露天矿精细爆破最优微差间隔时间模拟研究

论文摘要

微差爆破技术是现代露天矿爆破最主要的技术之一,在提高岩石破碎效率,降低爆破振动影响等方面具有关键性的作用。本文在现代爆破理论的基础上,对露天矿微差爆破技术的作用原理、合理微差间隔时间的选取进行一些深入的分析。从基本理论和数值模拟两个方面对微差爆破问题展开了研究。理论上,首先对微差爆破技术的研究历史及国内外的研究现状进行了阐述。从岩石的本构关系出发,深入研究了岩石强度准则的确定方法,然后分析岩石在爆炸载荷下的破坏形式,主要探讨应力波作用区岩体的的破碎机理,同时对影响爆破效果的因素进行了分析。数值模拟中,以显示动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA为模拟工具,详细计算了平面模型在单自由面条件下,双孔微差爆破时岩体动态应力分布和变化规律,主要研究孔网参数的变化和微差间隔时间对爆破效果的影响。建立一系列计算模型,改变微差时间、孔网参数,通过对数值模拟结果的分析、比较,得出了不同参数组合条件下模型特征点的应力分布特征,通过对最不利破碎点应力峰值与岩石的抗拉强度对比分析,寻找出不同岩种的合理的微差间隔时间和孔网参数。本论文为露天矿山应用精细爆破技术提供了新的实践思路,为微差爆破设计提供了理论指导和技术支持,本论文成果具有一定的实用性、创新性、先进性及推广应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 问题的提出及研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 爆破的数值模拟
• 1.5 论文研究的目的与内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 岩石的爆破破碎机理
• 2.1 岩石的本构关系
• 2.1.1 单轴应力条件下岩石的应力应变关系
• 2.1.2 三轴应力下岩石的变形特征
• 2.2 岩石的破坏形式
• 2.3 岩石的变形性质
• 2.3.1 岩石的变形特性
• 2.3.2 岩石的变形指标
• 2.4 岩石的强度与强度准则
• 2.4.1 强度准则
• 2.5 岩石中的应力波
• 2.5.1 应力波的传播特性
• 2.5.2 应力波作用区岩体的的破碎机理
• 2.6 本章小结
• 第3章 微差爆破的作用原理和微差时间的选取
• 3.1 微差爆破的作用原理
• 3.1.1 应力叠加原理
• 3.1.2 自由面反射原理
• 3.1.3 增强碰撞原理
• 3.1.4 降震原理
• 3.2 合理微差时间的选择
• 3.2.1 按应力波叠加原则
• 3.2.2 按新自由面原则
• 3.2.3 按增强碰撞原理
• 3.2.4 按地震波干扰降震原理
• 3.3 合理微差时间选取的几点认识
• 3.4 本章小结
• 第4章 微差爆破数值模拟的分析基础与步骤
• 4.1 爆破数值模拟的意义
• 4.2 有限单元法的基本原理
• 4.3 数值模拟的几种算法[38]
• 4.4 ANSYS/LS DYNA 程序简介
• 4.5 ANSYS/LS DYNA 模拟的基本原理
• 4.5.1 控制方程
• 4.5.2 ANSYS/LS DYNA 的基本流程
• 4.6 本章小结
• 第5章 微差爆破的数值模拟与结果分析
• 5.1 爆炸过程模拟的几种方法
• 5.2 材料模型和状态方程
• 5.3 数值模型的建立及参数的确定
• 5.4 模拟拾取计算点分析
• 5.5 计算结果与分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