不掏槽掘进爆破机理的探讨.pdf

第 2 1 卷第 3期 2 0 0 1年 9月 淮 南 工 业 学 院 学 报 J OURNAL OF HUAI NAN I NS TI TUTE OF TEC HNOL OGY Vo 1 ．2 1 Ng_ ．3 SEP．2 0 01 不掏槽掘进爆破机理 的探讨 颜事 龙 ， 王烈传。 ， 王 昌建 1 ．淮南工 业学院化学 工程系 ， 安徽淮南2 3 2 0 0 1 ； 2 ．惟南矿业集团新庄 孜矿 安徽淮南 2 3 2 0 0 1 摘要 对不掏槽掘进曝破的理论研究可知 ， 不掏槽掘进爆破主要降低 j岩石抗爆能力， 改变 了 自由面形 成 方 向和过 程 ， 减小 了岩 石 的 夹 制作 用 ， 装 药爆 炸 后的 比 冲 量沿炮 孔 更加 均 匀 分 布 。 因此 ， 不掏槽 掘进 爆破 从理论 上优 于掏槽 爆破 关键词 群桂状药包同段起爆} 孔内微差 孔内分段 中图分类号 T D 2 3 6 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 - 0 9 3 2 2 0 0 1 0 3 0 0 3 6 0 4 循 笛 呈 嚣 募 菜 霉 薹 不掏槽掘进爆破是工作面上 除周边孔 以外 行分段破岩 、 抛掷 ， 以达到井巷掘进 的目的 。 采用均匀布孔 、 均匀装药 见图 1 ， 在孔间是 群柱 1 周边孔2一炸药3 炮泥 图 l 井巷不掏槽爆破原理图 2 不掏槽爆破机理分析 2 ． 1 冲击波 、 应力波与爆生气体作用理论 不掏槽爆 破在平行于工作面方 向是群柱状药 包同段起爆 。 由于无论使用何种同一 起爆材料和炸 药进行群挂状药包同段起爆 ． 虽为瞬时完成， 但起 爆和完成全部药柱爆破的时间， 却受到炮孔排列的 几何参数、 各种爆破材料额定爆速误差、 起爆线路 敷设工艺、 装药结构和孔深等 ～ 。 系列因素的制约 ， 呈现时间上的短微差过程 要准确捕捉何孔先行起 爆和完成爆破 ， 还是 比较 困难的 ， 可以认 为是一随 机微差爆破过程。作者根据这一特性归纳如下 1 交替叠加的强冲击波和强 应力波 柱状 药 包 的爆轰 压力 药柱 为轴 心急速 作径 向传播 ， 由 于炮孔与炮孔之间存在的随机微差， 导致炮孔的破 收稿 日期 2 0 0 1 0 B ～1 6 作者简介 鳜事龙 1 9 ； 8 ． 男 安徽淮南 教授． 博士 事爆炸技术教学与再研工作 36 维普资讯 颜 事龙等 不掏槽掘进爆破机理 的探讨 第 3 期 碎 区甚至破碎区 外 的矿岩受到长时间的持续交 替叠加的强烈冲击波的压碎作用， 产生径 向裂缝并 在与炮孔垂直的平面上相互贯通 以后转变为与矿 岩相匹配较稳定波速传播的应力波 ， 应力波在岩层 中激起纵波和横波， 使同段起爆的炮孔之间的岩层 受到多向的压缩 、 拉伸和剪切力作用 。相邻炮孔之 间应力波相遇形成叠加应力， 使岩层产生了纵横交 错的 由应力波引起的切割面， 产生裂缝。 2 在应力波继续传播的同时 ， 作用时间较长 的高 压膨胀气体 ， 随即渗入到前动压形成的裂 缝 中， 起尖劈作用 有效地加密和发展了裂缝 。 2 ． 2 改变了岩石的抗爆力 对于井巷掘进爆破来说， 柱状装药岩石的抗爆 力 ，分布特 点是随炮孔深度 ， ． 的增加而增大 但 2 “t h／ A 不呈线性关系口 ] 。柱状装筠的破岩能力 ，是不 随 炮孔深度改变。孔内分段装药微差爆破 ． 因前段爆 后给后段创造新的 自由面 ， 导致岩石抗爆力重瓤分 布。如图 2所示， B 、 c分别表示前后分段底部所在 的平面。连续装药单次起爆 时． 孔底最大抗爆力为 ，远大于破岩能力 F 但分段微差起爆时， 由于新 自由面的形成 ， 抗爆力发生变化 ， 孔底最大抗爆力 减少 ， 如果孔深台理 ， 使 与 F基本相接近 ， 就能 达到最佳爆破效果。 因此 ， 在 同样炮孔深度 ， 同等装 药情况下， 孔内微差爆破可提高破岩效果 ， 减少甚 至消除残孔， 同时由于破岩能力与抗爆力匹配关系 的改变 ， 使得有更多的爆破能量用于破碎岩石 。 2 ． 3 减小了岩石的夹制作用 』c ， ， ／ ， ， ／ F j t／ M ， c ／ B C A 1 ． } B C 1 ． m a b a 连续装药起爆时的情况b 分段 徽差 起爆时 的情 况 图 2 岩石抗爆力沿 L 探方 向的变化 在分段微差爆破中， 由自由面反射为拉伸波能 的夹制作用减小． 提高爆破效果。 量 的延伸深度 ， ． 与单次起爆爆区宽度 B 即除 2 ． 4 改变 了自由面的形成方式 周边孔外的爆区面积 成正比， 即 对于常用的掏槽爆破来说 ， 自由面首先 自中心 L KB 1j r 式中， K为夹制系数 K 一暑 2 K 越大 ， 岩石夹制作用越大， 爆破效果越差 ； 反之 ， K 越小， 岩石夹制作用越小 ， 爆破效果越好。 在井 巷不掏槽 爆破中 ． 孔 内采用分段微 差起 爆 ， 前段先爆 为后段提供 自由面。将岩体沿炮孔方 向分成两段微差爆破 ， 前后段长度为 L ．和 ， ． ， ． ， ， ． 均小于 ， ． 。此时前后段岩体的夹制系数为 K1 L1 ／ B 3 K 2 L ／ B 4 对于掏槽爆破掏槽孔来说 ， 其夹制系数为 K。 L／ B 5 式中 B 为掏槽爆破单次起爆的爆 区面积 如掏槽 区面 积 。 由于 ， ． 1 、 L2 ， ． ， B B， 则 K_ 、 K K 3 因此 分段微差爆破 ， 减小岩体的夹制系数 ， 从而使岩体 I 一 ． 立i i ． 