断裂控制炮孔水压爆破技术研究

摘要

该文根据爆炸波在水中不固定刚性隔板的反射和透射原理,提出了一种装药结构断裂控制爆破方法——孔内安置隔板的炮孔水压爆破.该方法是在充水的炮孔中安置一块与药卷内心的半圆弧形刚性隔板,外壁用一直径与炮孔相同的塑料管密封而制成的装药结构.由于爆炸应力波在水中遇到刚性隔板发生反射和透射,导致隔板在水中运动,从而改变了爆炸能量均匀分布与孔壁的状态.经过理论推导、实验室模拟实验、计算机数值模拟计算,研究人员发现:隔板弧口相对方向孔壁上所受力大于板弧口相背方向孔壁受力,即弧口相对方向爆炸能量高于弧口相背方向的能量从而达到破坏板对面介质、保护背面介质的目的.同时由于爆炸波的绕射作用,使得板边缘处受力较大,这有利于相邻装药炮孔的裂缝贯通,形成光滑的断裂面.该方法利用了水的传能作用,具有水压爆炸的特点.且由于板的存在,使得爆炸能量向隔板开口方向集中.因此这种装药结构能有效控制断裂方向,起到破坏一侧围岩而保护另一侧围岩的作用.该方法直接利用普通炮孔装药,这相对切槽爆破要简单易行;该装药结构在工艺制作上较ABS封闭装药、切缝药包简便;从使用范围来看,此法既能应用于干燥工作面、有机工作面等各种条件.总之,此方法是一种有效的断裂控制爆破方法.其装药结构简单、现场操作方便、而且成本低、具有推广使用价值.

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

第一节问题的提出

第二节国内外研究现状

第三节本文要解决的问题和研究方法

第二章带隔板的炮孔水压爆破的理论研究

第一节概述

1.1水中爆炸冲击波的特点

1.2水中爆炸冲击波的基本关系式

第二节水中爆炸冲击波参数

2.1水中爆炸冲击波的初始参数

2.2水中冲击波的传播及其参数

第三节带隔板炮孔水压爆破

3.1冲击波直接作用在板前水中的情况

3.2冲击波经过板的反射后作用在水中的情况

33板后受力情况

3.4炮孔水压爆破时炮孔孔壁上的初始冲击压力

3.5孔壁压力计算

3.6炮孔水压爆破准静态应力场

第四节断裂判据和水楔效应

4.1断裂判据

4.2水楔效应

第三章带隔板炮孔水压爆破实验研究

第一节概述

第二节实验系统

2.1实验模型

2.2实验系统和测试信号流程

第三节应变砖的制作

3.1应变砖的制作

3.2应变砖的标定

3.3应变砖的埋设

第四节试块的制作

第五节实验数据的采集、分析和实验结果

第四章带隔板炮孔水压爆破数值模拟计算

第一节概述

第二节LS-DYNA算法基础

2.1控制方程

2.2空间有限元离散化

23非线性方程组的解法

第三节数值计算结果及其分析

第五章结论与展望

硕士期间发表的论文及参与的科研项目：

致谢

附录：参考文献