【摘 要】
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台阶爆破广泛应用于矿山生产,在爆破施工过程中,因破碎岩石运动规律研究不足,易产生爆破飞石、抛掷效果差等问题。为进一步研究爆破参数的改变对台阶爆破破碎岩石运动规律的影响,利用理论和数值分析的方法构建岩石爆破自由面鼓包运动抛掷速度分布模型,并根据相似理论开展台阶爆破模型试验,分别研究了炸药单耗q、最小抵抗线W和不耦合系数n对台阶爆破破碎岩石运动规律的影响。炸药单耗台阶爆破模型试验研究表明:在炸药能量作
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台阶爆破广泛应用于矿山生产,在爆破施工过程中,因破碎岩石运动规律研究不足,易产生爆破飞石、抛掷效果差等问题。为进一步研究爆破参数的改变对台阶爆破破碎岩石运动规律的影响,利用理论和数值分析的方法构建岩石爆破自由面鼓包运动抛掷速度分布模型,并根据相似理论开展台阶爆破模型试验,分别研究了炸药单耗q、最小抵抗线W和不耦合系数n对台阶爆破破碎岩石运动规律的影响。炸药单耗台阶爆破模型试验研究表明:在炸药能量作用下,台阶自由面破碎岩石做鼓包运动,并且鼓包轮廓近似于“凸”字形对称分布;当炸药单耗在0.27kg/m3～0.51kg/m3范围内变化时,鼓包运动时间随炸药单耗的增加呈幂函数递增关系;同时,在爆生气体、破碎岩石碰撞的作用下,鼓包中心质点经历了加速-减速-加速-减速-加速的运动过程;存在临界炸药单耗0.46kg/m3使抛掷速度出现激增,并且最大抛掷速度随炸药单耗的增加满足指数函数增加关系;对比模型计算结果与试验结果可知,所建立的破碎岩石抛掷速度分布模型是合理的,并具有较好的可行性;破碎岩石最大抛掷距离随炸药单耗的增加呈幂函数增加关系,并且其对应的抛掷角度随炸药单耗的增加而逐渐减小。最小抵抗线台阶爆破模型试验研究表明:当最小抵抗线在12cm～20cm范围内变化时,鼓包运动时间随最小抵抗线的增加满足t=0.07W2-1.09W+18.94;最小抵抗线的增加大大增强了岩石间的相互碰撞作用,而爆生气体对鼓包中心质点速度的影响减弱,鼓包中心质点同样做变速运动;最大抛掷速度随最小抵抗线的增加满足v=8.14（W3/Q）-0.25;对比模型计算结果与试验结果可知,破碎岩石抛掷速度分布模型是合理的;破碎岩石最大抛距离度随最小抵抗线的增加表现出明显的幂函数递减关系,并且其对应的抛掷角度随最小抵抗线的增加呈一元二次函数递增关系。不耦合装药台阶爆破模型试验研究表明:当不耦合系数在1.25～3.375范围变化时,鼓包运动时间随不耦合系数的增加满足t=0.79n2+1.44n+11.53;不耦合装药增强了破碎岩石间的相互碰撞作用,并减弱了爆生气体对中心质点运动速度的影响,使鼓包中心质点做变速运动;最大抛掷速度随不耦合系数的增加满足v=10.97（n-1.20）-0.23,并且其对应的最大抛掷距离表现出明显的幂函数递减关系;通过试验验证可知,在不耦合装药条件下,破碎岩石抛掷速度分布模型同样合理、可行;破碎岩石最远抛掷距离对应的抛掷角度随不耦系数的增加呈指数函数递减,满足?=1121.81e-3.36n+56.29;灰色关联度分析表明,破碎岩石抛掷速度对炸药单耗最为敏感,最小抵抗线与不耦合系数次之。
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