一 图 3 掏 槽爆破 自由面形成顺序图 由面的数 目由晟初的单 自由面增加为掏槽孔爆 破 后的二个 自由面 。因此， 掏槽孔的爆破好坏直接影 响 自由面的形成 。掏槽不好， 爆破效果差 3 7 维普资讯 淮 南 工 业 学 院 学 报 2 0 0 1年第 2 1 卷 不掏槽爆破 ， 从 自由面运动方 向J 二 改变了 自中 面 图 4 不掏槽爆破 自由面形成 图 心向四周 的自由面移动 ， 同时也改变 了利用槽腔作 为补偿空间的缺陷 。而是将整个岩体分为前后两 段 ， 先爆药包对岩体 的破坏和抛掷 ， 使岩石在空间 上产生位移， 为后段爆破创遗新 自由面和更多的或 大或小的裂隙辅助 自由面 见图 4 。卷体上来说 ， 自由面的个数没增加， 但是单次爆破自由面扩大到 整个掌子面． 使岩石夹制作用大大减小 由 K， J ／ B； ， J 一定时， B增大 ， K 减小 ， 有利于爆破。 2 ． 5 改变了装药结构并减少大块率 见图 5 Xf l l 1 间隔装药2 一连续装药 圈 5 掏槽连续装药和不掏槽分段装药的 比冲量沿炮孔全 K的分布图 图 5巾横坐标 为炮孔任一截 面至炮眼底部距 离 z与炮眼比度 厶 的 比值 。纵坐标为任一截面 比 冲量 J与炮孔底部的比冲量 的比值 。在掏槽连 续装药情况下 ， 孔底比冲量比孔 口比冲量高 由于 比冲量沿炮眼全长分布不均 ， 会使爆破块度不匀并 大块率增加 ； 采用不掏槽爆破分段装药 ， 孔底 比冲 量相对减小 ， 而孔 口比冲量相对增大 见阿 5曲线 1 ， 使比冲量沿炮孔全长分布趋于均匀 ， 故能改善 块度质量并减小大块率。 3 结论和建议 井巷不掏槽爆破是工 作面上 除周边孔外 采 用均匀布孔 、 均匀装药 ， 在孔间群柱状药包同段起 爆， 由于炮孔与炮孔之间存在着随机微 差， 在岩体 内形成持续交替叠加的强冲击波和强应力渡， 使岩 层受到多向的压缩、 拉伸和剪切力作用， 同时在高 压膨胀气体的渗透和尖劈作用下， 对岩体进行破碎 和抛掷。 在孔内利用微差爆破原理按 一 定的微差间 隔分段顺序起爆， 从时间上分段微差能充分利用先 爆药包爆破的残余应力 ， 增强爆破作用 从空间上 先爆药包对岩体的破坏和抛掷 ， 使岩石在空间上产 生位移， 为后段爆破刨造新自由面和更多的或大或 小的裂隙辅助 自由面 。 更为重要 的是导致岩石抗爆 力沿孔深方向重新分布， 减小 了被爆岩体的夹制作 用 ， 改变了自由面的形成方式 ， 使炸药的比冲量沿 炮孔方向分布更合理。 井巷不掏槽爆破是一 一 种新 的井巷掘进爆破方 法 ， 需 进一 步 加强 研 究 ， 便在 井 巷爆 破工 程 中 应 用， 来提高炮孔利用率， 加快井巷掘进进度。 参考文献 [ 1 ] 王昌建． 井巷不 掏槽爆 破模拟试验研 究[ D ]淮 南 淮 南工 业学 院， 2 0 0 1 ． [ 2 1 宗琦 ， 刘积 铭 ．炮 孔装 药分 段爆 破 的模型 试验 研 究 口J i 9 9 3 ， i 3 2 3 2 ～3 9 ． [ 3 ] 王 文 龙 ．钻 眼爆 破 [ M] ．北 京 煤 炭工 业 出版 社 1 9 83 ． The p r i ma r y s t u dy o n t he m e c h a ni s m o f b l a s t i n g o f f t h e s o l i d i n u n d e r g r ou n d r o a d YAN S h i l o n g ， W ANG L i e c h u a n ， W ANG C h a n g j i a n 】 ． De p t ．o f Ch e mi c a l En g [ n e e r i n g，Hu a i n a n I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y Hu a i n a n An Hu [ 2 3 2 0 0 1， Ch i n a 1 2 ． X[ n Z h u a n g z [ Mi n e o f Hu a i n a n M i n i n g Gr o u p s Co mp a n g ．H u a i n a n An h u [2 3 2 0 0 7 ． Ch i n a Ab s t r a c t I n a c c o r d a n c e wi t h t h e t he o r e t l e a l s t u dy o n b l a s t i ng o f f t h e s ol i d．i t ma i nl y l o we r s r o c k’ S a n t i b l a s t i n g a bi l i t i e s，c ha ng e s t h e di r e c t i o n a nd pr o c e s s i n whi c h f r e e s u r f a c e s a r e f or me d，r e du c e s r o c k’ S 3R 维普资讯 颤 事龙等 不掏槽掘进爆破机理 的探讨 第 3期 c [ a mp i n g f u n c t i o n，a n d m k c s t h e d i s t r i b u t i 。 n a l o n g t h e b o r e h 0 1 e o f t h e V o l n me o f s p e c s h 。 。 k m。 r e e ve n a f t e r e xp 1 0 s i v e s b l a s t ．