中深孔孔口空腔装药技术的研究及其运用

摘要

国内外很多学者提出孔口空腔装药具有减小孔口大块、破碎块度均匀、容易控制飞石、降低噪音等优点，但是对于这项新技术的理论研究仅仅处于探索阶段，基本上处于试验阶段，本课题以爆炸动力学为基础对孔口空腔装药进行理论探索，并借助计算机模拟软件和现场试验的方法对理论研究结果加于验证。
　　 理论上分析了孔口空腔装药的破岩机理，利用爆炸动力学等爆破理论，分析空腔装药时孔壁峰值及爆破作用时间大小，得出空腔装药能降低孔壁峰值，使得粉碎区减小，降低了爆破能量在粉碎区的消耗，增加了爆破作用时间:并理论分析确定了合理的空气层比例，得出在中深孔梯段爆破中，孔口空腔装药在空气层厚度为13％-28％时取得比较好的效果；并根据炮孔堵塞作用原理，分析修正了合理堵塞长度的计算公式，为优化间隔装药的爆破参数提供有力依据。
　　 数值模拟方面，为客观再现孔口空腔装药爆破应力波的传播全过程、验证理论分析孔口空腔装药的可行性以及理论分析得出的爆破参数的合理性，利用了大型通用有限元计算软件-ANSYS/LS-DANY软件对耦合装药结构和孔口空气间隔装药不同比例空气层下间隔装药的爆破作用过程进行了数值模拟，验证了孔口空腔装药中空气层比例在13％-28％时爆破效果较好，随着空气层比例增加或者减小孔口有效应力将变小，模拟结论和理论推导结果相符合，验证了理论分析的正确性。
　　 现场试验方面，根据理论计算和数值模拟的结果进行爆破参数优化，在黄麦岭磷化工公司露天矿进行现场对比试验，对两种岩性，即矿石和废石常规爆破与孔口空腔装药爆破的效果进行了比较和分析，实验表明:运用孔口空气间隔装药，废石的大块率由1.54％降低到0.53％，矿石的大块率由1.28％降低到0.54％，取得非常理想的效果，由此试验验证孔口空腔装药的合理性与优越性。
　　 本课题对孔口空腔药技术的研究，为爆破工程实践中爆炸能量的有效利用及控制和装药结构的合理优化提供了可靠的理论依据，并为孔口空腔装药参数优化提供依据，具有一定的指导意义和应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章：绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外装药结构研究及应用现状

1.2.1 国外研究及应用现状

1.2.2 国内研究及应用现状

1.3 国内外爆破理论模型的研究现状

1.4 本论文研究的主要内容及意义

1.4.1 本论文研究的主要内容

1.4.2 本论文研究的目的和意义

第二章：孔口空腔装药技术理论及参数研究

2.1 一般破岩机理

2.2 空腔装药机理

2.3 不同装药结构应力比较

2.3.1 耦合装药孔壁峰值压力

2.3.2 孔口空腔装药孔壁峰值压力

2.3.3 应力波作用时间比较

2.4 孔口空腔装药理论模型分析求解

2.5 合理的空气层比例确定研究

2.6 空腔装药时堵塞长度确定研究

2.6.1 炮孔堵塞的作用机理

2.6.2 堵塞长度的确定

2.7 本章小结

第三章 孔口空腔装药爆破数值模拟

3.1 模拟软件概述

3.2 ANSYS/LS-DYNA求解过程

3.3 有限元模型的建立

3.3.1 单元类型选取

3.3.2 岩石材料模型

3.3.3 岩石屈服条件

3.3.4 炸药材料模型

3.3.5 空气材料模型

3.3.6 有限元模型建立

3.4 模拟结果

3.4.1 耦合装药爆破模拟结果

3.4.2 孔口空腔装药模拟结果

3.4.3 模拟结果分析

3.5 本章小结

第四章：工程实例分析

4.1 试验地概况

4.2 爆破参数的选择

4.2.1 部分爆破参数的选取

4.2.2 空腔间隔层厚度，堵塞长度

4.2.3 装药量与炸药单耗计算

4.2.4 起爆网路

4.3 现场施工

4.3.1 药柱高度的确定

4.3.2 堵塞长度的确定

4.4 爆破效果分析

4.4.1 爆破效果对比分析

4.4.1 开挖效果对比分析

4.5 本章小结

第五章：结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

硕士研究生在学期间公开发表的学术论文

致 谢