[發明專利]巷道掘進爆破模擬實驗方法

無效

• 申請號: 201210545820.X
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103063092A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張憲堂;王洪立;周紅敏;韓濤;逄煥東
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

技術領域

本發明涉及實驗方法，尤其涉及爆破模擬實驗方法。

背景技術

近年來，國內外科研人員利用模型試驗方法對爆破問題進行了大量研究。許多案例說明如何提高爆破效率，改善爆破效果，增加進尺，保證巷道成型，仍是巖巷掘進爆破工作中應解決的主要問題。針對巷道掘進掏槽效果差、炮眼利用率低的難題，可采用物理模型試驗方法進行不同掏槽方式的模型試驗研究。物理模型試驗方法具有直觀、可信度高、成本相對較低且不耽誤現場生產的優點。

巷道掘進爆破模型試驗，是根據爆破模擬的相似律，包括材料、巖石力學、幾何、動力以及邊界條件的相似性，來確定掘進爆破所必需的參數，如炸藥量、炮孔間距和延時等，以及爆破效果如爆破漏斗體積、拋擲量、爆堆和破碎率等，從而可以通過一系列系統的小尺寸比例模型爆破試驗來模擬生產現場的全尺寸實際爆破，得到與現場巷道掘進爆破結果幾乎相近的定性與定量相結合的分析，達到事半功倍的目的。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于模擬巷道掘進爆破模擬實驗方法，通過實驗方法獲得一系列準確的爆破參數和爆破效果統計數據，用于解決巷道掘進掏槽效果差、炮眼利用率低的難題。

為了實現上述目的，本發明方法包括：

第一步，制作爆破實驗裝置

取一段鋼筒作為模擬巷道周圍巖體的約束件，鋼筒斷面尺寸與實際巷道斷面尺寸的比例為1:5；鋼筒厚度不小于3mm，按照1:5比例計算出模擬炮孔的深度，鋼筒筒身長度取模擬炮孔深度的2.5~3.0倍；鋼筒周圍包覆上橡膠類減震材料；

配制不同力學性質的試驗巖石材料，配制材料選取不同級配和不同強度的細粒徑混凝土；共配制三組試驗巖石材料；

澆筑爆破模型，將配制好的水泥砂漿和細粒徑混凝土澆筑到鋼筒中；在澆筑爆破模型時，按幾何相似比模擬出炮孔布置圖，按炮孔布置圖預制出設計的試驗炮孔，試驗炮孔包括一定直徑和深度的掏槽孔、周邊孔及其他輔助炮孔；炮孔直徑按偶合裝藥設計，取略大于8#銅殼毫秒延期工業電雷管的外徑，使炮孔直徑與8#銅殼毫秒延期工業電雷管的外徑相匹配；

澆筑爆破模型時，可加入一些不同尺寸、形狀的柔性材料，模擬巖石中不同的節理、裂隙或夾層；每組試驗巖石材料至少澆筑三個模型

澆筑完成后按常規方法進行養護，直至達到強度要求，成為爆破實驗裝置。

第二步，爆破實驗

為真實地模擬巷道掏槽爆破，采用微差起爆技術；在爆破實驗裝置的試驗炮孔中裝入8#銅殼毫秒延期工業電雷管，每個試驗炮孔中裝入的電雷管段數應與實際爆破時的起爆雷管的段數相一致；每個試驗炮孔中裝入電雷管個數根據試驗炮孔深度和模擬的裝藥結構而定，并控制總電雷管數應不大于按單位體積混凝土消耗的炸藥當量；裝藥結構包括連續裝藥和間隔裝藥；

布置好爆破觀測設備，例如高速攝影機，做好觀測準備；

將所有電雷管聯線一次起爆，起爆完成后觀測設備記錄下爆破結果，爆破結果包括爆破后碎塊的運動規律和粒徑大小分布規律；

上述爆破試驗以超過半數相同的爆破結果作為依據，來研究掏槽孔、輔助孔、周邊孔爆破破巖機理、爆后巖塊運動特性以及爆破效果。

本發明的積極效果是，通過用鋼筒模擬巷道周圍巖體的約束，用橡膠帶等柔性材料代替半無限巖體吸收爆炸應力波，用不同級配和不同強度的混凝土模擬各類巖石，并利用爆炸相似律采用相應的相似比進行尺寸設計和爆破參數計算設計，布置爆破網路，能夠更加全面、真實的模擬各種斷面巷道掘進爆破過程，掏槽掘進爆破的破巖、拋渣過程，根據爆渣的運動規律計算爆渣離開掏槽腔時的速度，從而為礦山巷道掘進爆破機理研究提供更可靠的實驗方法和實驗結果。

在本發明中，用單發或多發雷管代替炸藥，按照國家標準，每發8#工業雷管的二硝基重氮酚DDNP（C₆H₂O₅N₄）含量約為0.37±0.02g，黑索金含量為0.70±0.02g。按爆力折合的乳化巖石炸藥當量為：M=0.37×230/300+0.70×520/300=1.497g；其中：DDNP、黑索金、乳化巖石炸藥的爆力分別為230cm³、520cm³、300cm³。由此可計算出單位體積混凝土消耗的乳化巖石炸藥量，從而確定需要每次試驗的雷管總數量。

附圖說明

圖1是本發明以圓形巷道斷面為例的斷面圖；

圖2是本發明沿直徑縱剖的結構簡圖。