Th e r e f or e，b l a s t i n g o f f t he s o l i d i s t h e o r e t i c a l l y s up e r i o r t o c ut b【 t i n g． Ke y w。 r d s t h e s a me d e l a Y t i me h l a s r i n g o f mu l t i p l e c 。 t u mn a r c h a r g e s ，mi l l i s e c o n d d e l a Y i n h o [ e ，b r o k “ c h a r g e s 上接第 3 2页j Th e c o ns t a n t c u r r e nt s o u r c e o f t h y r i s t o r c o m mut a t i o n s up p l y v o l t a g e YANG W e i z h e n Dc p t o f El e c t r i c a 1 En g i n e e r i n g．Hu a i n a n I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g yt Hu a i n a n An h u i 2 3 2 0 0 1 ， Ch i n a Ab s t r a c t Th e f o r ma t i 。 n o f c o n s r a n t B o u r c e c o n t r o l c i r c u i t i s i n t r o d u c e d，t h e c i r c u i t d i a g r a ms o f a l l p a r t s a r e d r a wn，a n d t h e wo r k i n g p r i n c i p l e o f c o n t r o l c i r c u i t i s a n a l y z e d ．Th e ma t h e ma t i c a l mo d e l o f s y s t e m i s e s t a b l i s h e d a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s y s t e m i s a n a l y z e d ． Ke v w0 r d s c h a r g e ；c o n s t a n t c u r r e n t s o u r c e {c l o s e d l o o p c o n t r o l ；i n t e g r a t e d t a l l y a mp l i f i c a t i o n t t r a n s f r f u n C t i o n 上接 第 3 5页 参考文献 [ 2 ] 薛定宇 ．控制系统计算机辅助设计一MAT I A B语言 [ 1 魏克新 ， 王云亮 ． 陈志敏 ． MATL AB语 占与 自动控 制 及应用[ M] _ 北京 清华大学 出版社 t 1 9 g 6 ‘ 系统设 计[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ． 1 9 9 7 Si mul a t i o n r e s e a r c h o n t h e f r e q ue n c y c on v e r s i on t i mi n g s y s t e m o f i n du c t i on mot o r s b a s e d o n M a t l a b W ANG Gu o f e n g Hu a i n a n M i n i n g Gr o u p s C o m p a n y． Hu a i n a n An h u i 2 3 2 0 0 1 ， Ch i a n Ab s t r a c t Th e p a p e r s i mp l y i n t r o d u c e s t h e t o o l s s e t o f p o we r s y s t e m i n S i mu l i n k，t h e g r a p h i c a l s i mu l a t i 0 n s 0 f t wa r e o f M a t l a b ．B y t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e a p p l i c a t i o n o f r e s i s t a n c e a n d mo t o r s i mu l a t i o n u n i t s , a n d t h e r e s e a r c h o n a s i mu l a t i o n e x a m p l e ，i t s h o ws t h a t Ma t l a b i s v e r y s u i t a b l e t o t h e s i mu l a t i o n s o f e l e c t r i c a l d e s i g n s ． Ke v w0 r d s Ma t l a h；s i mu l a t i o n；s i mu l i n k p o we r s y s t e m t o o t s s e t ；mo t o r 39 维普资讯