基于导向孔作用的成缝爆破孔网参数确定

论文摘要

成缝爆破(光面和预裂爆破)是一项在生产实践中发展起来的爆破技术,能够得到平整的岩石开挖面和井巷轮廓线,提高石材开采的成材率。同时能降低巷道围岩受损伤程度,以便提高其稳定性,但是由于岩石的性质相当复杂,各种裂隙、节理发育,并且由于炸药的“三高”特性,给理论计算和现场实验带来了许多困难。在成缝爆破中,相邻炮孔之间互为导向孔,当炸药爆炸时,导向孔的存在改变了炮孔边缘的应力分布,使得裂缝在炮孔连线方向得以扩展、贯通。本文对导向孔的作用做了详细的理论分析,并且导出了可供计算成缝爆破的理论公式。本文首先对成缝爆破机理进行了浅析,在充分考虑导向孔作用的基础上,确定了主要的爆破参数。通过理论与实践彼此验证、补充和完善,对成缝爆破理论有了更深一步的了解。本文基于爆炸动力学、弹性力学等基础力学理论,从宏观上对岩石导向裂隙的形成、裂缝尖端的起裂、扩展、贯通进行了研究,以及对不耦合系数和炮孔间距的设计进行了理论阐述和分析,并在一定假设的前提下,推导出了装药轴向不耦合系数的、炮孔间距和光爆层厚度的计算表达式。在理论分析的基础上得出的爆破参数,并与现场实践进行对比,结果表明二者具有基本一致性,从而验证了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的依据和意义
• 1.2 成缝爆破研究现状概述
• 1.3 岩石爆破理论模型发展阶段及其局限性
• 1.3.1 弹性理论阶段
• 1.3.2 断裂理论阶段
• 1.3.3 损伤理论阶段
• 1.4 爆破损伤模型的研究现状
• 1.4.1 裂纹密度
• 1.4.2 分形维数
• 1.4.3 声波速度
• 1.5 研究内容和方法
• 第二章 导向孔作用分析及孔网参数确定
• 2.1 爆破成缝机理
• 2.2 炮孔内准静态压力
• 2.3 导向孔作用
• 2.4 起裂方向
• 2.5 孔网参数的确定
• 2.5.1 不耦合系数的计算
• 2.5.2 在爆炸应力波的作用下初始裂纹长度的确定
• 2.5.3 孔距的确定
• 2.5.4 光爆层厚度的确定
• 2.6 本章小结
• 第三章 影响爆破成缝的因素及其爆破参数设计确定
• 3.1 影响岩石爆破性的因素
• 3.1.1 岩石的结构（组分）、内聚力和裂隙性对岩石爆破性的影响
• 3.1.2 岩石容重、孔隙度和碎胀性对岩石爆破性的影响
• 3.1.3 岩石弹性、塑性、脆性和岩石强度对岩石爆破性的影响
• 3.2 影响成缝爆破的因素
• 3.2.1 岩石性质
• 3.2.2 地质条件
• 3.2.3 岩体初始应力
• 3.2.4 炸药性质
• 3.2.5 钻孔的孔径
• 3.2.6 周边爆破参数对周边爆破效果的影响
• 3.2.7 施工偏差对成缝爆破效果的影响
• 3.3 减少井巷超挖、提高爆破效果的措施
• 3.3.1 适当缩小炮孔间距
• 3.3.2 采用定向断裂爆破技术
• 3.3.3 考虑岩石损伤对光面爆破参数的影响
• 3.3.4 精心设计爆破参数
• 3.3.5 确保施工质量
• 3.4 选取爆破参数设计的原则
• 第四章 成缝爆破应用现状及发展方向
• 4.1 国内外预裂爆破应用现状
• 4.1.1 国内露天矿山邻近边帮预裂爆破现状
• 4.1.2 国外露天矿靠帮控制爆破的现状
• 4.1.3 国内外邻近边帮控制爆破的发展方向
• 4.2 光面爆破的发展动向及展望
• 4.2.1 光面爆破的发展动向
• 4.2.2 光面爆破发展展望
• 4.2.3 光面爆破的应用范围
• 4.2.4 国内外常用的爆破参数
• 第五章 工程应用
• 5.1 工程应用——露天矿山预裂爆破
• 5.1.1 矿山概况
• 5.1.2 问题的提出
• 5.1.3 预裂爆破理论计算
• 5.2 工程应用——地下矿山光面爆破
• 5.2.1 工程概况
• 5.2.2 光面爆破理论计算
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