[發明專利]一種用于深埋巷道掏槽爆破的模擬裝置及其加載方法

在審

• 申請號: 202211076200.6
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115628653A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 李萍豐;李嘉強;馬正騰;楊瑞;郭建強;彭建宇;柏偉偉;彭再富;王琪錢;陳錦杰
• 申請（專利權）人: 湖南漣邵建設工程（集團）有限責任公司;東北大學
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04;G01N3/313
• 代理公司: 湖南中澤專利代理事務所(普通合伙) 43259
• 代理人: 龍予倩

本發明公開了實驗設備技術領域中的一種用于深埋巷道掏槽爆破的模擬裝置及其加載方法，包括雙軸加載單元和設置于所述雙軸加載設備內的巖體模擬試件；先制作巷道實驗模型，利用電爆破綜合實驗系統對模型進行爆破，研究不同應力水平下掏槽孔爆破的破巖機理、爆后巖塊的運動特征、動態應變演化過程及爆后效果分析。本文發明主要研究深部高應力的巷道，利用相似實驗定律對應力相似常數和幾何相似常數分別獨立選取，根據現場爆破實況布置爆破炮孔與網絡，可以實現對現場掏槽爆破過程的全面與真實模擬。為礦山巷道掏槽爆破機理研究提供可靠的實驗方法與結果,可為現場掏槽爆破優化提供指導。

技術領域

本發明屬于實驗設備技術領域，具體涉及一種用于深埋巷道掏槽 爆破的模擬裝置及其加載方法。

背景技術

鉆爆法是目前我國深埋硬巖井巷掘進的主要施工方法，被廣泛應 用于礦山、水利、鐵路等行業的隧道和大型硐室開挖，但其可控性比 較差，同時也帶來很多負面影響。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，減少炸藥單耗,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、成本相對較低和不耽誤現場生產的優點。 巷道掏槽爆破模型試驗,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,來確定掏槽爆破所必需的參 數,如布控方式、炮孔間距和延時等,對爆破成腔體積、拋擲量和破碎 率等爆破效果進行評價；從而可以通過一系列系統的小尺寸的物理模 型掏槽爆破試驗來模擬生產現場的全尺寸爆破,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

本發明的目的是為了解決現有實驗設備技術領域中存的缺陷，提 出一種用于深埋巷道掏槽爆破的模擬裝置及其加載方法，可實現利用 小尺寸物理模型對高應力巷道掏槽爆破過程的模擬，可對爆破過程的 裂紋擴展與應變場演化進行觀察；也可對爆破后的碎塊的塊度分布和 成腔效果進行評價分析；通過相應的測量儀器和監測設備獲得真實準 確的試驗數據，為現場爆破孔位與參數的設計和優化提供依據。解決 了室內進行高應力掏槽爆破試驗沒有實體，無法對現場真實情況進行 實體化的模擬，所需模型較大，試驗周期長，實體均質性差的問題。 該方法具有試件尺寸小、均質性好、操作簡單、試驗周期短、無傳爆困難、適用性強的特點，具有廣泛的工程實踐意義和應用前景。

為了實現以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于深埋巷道掏槽爆破的模擬裝置，包括雙軸加載單元和設 置于所述雙軸加載設備內的巖體模擬試件；

所述巖體模擬試件包括成型底座、模具、第一電極、第二電極、 連接部和固定橫梁，所述模具設置成一側開口的半框狀，所述固定橫 梁安裝在所述模具的開口側上，所述成型底座設置在所述模具的內 部，所述第一電極和第二電機分別安裝在所述成型底座上的不同位 置，所述第一電極的中部和第二電極的中部通過連接部相連接，所述 第一電極和第二電極分別穿過所述固定橫梁向外延伸；

所述雙軸加載單元包括雙軸加載器和控制器，所述巖體模擬試件 連接在雙軸加載器的內部側壁上，所述巖體模擬試件與所述雙軸加載 器之間設有墊塊，所述控制器設置在所述巖體模擬試件的外部且與雙 軸加載器內部側壁電性連接。

作為優選地，所述第一電極包括固定絕緣棒和第一連接棒，所述 固定絕緣棒的一端連接在所述成型底座上并延伸到所述成型底座的 底側，所述固定絕緣棒的另一端開設有銅棒固定孔，所述第一連接棒 的一端連接在所述固定絕緣棒的銅棒固定孔內，所述第一連接棒的另 一端穿過所述固定橫梁延伸到所述模具的外部。

作為優選地，所述第二電極包括空孔成型金屬棒和第二連接棒， 所述空孔成型金屬棒的一端連接在所述成型底座上且與所述固定絕 緣棒不在同一位置，所述空孔成型棒的另一端開設有固定孔，所述第 二連接棒的一端固定連接在所述空孔成型棒的固定孔內，所述第二連 接棒的另一端穿過所述固定橫梁延伸到所述模具的外部。