- 贾永胜;陈德志;何理;王洪刚;舒震;王威;
爆破振动信号承载了丰富的爆源与地质属性特征信息，为从能量分布与能量密度角度解析爆破振动信号时频特征，并准确识别毫秒延时爆破实际段间延时时间。设计开展工程现场精确延时台阶爆破振动监测试验，通过MATLAB软件编制小波变换与小波包分析程序，研究爆破振动信号能量在频域的分布规律，利用时能密度分析方法对毫秒延时爆破实际延时时间进行识别。研究结果表明，精确延时台阶爆破振动能量主要集中于5～150 Hz频带范围，并可划分为多个能量集中的子振频带。峰值振动速度与振动能量随传播距离逐渐衰减，但衰减速率存在差异。依据振动信号时间能量密度分布曲线可有效确定实际延时时间，识别延时时间与设计延时时间最大相对误差为4.2%,平均相对误差为2%。提出了一种考虑地震波传播距离差异因素的延时识别修正方法，弥补了各炮孔与监测点距离变化引起地震波传导时间增减而导致的延时识别误差。研究成果可为毫秒延时爆破参数优化设计及电子雷管起爆网路盲炮识别提供理论依据，为复杂环境爆破振动效应分析及控制积累经验。
2023年06期 v.29;No.136 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1665K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 杨国梁;杨博壹;梁光一;邹泽华;崔俊语;张赫;
为研究轴向不耦合装药结构对炸药能量传递和爆破效果的影响，提高炸药能量利用率，增强岩体破碎效果，对页岩爆破进行研究，设置下部装药、中部装药、两端装药和耦合装药4种装药结构，进行爆破模型实验。通过超动态应变测试系统，采用互补集合经验模态分解方法处理试件轴向各测点应变波形，并基于计盒维数理论，计算比较应变变化以及各测点处截面的损伤分形维数，对4种装药结构爆炸能量传播规律进行分析。结果表明：下部装药结构能显著提高炸药能量利用率，延长爆生气体作用时间；下部装药、中部装药和耦合装药结构试件截面的损伤分型维数从上到下先增加后减小，两端装药先减小后增大，其中下部装药结构试件损伤分布最均匀，爆破效果最好。
2023年06期 v.29;No.136 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1798K] [下载次数：199 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 吴红波;蔡心远;高郁凯;高玉刚;
为研究乳化基质黏度对乳化炸药在高原地区的性能影响，选取4种高黏度蜡制备乳化炸药，经过不同海拔高度的模拟储存，测试了乳化基质黏度、粒径、电导率及敏化气泡变化并对模拟后爆速与猛度进行分析。实验结果表明，在海拔高度500 m以下时，乳化炸药性能几乎不发生变化；海拔高度在2 500 m以上时，乳化炸药开始明显析晶，爆炸性能显著下降。当模拟储存环境从海拔高度0 m上升到4 500 m时，4种乳化基质的粒径没有发生显著变化，化学敏化的乳化炸药的敏化气泡扩散聚集程度与黏度呈负相关。微晶蜡、白蜂蜡、混合蜡、5#复合蜡所制备的乳化炸药的电导率增长率分别为：68.18%、18.18%、13.64%、4.55%,猛度分别下降：21.87%、8.72%、6%、13.56%,爆速分别下降：19.21%、4.43%、3.23%、10.82%。表明在高原地区乳化炸药生产时，在一定范围内提高乳化基质黏度，能够有效提升乳化炸药稳定性。
2023年06期 v.29;No.136 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1762K] [下载次数：148 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 任根立;王起台;
钢管构件时常受到撞击作用，致使构件变形，严重时使能源管道破坏，甚至建筑结构和海洋工程钢管支架倒塌，为避免灾害发生，探究钢管构件的抗冲击性能。通过建立有限元模型，考虑钢材的应变率效应，探究在不同冲击高度、不同冲击物、不同冲击速度下结构的动力响应。结果表明：在钢管构件下端固定约束条件下厚壁钢管构件相比薄壁钢管构件具体更好的抗冲击性能。1)悬臂钢管构件受冲击，符合尖峰型脉冲作用特性；2)冲击力响应与冲击物大小，钢管壁厚，冲击物速度，冲击高度有关；3)位移响应中，厚壁钢管位移峰值小，可承受更大的冲击荷载作用。故对易受冲击荷载作用的建筑物和构筑物外围构件建议采用厚壁钢管构件，厚壁钢管构件可以用来拦截危岩落石和泥石流块石，以减弱灾害。
