深孔爆破一次成井炮孔堵塞理论研究及应用

深孔爆破一次成井炮孔堵塞理论研究及应用深孔爆破一次成井是一种安全、高效、低成本的天井掘进技术。

该技术的主要特点是将炮孔分成若干分层装药,分层和炮孔两端之间充填合适的炮泥长度,各分层采用微差一次爆破成井。

炮孔堵塞长度是深孔爆破一次成井设计的重要参数之一,为合理确定堵塞长度,提高深孔爆破一次成井爆破质量,本文针对深孔爆破一次成井炮孔堵塞问题开展了系统与深入研究,取得了以下研究成果：(1)基于炮孔堵塞物的作用机理、弹塑性力学理论以及堵塞物作为散体的特性,深入研究堵塞物的压缩过程,建立了爆炸载荷作用下堵塞物变形量的计算模型。

(2)从动能定理着手,基于堵塞物压缩变形量的计算理论,分析了炮孔堵塞物压缩和运动过程中的能量传递,同时结合深孔爆破一次成井存在的上端、中间和下端三种堵塞情况,基于炮孔堵塞物的抛出时间与岩石介质破碎时间的关系,提出了深孔爆破一次成井堵塞理论。

(3)运用ANSYS/LS-DYNA三维非线性动力有限元软件,对不同堵塞长度下深孔爆破一次成井的爆炸应力波传播规律与成腔过程进行了数值模拟研究,得到了单元有效应力分布云图、节点时间-加速度历程曲线,数值分析结果为完善深孔爆破一次成井堵塞理论提供了借鉴。

(4)结合三道庄地质条件数据及炮孔偏斜、分层位置等因素选取实际堵塞长度,形成深孔爆破一次成井爆破方案,取得了深孔爆破一次成井试验的成功,从而验证了堵塞理论的正确性,为深孔爆破一次成井技术提供了一定的指导意义。