静态破碎剂破岩机理研究.pdf

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1、第17卷第11期中国矿业Vo1．17。No．112008年11月CHINAMININGMAGAZINENovember2008静态破碎剂破岩机理研究王建鹏(山西焦煤集团西山煤矿总公司，山西太原030053)摘要：静态破碎剂是不产生噪声、震动和粉尘等公害，能够平静而安全地破碎、解体岩石或混凝土构筑物的特殊破碎材料。这种材料释放的膨胀压力在微裂缝发生后仍能持续，所以裂缝的宽度随时间而扩大。本文从三个方面研究了静态破碎剂破岩机理、破碎体裂纹发展规律，进而研究开发新的地质构造处理技术关键词：静态破碎剂；膨胀压力；破岩机理；裂纹发展规律中图分类号：TD32

2、文献标识码：A文章编号：1004ResearchonbrokenrockmechanismofstaticstatedoseWANGJian-peng(XishanCoalMineParentCompanyofShanxiCokeGroupCorp，Taiyuan030053，China)Abstract：Thestaticstatebrokendosedoesn'tproduceharmfuleffection，suchasyawp，vibrationanddust．．．etc．，itisaspecialmaterialwhichcancalm

3、safelybrokenrockorconcrete．Theinflationpressurethatthiskindofmaterialreleasedcanstil1keeponaftertinycrackoccurrence。thewidthofcrackextendswithtime．Thispaperstudiedstaticstatebrokendosebreakrockmechanism，crackdevelopmentregula—tion，andthenstudytOdevelopnewgeologystructuredispo

4、singtechnique．Keywords：thestaticstatebrokendose；inflationpressflre；breakrockmechanism；thecrackdevel—opsregulation1有界单孔破碎研究假设在无限大的弹性体内有一孔，该孑L半径随着膨胀压力的增大，岩石的破碎发展过程如R，内壁作用压力P，此时任意半径r处的径向拉下：裂缝的发生、发展、张开幅度的增大，这是与伸应力，、切向拉伸应力。普通炸药破岩机理的区别。破碎剂膨胀压力的分布当拉伸应力超过被破碎体的抗拉强度时，情况如图1所示。被破碎体便产生裂纹进

5、而导致破碎。被破碎体受力情况如图2所示。图1破碎剂膨胀压力情况示意图图2厚壁圆筒弹性体受力示意图1一压应力；2一拉应力；3一膨胀压力；4一破碎剂充填孔由于破碎剂的膨胀压力所产生的压应力和垂直方向的拉应力的作用，不仅在孔的周边产生裂缝，而且破碎剂的膨胀压力在裂缝发生后一直持续下收稿日期：2008一O8—29去。因此，所发生的裂缝也继续发展下去，这样依作者简介：王建鹏(1969一)，男，1993年毕业于河北煤炭建筑工次不断地发生新的裂缝。通常，在单一孔内产生的程学院采矿工程专业，现就职于山西焦煤集团西山煤矿总公司，主要从事煤矿开采的管理及技术工作。裂

6、缝有2～4条。第11期王建鹏：静态破碎剂破岩机理研究2多孔破碎研究岩石和混凝土都是脆性材料，一般岩石的抗拉强度约为5～10MPa；混凝土的抗拉强度约为2～6MPa，而静态破碎剂产生的压力为40MPa以上。因此，只要合理的选择钻孔参数，就能较容易的破碎混凝土和各种岩石I1]。当有两个距离较近的孔眼时，其相互间力的作图5单孔断裂模型用效果如图3所示。其中，0表示装药孔l；O。表示装药孔2。该模型的应力强度因子为：qll、IK1一Fq(￡)~／7r(n+R)(1)．式中：n一单边裂纹长度；F一影响系数。一随着裂纹的不断扩展，圆孔的影响程度越来越”小，上

7、述模型可简化为裂纹表面受均布荷载的断裂模型(图6所示)。图3双孔破碎情况示意图在实际工程中，通常采用同一种孔径、同一药剂，同时装药。也就是说，在任何时刻，两炮孔参数及作用效果是一致的。为了取得较大的值，以促进裂纹的发展，应图6单孔简化为分布力断裂模型尽可能增大孔径并缩小孔眼间距。当有许多孔眼以该模型的应力强度因子为：等间距成排布置时，被破碎体所受应力会得到加强，在各孔眼之间就会呈现最大的压应力和拉应K一厕．Sirr-(一R)(2)力。由于孔眼轴心面上的拉应力的叠加，使轴心面随着裂纹的进一步扩展，此时可将分布力看成上的孔壁处的拉应力值最大，并最先达

8、到被破碎体集中力，其断裂模型如图7所示。的抗拉强度，于是就会在孔眼轴心面的孔壁面处，爪Y最先开始产生径向裂纹，随着膨胀压力的增大，裂纹逐