2023年06期 v.29;No.136 24-32+43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2228K] [下载次数：88 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王旭东;曲占庆;王继伟;郭天魁;石一曼;
为了探究燃爆压裂裂缝的扩展规律，通过块体离散元与有限元结合的连续-非连续单元法建立甲烷燃爆冲击致裂数学模型。基于朗道爆源模型描述燃爆压力变化，利用线弹性-断裂本构模型描述岩石基质的力学行为。基于建立的燃爆压裂数值模型，进行了直井、水平井和层内的燃爆压裂数值模拟，分析了直井燃爆压裂的裂缝扩展规律以及段间距、燃爆段长、工艺方法等因素对水平井燃爆压裂裂缝扩展规律的影响以及层内从单级到多级燃爆的变化规律。结果表明：直井燃爆压裂产生多条径向裂缝；优选缝间距为5 m、适当增加燃爆段长、选择分步燃爆的压裂工艺，可以取得更大的破裂度和裂缝范围；层内多级燃爆压裂提高储层破裂度7%以上，破裂范围实现x方向增加2.68倍，y方向增加3.8倍，大幅度提高页岩气渗流能力。
2023年06期 v.29;No.136 33-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2125K] [下载次数：97 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李卓;刘浩杉;张智宇;李恒;钱青云;
针对保留围岩在爆炸荷载下的稳定性问题，基于SHPB、二波分析和分形理论等，对不同应变率加载下云南某矿区结晶灰岩的应力-应变曲线、破碎形态、分型维数及能量耗散特性开展相关研究。试验结果表明：应变率为49.64 s~(-1)时，岩石试件破坏模式主要为轴向劈裂破坏；应变率为87.05 s~(-1)时的破坏模式为劈裂-剪切组合破坏；在动态抗压强度方面，随着应变率的增加岩石的动态抗压强度与之呈明显的线性正相关关系，与静态抗压强度相比，动态强度增长因子由1.19增长至2.86;随着应变率增加，分形维数表现出逐渐增大的规律，应变率在30.37～138.18 s~(-1)时，D_f值从1.96增加至2.23,但随着应变率的增加D_f最终趋于某一阈值；耗能密度随入射能量呈指数增长。研究结果提供了不同应变率冲击荷载下结晶灰岩的动态破碎和耗能规律，为此类矿区安全高效的爆破施工及类似工程设计提供依据。
2023年06期 v.29;No.136 44-51+60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K] [下载次数：115 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 谭铖;姜维;姚囝;
针对大冶铁矿切割井上部难以施工至设计高度从而影响立槽高度问题，考虑在切割巷的拉槽中深孔采用孔内分段爆破方案，以使得切割立槽高度达到设计高度，并解决悬顶的安全问题。为分析切割拉槽中深孔孔内分段爆破效果，基于ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟软件，对孔内分段装药和不分段装药两种不同装药结构下中深孔爆破切割立槽处应力变化、损伤区域进行模拟计算研究。结果表明：越靠近模型中部，应力波的叠加作用越强，其有效应力更加集中，所产生的损伤破碎面积更大。在矽卡岩区域内，两种不同装药结构的爆破方式在切割立槽处产生的有效应力大小高于矽卡岩的破坏强度，均能在切割立槽处造成较大面积的损伤破碎。在磁铁矿区域内，分段装药爆破后产生的爆破高度更高，在切割立槽处所产生的有效应力更大，产生的破碎面积更广。结合大冶铁矿现场实际爆破试验，孔内分段爆破后可顺利将悬顶安全处理，使得切割立槽达到设计高度，解决了后期施工生产的难题。
