软硬互层岩体台阶爆破间隔装药效应的数值模拟与试验研究

贾盈鑫 和铁柱 杨国梁 刘强 韩子默 马明雪

贾盈鑫, 和铁柱, 杨国梁, 刘强, 韩子默, 马明雪. 软硬互层岩体台阶爆破间隔装药效应的数值模拟与试验研究[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261100
引用本文: 贾盈鑫, 和铁柱, 杨国梁, 刘强, 韩子默, 马明雪. 软硬互层岩体台阶爆破间隔装药效应的数值模拟与试验研究[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261100
JIA Yingxin, HE Tiezhu, YANG Guoliang, LIU Qiang, HAN Zimo, MA Mingxue. Numerical Simulation and Experimental Study of Deck-Charging Effects in Bench Blasting of Soft-Hard Interbedded Rock Masses[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261100
Citation: JIA Yingxin, HE Tiezhu, YANG Guoliang, LIU Qiang, HAN Zimo, MA Mingxue. Numerical Simulation and Experimental Study of Deck-Charging Effects in Bench Blasting of Soft-Hard Interbedded Rock Masses[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261100

软硬互层岩体台阶爆破间隔装药效应的数值模拟与试验研究

doi: 10.11858/gywlxb.20261100

Numerical Simulation and Experimental Study of Deck-Charging Effects in Bench Blasting of Soft-Hard Interbedded Rock Masses

  • 摘要: 软硬互层岩体中不同岩层力学性质差异显著,露天台阶爆破时易出现软岩过度破碎、硬岩破碎不足及爆堆块度离散性较大等问题,影响爆破质量和后续采装效率。为优化软硬互层岩体爆破能量分配并改善岩体破碎效果,本文以吉郎德露天煤矿为工程背景,采用ANSYS/LS-DYNA建立三炮孔流固耦合数值模型,对连续装药、空气间隔装药和水间隔装药在不同间隔比例下的爆破响应进行对比分析,并结合现场试验验证数值模拟结果。研究选取软岩区峰值有效应力、硬岩区均值有效应力和损伤截面计盒维数作为评价指标,系统揭示不同装药结构对软硬岩层应力传递、能量分配及损伤范围的影响规律。结果表明:间隔装药可有效调节爆炸能量沿炮孔方向的释放过程,随着间隔比例增大,软岩区峰值有效应力总体降低,应力集中现象得到削弱;硬岩区均值有效应力在17.0 %间隔比例时最大,说明适宜间隔比例能够维持硬岩破碎所需应力水平,而过大间隔比例会降低硬岩破碎效果。综合应力响应与损伤分形特征,17.0 %和18.5 %间隔比例均能较好兼顾软岩控碎与硬岩破碎,其中17.0 %工况损伤截面计盒维数更优,损伤分布更充分。现场试验结果表明,与连续装药相比,17.0 %间隔装药可明显缓解软岩粉碎现象,提高爆堆块度均匀性;其中水间隔装药爆破不均匀系数最低,综合爆破效果最佳。研究成果可为软硬互层露天矿山台阶爆破装药结构优化及精细化爆破设计提供参考。

     

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  • 网络出版日期:  2026-06-17

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