下卷装静态破碎剂中氧化钙CaO的物理化学性能的影响,利用KRX-17B型马弗炉高温真空煅烧制备CaO熟料,使用扫描电子显微镜观察CaO熟料微观形态,通过外管法测试低温环境下破碎剂膨胀压的动态变化,并... 为揭示不同煅烧温度和恒温时间对低温环境下卷装静态破碎剂中氧化钙CaO的物理化学性能的影响,利用KRX-17B型马弗炉高温真空煅烧制备CaO熟料,使用扫描电子显微镜观察CaO熟料微观形态,通过外管法测试低温环境下破碎剂膨胀压的动态变化,并基于多因素多水平正交试验优化了静态破碎剂配方。优选的低温环境(-5~20℃)卷装静态破碎剂配方(质量分数)为:75%CaO,8%P.O 42.5水泥,6%钠基膨润土,2%CaCl_(2),2%石膏,1%减水剂,6%粉煤灰。结果表明:煅烧温度较低,会导致CaO熟料多孔隙和间隙,水化反应较快;煅烧温度过高,会使熟料孔隙收缩、间隙减少,熟料微观形态逐渐向致密状态演变;控制煅烧温度不变,恒温时间越久的CaO熟料活性越低。环境温度从-5℃增加到0℃时,膨胀压增幅较缓;当环境温度从0℃增加到20℃时,破碎剂的峰值膨胀压增幅较明显。 展开更多

关键词 氧化钙 卷装静态破碎剂 高温真空煅烧 环境温度 物化性能

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不同赋存深度下两种岩石动力学特性对比研究

8

作者 武永博 李祥龙 +2 位作者 王建国 赵泽虎 袁芝斌 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2023年第5期57-63,共7页

根据大红山铜矿不同赋存深度下地应力监测结果,借助分离式霍普金森压杆装置(SHPB)进行三维动静组合加载试验,得到了两种矿岩在不同赋存深度下的强度和能量特性;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出... 根据大红山铜矿不同赋存深度下地应力监测结果,借助分离式霍普金森压杆装置(SHPB)进行三维动静组合加载试验,得到了两种矿岩在不同赋存深度下的强度和能量特性;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数;最后分析了分形维数D赋存深度之间的关系。研究表明:两种矿岩均随赋存深度的增大而增大,两者满足呈线性相关关系,且黑云母片岩的增长速率高于白云石大理岩。两种矿岩的吸收能、反射能随着赋存深度的增大呈降低趋势,而透射能逐渐增加。赋存深度越大,岩石破碎程度越高,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足线性关系,且白云石大理岩的增长速率高于黑云母片岩。基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D,发现岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律,岩石赋存深度越大,破碎程度越大,且分形维数与赋存深度之间呈线性降低关系。 展开更多

关键词 三维动静组合加载 吸收能密度 分形维数 动态破碎

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深埋安山岩动态力学特性及破碎特征

9

作者 赵泽虎 李祥龙 +2 位作者 乔登攀 胡启文 王建国 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期167-178,共12页

随着开采深度的增加,岩石力学参数随之发生改变,支护方式也应随之适时调整。为准确掌握基建矿山的岩石动态力学性能,以Jama铜矿的主要围岩安山岩为研究对象,开展了不同加载速度下的常规单轴霍普金森压杆(SHPB)试验,得到了安山岩的动态... 随着开采深度的增加,岩石力学参数随之发生改变,支护方式也应随之适时调整。为准确掌握基建矿山的岩石动态力学性能,以Jama铜矿的主要围岩安山岩为研究对象,开展了不同加载速度下的常规单轴霍普金森压杆(SHPB)试验,得到了安山岩的动态力学参数及破坏特征,并基于断裂力学理论,构建了考虑应变率的平均块度预测模型,并对冲击破碎后的碎块进行扫描电镜分析。试验结果表明:安山岩的动态压缩应力-应变曲线可分为4个阶段,压密阶段较静态曲线表现不明显。随应变率的提高,动态峰值强度及动态强度因子均呈线性增大趋势,单位体积吸能密度和质量破碎能耗均呈二次多项式规律的增长趋势;随新增比表面积的增大,吸能密度呈线性增大;预测模型理论值与试验值高度吻合;不同冲击速度下试件多以沿晶破坏为主,断口形貌较为复杂,相同放大倍数下随冲击载荷的增加,细观分形维数D_(e)呈线性正相关,可为后期自然崩落法底部结构爆破参数优化及工程应用提供一定的参考。 展开更多