2023年06期 v.29;No.136 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 4592K] [下载次数：144 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 白宇;赵康朴;刘依;胡智航;白爽;杨巍;
采用分离式霍普金森压杆(SHPB)和被动围压套筒装置，研究了页岩在不同围压条件下的冲击压缩力学性能。试验结果表明：在无围压条件下，页岩试件强度具有显著的应变率相关性，页岩动态抗压强度随应变率提高而提高；被动围压的加载作用显著提高了页岩试件的完整性，页岩试件的离散性减弱，页岩表现出显著的均质岩体特征。建立了基于Weibull分布的页岩动态损伤本构模型，并通过试验结果计算了不同应变率下的Weibull分布参数；将试验所得围压变化曲线代入到本构模型中，比较验证了无围压和变围压条件下的动态损伤统计本构模型适用性和合理性，验证发现，模型曲线与试验曲线相吻合，在变围压条件下本文所构建的本构模型依然适用，可为页岩气开发过程中的工程模拟提供一定的参考。
2023年06期 v.29;No.136 61-67+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1619K] [下载次数：313 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 龙尧;肖源杰;陈俊桦;
基于岩石爆破损伤理论对单个炮孔的爆破损伤特点进行了分析，给出了形成爆破损伤区的损伤临界值、损伤判据以及测定损伤值的方法。在现场开展单孔爆破漏斗试验，利用钻孔声波波速试验测得炮孔周边岩石的纵波波速，并根据提出的损伤值测定法和损伤门槛值0.19判定爆破损伤区，对爆破漏斗和爆破损伤区的几何特征进行了定量比较与分析。研究结果表明，爆破损伤区体积大约是爆破漏斗的2.3～3.0倍。其中，爆破损伤区边缘至炮孔轴线的最大距离是爆破漏斗边缘至炮孔轴线最大距离的1.65～1.83倍；爆破损伤区深度是爆破漏斗深度的1.02～1.13倍。形成爆破漏斗对应的临界损伤值为0.63,是损伤门槛值的3.3倍。爆破损伤区远大于爆破漏斗，但其间有较好的几何相似性，工程实际可以根据单孔爆破试验形成的漏斗对单孔爆破损伤区进行预测。
2023年06期 v.29;No.136 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1096K] [下载次数：251 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 邹宗山;崔峻语;和铁柱;牛才仁措;
为了解决哈密市吉朗德露天矿山台阶爆破工程目前存在的爆破块度大、二次破碎成本高等问题，并充分发挥电子雷管精确控制起爆时差、改善爆破效果的优势，采用现场试验的方法，分别对爆破后、开挖时的爆堆表面图像进行识别，对不同孔间延时时间下的爆破块度进行分析。现场试验结果表明：随着孔间延时时间的降低，爆破大块尺寸、最大块度尺寸及大块率随之降低，但爆破振动随之增大，小块尺寸及平均块度尺寸随着延时时间的降低呈先减后增的趋势；在岩性相近的区域，采用合适的孔间延时时间，利于改善爆破破碎效果，降低大块率；延时时间由25 ms改为15 ms,大块率降低了59%,一定程度上提高了矿区的生产作业效率，实现了降本增效。
2023年06期 v.29;No.136 75-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K] [下载次数：190 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李世明;胡保宁;赵增祥;施建俊;
以国内某地下水封洞库的建设为例对施工巷道的开挖爆破技术进行了研究。首先，基于施工巷道的地质构造特征提出了合理的加固和支护建议。其次，在巷道口近区开挖阶段，对全断面爆破和台阶爆破的效果进行了对比分析；在巷道主体的开挖阶段，对人工钻爆和机械钻爆两种爆破方案的爆破效果效率进行了统计与对比分析。最后，对爆破作用下施工巷道的沉降变形进行了监测分析。研究结果表明：施工巷道口近区经预加固后，全断面爆破与台阶爆破均能满足设计和规范要求，但全断面爆破的施工速率更高；进入巷道主体后采用全断面爆破；人工钻爆与机械钻爆各有优劣势，人工钻爆的施工效率更高，机械钻爆的安全性更高。开挖爆破诱发的位移和沉降均满足设计和相关规范的要求。
