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岩粉对混装乳化炸药物理性能及爆破效果的影响研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 研究目的及研究意义

1.3 现场混装乳化炸药技术概况及其发展

1.3.1 现场混装乳化炸药技术的发展

1.3.2 现场混装乳化炸药技术国内外应用概况

1.4 国内外研究现状

1.5 研究内容

1.6 研究方法与技术路线

1.7 创新点

第2章 乳化炸药现场混装技术研究及应用

2.1 生产线地址、自然概况及工程概况

2.1.1 生产线地址

2.1.2 自然概况

2.1.3 工程概况

2.2 现场混装乳化炸药的生产工艺流程

2.2.1 生产工序

2.2.2 生产的自动化控制

2.3 现场混装乳化炸药的成份比例

2.4 现场混装乳化炸药的理化特性

2.4.1 物理形态

2.4.2 炸药密度和其影响要素

2.4.3 炸药的流变性

2.4.4 防水特性

2.5 现场混装乳化炸药的爆炸特性

2.6 现场混装乳化炸药的相关爆破技术

2.6.1 乳化炸药起爆技术

2.6.2 乳化炸药不耦合装药技术

2.6.3 现场混装乳化炸药含水炮孔爆破分析

2.7 乳化炸药现场混装技术优势

2.7.1 生产操作的安全性得到有效提升

2.7.2 装药工作效率得到有效提高

2.7.3 装药过程实现连续性操作

2.7.4 爆破成本得到有效降低

第3章 岩粉与混装乳化炸药混合实验

3.1 实验原理及目的

3.2 可选实验仪器设备和材料

3.3 实验方案及过程

3.3.1 混装乳化炸药与不同质量比例岩粉混合试验

3.3.2 岩粉颗粒混合后的乳化炸药起爆能力测试试验

3.3.3 岩粉在无水炮孔内乳化炸药中的侵入试验

第4章 岩粉在乳化炸药中的侵入过程数值模拟

4.1 流体力学基本方程

4.1.1 现场混装乳化炸药流体本构方程

4.1.2 基本控制方程

4.1.3 固液两相混合模型

4.2 数值模拟技术方法

4.2.1 FLUENT软件概述

4.2.2 控制方程表达式的离散方式

4.2.3 离散格式和求解方式

4.3 岩粉堵塞几何模型与网格设计

4.4 岩粉颗粒侵入模拟结果与分析

4.4.1 不同岩粉颗粒质量比例模拟结果

4.2.2 不同岩粉冲击速度模拟结果

4.4.3 不同岩粉颗粒密度侵入过程模拟结果

4.4.4 不同岩粉颗粒大小侵入过程模拟结果

第5章 岩粉颗粒对混装乳化炸药爆破效果的影响

5.1 露天台阶爆破实例概况

5.1.1 南泥湖露天钼矿概况

5.1.2 5.05东区1345台阶北部爆破工程简介

5.1.3 5.19东区1345台阶中部爆破工程简介

5.2 爆破工程实例分析

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 不足与展望

附表 5-1装药量表

附表 5-2装药量表

致谢

参考文献

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摘要

针对矿山爆破工程中,采用现场混装乳化炸药进行装药,并进行岩粉直接堵塞炮孔,存在岩粉颗粒侵入炸药内部并与炸药相互混合的情况,对堵塞过程中岩粉侵入以及与炸药混合模式进行实验分析、数值模拟以及工程爆破实践验证,研究岩粉颗粒不同参数对炸药的物理性能影响。主要研究内容及结果为以下几个方面:
   (1)混合试验结果表明,不同的岩粉颗粒密度以及混入炸药内部岩粉质量比例不同对炸药的影响程度也不同。具体表现为密度增大,对炸药的影响程度增大;而对于同一密度岩粉颗粒,随着混入炸药质量比例增大,对炸药影响也逐渐增大。分析可知,由于岩粉颗粒破坏了乳化炸药内部敏化气泡的分布与结构,使得炸药油包水结构不能够稳定存在,即造成炸药破乳,严重影响其爆炸性能。随着时间的增加,炸药温度降低,其内部硝酸铵结晶水就会析出硝酸铵晶体,炸药彻底失去爆炸性能。
   (2) PVC管中模拟炮孔堵塞模拟结果表明,由于其自身重力或者在接触炸药表面时具有一定的冲击速度下,岩粉颗粒不同程度的侵入炸药内部。随着时间推移,堵塞0.5m岩粉下沉约4.5cm~23cm;堵塞1m岩粉下沉约10cm~33cm。
   (3)利用数值模拟得出的结果显示,不同岩粉量、对炸药液面的冲击速度、岩粉颗粒密度以及颗粒直径的变化,导致混入炸药内部的岩粉深度以及与岩粉混合的模式也不一样。岩粉颗粒侵入炸药内部深度随着不同岩粉量、对炸药液面的冲击速度、岩粉颗粒密度的增加而增加,岩粉颗粒与炸药混合程度越大,而;而随着颗粒直径增大,颗粒侵入炸药深度变化不是很大,但是颗粒与炸药混合程度以及混合密度随着颗粒直径增大不断减小。
   (4)通过对两次工程爆破实践进行对比以及爆破效果数据统计分析,验证得出,在1345台阶北部中岩粉颗粒直接与炸药接触混合,最终的爆破相关显示,孔口上部爆破效果明显较差,大块率统计数据为6.82%。而在台阶中部进行堵塞炮孔前采取将炸药与岩粉颗粒隔离措施,爆破效果与北部爆破结果对比具有明显的优势,其大块率统计为4.03%。

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