关键词 安山岩 动态力学特性 分形维数 断口形貌 块度预测模型

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露天矿山台阶松动爆破延时时间优化与效果评价

10

作者 李昊明 李祥龙 +3 位作者 王建国 胡涛 周宇 陈浩 《工程爆破》 2025年第2期98-105,168,共9页

工业电子雷管延时精度高,可构建特定起爆网路,但受现场复杂环境影响,理论最优延时时间需大量试验验证,且爆后效果缺乏适用性强的分析手段。为此以矿山细砂岩台阶松动爆破区域为研究对象,采用数值模拟分析三角布孔区岩石在不同延时时间... 工业电子雷管延时精度高,可构建特定起爆网路,但受现场复杂环境影响,理论最优延时时间需大量试验验证,且爆后效果缺乏适用性强的分析手段。为此以矿山细砂岩台阶松动爆破区域为研究对象,采用数值模拟分析三角布孔区岩石在不同延时时间下的破坏规律,确定合理延时时间,并依据模拟结果开展现场爆破试验,通过无人机航拍及三维建模技术定量分析爆堆形态与岩石块度分布特征。结果表明延时时间可显著影响岩石破碎效果与应力波叠加效应,孔排间延时时间采用42 ms×65 ms时,岩石块度均匀性有效提升,爆堆更加集中,能有效改善细砂岩台阶爆破效果。 展开更多

关键词 工业电子雷管 延时时间 松动爆破 爆堆形态 爆破块度

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静态破碎剂的配方优化设计与水化反应分析 被引量：5

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作者 杜光钢 董立哲 +1 位作者 李祥龙 刘磊 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期32-38,44,共8页

为探究各组分含量变化对静态破碎剂水化反应速率的影响,确定静态破碎剂各组分的最优配比,基于单因素多水平试验,运用正交试验对静态破碎剂进行配方优化。进行了静态破碎剂水化反应速率分析和混凝土破碎验证试验。试验结果表明:静态破碎... 为探究各组分含量变化对静态破碎剂水化反应速率的影响,确定静态破碎剂各组分的最优配比,基于单因素多水平试验,运用正交试验对静态破碎剂进行配方优化。进行了静态破碎剂水化反应速率分析和混凝土破碎验证试验。试验结果表明:静态破碎剂各组分质量分数区间为氧化钙70%80%、P.O 42.5水泥(水泥)8%12%、硫酸钙(石膏)2%4%、钠基膨润土3%7%;不足100%部分中,除1%减水剂外,由粉煤灰作为填充剂补充。确定静态破碎剂最优配方(质量分数)为氧化钙73%、水泥10%、石膏5%、钠基膨润土6%、减水剂1%、粉煤灰5%。配方优化后,自制静态破碎剂的混凝土破碎效果优于商用静态破碎剂。 展开更多

关键词 静态破碎剂 配方优化 水化反应 反应速率 膨胀压

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冲击荷载下含铜矿岩能量耗散的数值模拟

12

作者 左庭 李祥龙 +5 位作者 王建国 胡启文 陶子豪 胡涛 章彬彬 宋家旺 《爆炸与冲击》 2025年第5期74-87,共14页

为了研究冲击荷载作用下含铜矿岩的破碎块度与能量耗散关系,借助分离式霍普金森压杆试验装置,分析不同冲击荷载下含铜凝灰岩的力学特性及能量传递规律,结合分形理论构建耗散能与矿岩破碎块度之间的关系;同时,基于有限离散元方法(finite ... 为了研究冲击荷载作用下含铜矿岩的破碎块度与能量耗散关系,借助分离式霍普金森压杆试验装置,分析不同冲击荷载下含铜凝灰岩的力学特性及能量传递规律,结合分形理论构建耗散能与矿岩破碎块度之间的关系;同时,基于有限离散元方法(finite discrete element method,FDEM)模拟矿岩的裂纹扩展行为。结果表明:随着入射能的增加,透射能、耗散能、反射能三者的能量分布规律基本保持一致,即透射能、耗散能、反射能依次减小;根据耗散能的不同,碎石块度分布也呈现出明显的差异性。当耗散能由19.52 J增加至105.72 J时,矿岩的平均块度从27.98 mm降低至16.94 mm,分形维数提升了26.43%,表明耗散能越高,矿岩的宏观破碎程度越剧烈,破碎块度的数目越多,碎块粒径越小,均匀性越好;随着冲击荷载的增大,裂纹起裂时间缩短,拉伸裂纹数量占总裂纹数量的比重提高。FDEM数值计算方法的应用可为深入解析岩石断裂破坏特性提供新的思路。 展开更多

关键词 分离式霍普金森压杆 含铜矿岩 破碎块度 分形维数 能量耗散 有限离散元

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