2023年06期 v.29;No.136 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1830K] [下载次数：131 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 牛犇;郭璜;滕昭威;周望东;倪吉伦;
喀斯特地貌地区地下空间的建设普遍受地下水影响，岩石的含水情况严重影响岩石的力学特性，与地下工程建设及爆破的安全性息息相关。利用Φ50 mm分离式霍普金森杆装置(SHPB)分别对含水处理后的饱水石灰岩和自然状态下的自然石灰岩(50 mm×30 mm的圆柱岩样)采取动态加载试验。研究结果表明：动态冲击中，自然条件岩样的应力集中破坏以原生裂纹端部为主，饱水岩样内部自由水将原生裂纹端部充填，阻碍岩样裂纹扩展，导致饱水岩样的应力集中现象弱化，损伤破坏需耗散更多的能量；不同环境下的两种岩样耗散能随时间均呈稳定的“S”形发育，其耗散能随冲击气压增大而增大，轴压增加时，相同冲击气压能量耗散相对较少；岩样吸收入射能与破碎耗能密度呈线性关系，岩样吸收水后虽体积增大，但其能量利用率亦远高于自然条件下的岩样；自然岩裂纹扩展系数增长速率大于饱水岩，随应变率增大，自然岩裂纹扩展系数加大，破坏更明显。
2023年06期 v.29;No.136 90-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1664K] [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙得志;郭俊庆;杨永康;赵国飞;谢二伟;宋选民;刘亚龙;
针对坚硬顶板空气为不耦合介质，外加控制孔后爆破孔间裂纹扩展不佳的问题，以山西永宁煤矿10204沿空留巷工程为工程背景，使用LS-DYNA动力有限元模拟软件，研究外加控制孔后水为不耦合介质时水环半径、控制孔直径、不耦合系数、孔间距对孔间裂纹扩展及孔间测点峰值有效应力的影响规律，并进行了现场验证。研究结果表明：水与空气半径比值从0增加到1时，孔间贯通裂纹数量增多，由1增加到无穷时，孔间裂纹的贯通数量没有明显的提高；控制孔直径由45 mm增加到65 mm时，孔间贯通裂纹数量增多，控制孔直径65 mm增加到75 mm时孔间贯通裂纹数量增加不明显；不耦合系数为水时都在不耦合系数为2.0时最佳，相对于不耦合系数为1.51、2.0、2.3时峰值有效应力高出15%、19%、24%左右；随着炮孔间距增大裂纹数量呈现先增大后减小的趋势，间距700 mm时孔间裂纹扩展效果最佳，间距超过1 000 mm后孔间裂纹数量明显减小仅有一条主裂纹贯通。
2023年06期 v.29;No.136 100-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 2582K] [下载次数：107 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]
- 贾进章;邢迎欢;李斌;赵丹;
为了提高液态CO_2相变致裂的增透效果，探究孔径尺寸对致裂效果的影响，采用LS-DYNA软件对“不耦合装药”结构下CO_2致裂效果进行数值模拟，分别得到了不同径向不耦合系数下的损伤分布云图、孔壁压力时程曲线、峰值速度分布图，采用“Logistic”函数对损伤分布进行描述。研究表明，随着不耦合系数的增大，压碎区范围先快速减小后缓慢减小，裂隙区呈先增大后减小的变化趋势，在K=1.46时破坏区范围最大，此时为最优不耦合系数；当K=1.60时，压碎区与裂隙区的过渡特征变得不再明显，破坏区主要由均匀的裂隙区构成；不耦合致裂结构能改变爆生气体应力波加载方式，降低应力波峰值、延长应力波作用时间，从而能有效降低CO_2相变致裂的振动效应，径向不耦合系数K=1.60相较K=1.07,振动强度降低2.48倍。现场试验表明：采用K=1.46致裂结构产生较小的压碎区，裂隙扩展区较K=1.07更大，裂纹发育更长，瓦斯体积分数与瓦斯纯流量较致裂前增加了4.28倍、4.89倍，相较K=1.07瓦斯抽采效果更佳。该研究结果可为CO_2相变致裂效果提供理论支撑。
