深部高地应力爆破振动质点峰值速度变化特性数值模拟研究

发布时间：2021-04-08 21:54

　　高地应力环境是近年来深部矿山爆破开采困难的主要原因之一,研究爆破荷载与高地应力的耦合作用下爆破振动的衰减机制,是开展"深部高储能矿岩组合孔超前精准爆破技术"的前提。以深部单炮孔爆破作用下的岩体为研究对象,设定开采深度分别为1000 m、1500 m、2000 m、2500 m、3000 m及无围压6种工况进行数值模拟及回归分析。结果表明:不同地应力环境对爆破作用下深部岩体破碎近区单元速度峰值到达时间及基本走势没有影响;随着地应力的加大,在最大/最小主应力方向上均表现为对爆炸冲击波的抑制作用和对爆炸应力波的小幅促进作用。但在最大主应力方向上,在炮孔近区由近至远范围变化中,表现为地应力对爆炸冲击波的强抑制作用。在最小主应力方向上,在炮孔远区由近至远范围变化中,地应力对爆炸应力波的小幅促进作用。 

【文章来源】：爆破. 2020,37(04)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

力学简化模型

为方便计算结果数据提取,参考Williamson在处理爆破荷载下钢筋混凝土桥梁柱响应的处理方法[20,21],在本次数值模型中以炮孔为中心,以单元为研究单位,将炮孔周围近区岩体以同心“方框”和分别沿最大、最小主应力方向的直线进行分组研究。为方便分析,本研究共选取炮孔周边2m范围内440个单元分组研究(冲击波作用范围为3～7倍药包半径即范围③～⑦之间)。选取参考同心“方框”10个(以不同颜色示意),分别编号为①～⑩;参考直线2条,分别编号为Ⅰ、Ⅱ;测点共480个,并按照下图2所示进行分组编号处理。2.2 不同地应力下质点速度效应研究

分析图像数据可知:随着围压的逐渐加大,在炮孔周围岩石爆破近区最大、最小主应力方向上单元测点速度峰值都经历由最初的逐渐减小到后来的逐步增大的过程。在岩体爆破破碎范围测点X=①～④范围内,岩体首先受到炸药爆炸产生的冲击波作用发生压剪损伤,且随着围压增大,冲击波作用下的岩体损伤破坏单元速度峰值逐步减小。冲击波向外进一步传播逐渐衰减为应力波,此时应力波所产生的对岩体的压剪作用逐步减小,直至不能造成对岩体的完全破碎,当应力波传播到测点X=④时,岩体切向方向上产生的拉应力成为岩体破碎的主要作用来源,随着围压的加大,应力波在岩体切向上产生的拉应力显现逐渐增大的趋势,表明随着地应力的加大,在最大/最小主应力方向上均表现为对爆炸冲击波的强抑制作用和对爆炸应力波的小幅促进作用。图 4 Ⅰ-③号测点爆破单元速度-时间图像

【参考文献】：
期刊论文
[1]深部岩体中切槽爆破机理实验分析[J]. 杨立云,王青成,丁晨曦,包仕俊,宋烨,甄淑君.  振动与冲击. 2020(02)
[2]深部采场开采扰动下巷道围岩松动圈演化规律研究[J]. 徐世达,皇甫风成,雷刚,李元辉.  金属矿山. 2019(11)
[3]地铁基坑爆破振动作用邻近高层框架建筑物结构动力响应[J]. 张玉琦,蒋楠,周传波,吴廷尧,罗学东,夏宇磬.  煤炭学报. 2019(S1)
[4]侧压系数对不耦合装药爆破影响数值模拟研究[J]. 洪志先,郭超,熊宏武,蒋海波,陶明.  爆破. 2019(03)
[5]高地应力对掏槽爆破及爆破应力波影响规律的研究[J]. 李新平,宋凯文,罗忆,黄俊红,周吉学,顿文昊.  爆破. 2019(02)
[6]深部岩体力学与开采理论研究进展[J]. 谢和平.  煤炭学报. 2019(05)
[7]高地应力条件下高压空气爆破卸压增透技术实验研究[J]. 吕进国,李守国,赵洪瑞,谯永刚,唐治.  煤炭学报. 2019(04)
[8]中深部大型地下洞室高边墙爆破振动高程效应研究[J]. 李新平,吴泽民,罗忆,黄俊红,徐坤,徐鹏程,李友华.  爆破. 2019(01)
[9]中国煤矿井下地应力数据库及地应力分布规律[J]. 康红普,伊丙鼎,高富强,吕华文.  煤炭学报. 2019(01)
[10]爆破振动对不同埋深采空区稳定性影响研究[J]. 唐明渊,周建敏,余红兵,李杰.  爆破. 2017(03)



本文编号：3126344