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利用金属聚能射流在层状节理页岩进行光面爆破切缝的应用研究

利用金属聚能射流在层状节理页岩进行光面爆破切缝的应用研究

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作者：潘佩邦贵州大学

学位级别：硕士

为研究金属射流与高压气刃共同作用在层状节理页岩进行定向切缝的爆破效果,寻求在复杂地质环境下优化光爆效果的技术措施,通过对比传统光爆试验与聚能试验的爆破参数、爆破效果,证明金属聚能射流与高压气刃共同作用定向切缝的可操作性... 详细信息

为研究金属射流与高压气刃共同作用在层状节理页岩进行定向切缝的爆破效果,寻求在复杂地质环境下优化光爆效果的技术措施,通过对比传统光爆试验与聚能试验的爆破参数、爆破效果,证明金属聚能射流与高压气刃共同作用定向切缝的可操作性与优越性,通过对层状节理页岩进行力学特性分析,观察岩石在静态载荷与动态载荷作用下的应力极限和破碎状态,了解岩石在爆炸载荷作用下的破坏机理和破碎形态,最终应用在工程实践上以期达到爆破效果好,减少超欠挖现象,降低施工成本,减少施工时间的目的。本文以理论分析、聚能试验、力学特性试验与现场实践应用相结合的方法,对层状节理页岩定向切缝的研究内容及成果如下:(1)、聚能试验时,轴向不耦合系数最优区间的光爆孔系数1.79大于聚能装药结构不耦合系数1.39,前者炮孔截面的空气占比为68.6%,后者为59.4%;但爆后数据分析显示:传统光面爆破效果差,切缝方向不固定,半孔率约为66%,爆破振动最大峰值速率达到1.809cm/s,且破碎率较高,说明粉碎区能量消耗最大,不利于实际施工中对预留围岩的保护,光爆效果不受控制。(2)、聚能金属射流炮孔半孔率为100%,且有聚能穴结构的炮孔碎石较少,爆破振动更小,说明炮孔粉碎区能量损耗最小,尽管传统光爆孔内空气含量更大,对爆破峰值压力缓冲作用更大,但聚能结构能量定向均匀释放,在一定程度上减小了爆破初始压力对孔壁围岩作用的同时,使炸药能量利用率更高。(3)、由现场试验及实践应用可知,层状节理页岩单位体积岩石吸收能在20-40J时,岩石破碎块度最为经济合理。聚能金属射流爆破比传统光面爆破单孔装药量降低50%,单次起爆药量降低18.9%,炮孔利用率提高了24%,轮廓面基本沿着周边眼连线方向形成,超欠挖现象明显减少。金属射流与高压气体共同作用对层状节理页岩定向切缝得到了较好的爆破效果,为解决复杂地质环境下优化光面爆破效果提供了技术措施,同时也为类似工程应用提供了一定的实践依据。

关键词：聚能爆破金属射流高压气刃定向切缝页岩

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