2023年06期 v.29;No.136 110-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2436K] [下载次数：168 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 黄寅洪;张庆彬;颜天成;刘保旭;刘公剑;
为研究环向聚能作用对爆破块度的改善效果，采用标准混凝土试块开展了环向切缝药包爆破与常规爆破试验。对两种不同爆破方式得出的爆破块度进行了筛分统计，试验结果表明：相同装药量下环向切缝药包爆破得到的平均块度和大块率较低；与常规爆破相比，环向切缝药包爆破平均块度可降低2～15 mm,大块率可减少0.66%～30.74%。针对环向切缝药包爆破时，其减小平均块度的程度随装药量的增加出现先增加后降低现象，选取3种典型药量(4、10和14 g)构建了数值模型进行裂纹扩展特征分析，对比了切缝药包爆破时切缝处孔壁爆破压力与常规爆破时相应位置的爆破压力。结果表明：常规爆破时孔壁裂纹均匀向外发展，且裂纹长度基本相同；环向切缝药包起爆后，在切缝与非切缝交界处先形成裂纹并扩展，其他位置的裂纹后形成且长度较短。对切缝处孔壁的爆破压力进行模拟分析，结果表明：3种不同药量情况下环向切缝药包与常规爆破的压力峰值之差分别为0.62、1.25和0.41 GPa,从应力分布角度解释了环向切缝药包可通过改变爆破能量在被爆体内的分布规律进而降低爆破块度的作用机理。
2023年06期 v.29;No.136 122-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 2421K] [下载次数：152 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 戴传毅;蒋志明;桂羽彤;刘智;金跃凯;戴洲游;马洪杰;陈炎波;
在铝热管内静态爆破时，为实现电引火头点燃Al/Fe_3O_4铝热剂，并保证其自持燃烧长度，从而达到孔内全长嗣后加热静态破碎剂的目的，进行了电点火实验，该实验通过在封闭陶瓷管内的铝热自蔓燃体系中掺入不同质量分数的助熔剂，对比分析样品的热性能、产物物相组成和微观形貌，并通过灰岩单孔静爆试验验证了全长加热静态破碎剂的破碎增效作用。结果表明：添加助熔剂能够提升样品点燃可靠性与自持燃烧能力，且测得最佳添加量为2%,此时样品反应起始温度降低到901℃,自蔓燃长度为200 mm;助熔剂不会引起反应产物发生成分变化，但会使产物中α-Al_2O_3晶粒间界限逐渐模糊，晶粒排列更为紧密。在使用添加助熔剂的铝热管对灰岩钻孔内的静态破碎剂进行全长嗣后加热时，点燃后3～4 min即可观察到岩石裂隙的瞬时扩展和岩石破裂的现象，由此可见，添加助熔剂能够使铝热管稳定燃烧，同时对静态破碎剂进行增效，可大幅缩短爆破破岩时间。
2023年06期 v.29;No.136 133-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1995K] [下载次数：66 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 杜永安;张永涛;阎兴涛;匡腊梅;杜杲阳;苏艳玲;
针对一些储层致密、低孔渗特性的海上油区难开发问题，需要进一步提高聚能射孔的地层打开能力，采用优化的新型材料和装药结构以提高后效装置能效，并模拟储层压力和孔道内注入纯净水标定容积的方法，开展了新型后效射孔装置配套试验应用研究。结果表明：新型后效装置相比于优化前平均穿深提高7.6%以上，入口平均孔径提升7.5%,孔道平均容积提高18.6%;具有更好的油气流通道；后效射孔第一次射孔爆轰最高压力是72.3 MPa,后效装置爆轰压力是56.3 MPa。采用后效射孔技术，最大爆轰压力降低27.5%,可以有效保护管柱及井筒安全。
2023年06期 v.29;No.136 142-146+166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1544K] [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]