立井井筒掘進(jìn)爆破超動態(tài)應(yīng)變測試試驗

為研究礦山立井井筒掘進(jìn)過程中爆炸應(yīng)力波對周圍巖體的作用機理，針對立井直眼掏槽爆破的掏槽眼和崩落眼，設(shè)計了二圈和三圈炮眼爆破模型。這次試驗采用電測法，就是將非電量（如：應(yīng)力、應(yīng)變等）的變化通過轉(zhuǎn)換元件即傳感器轉(zhuǎn)換為電量（如電阻、電壓等）的變化。儀器采用JHDY-C超動態(tài)應(yīng)變測量分析系統(tǒng)，*高采樣率200KHZ，具有較高的精度和*強的抗干擾能力，能夠滿足測試要求。

模型尺寸確定

以混凝土為模型介質(zhì)設(shè)計了多圈炮眼爆破模型。立井井筒多圈炮眼爆破模型試驗以相似理論為依據(jù)，并以巖石性質(zhì)、炸藥用量及不同爆破方案為初始條件，研究不同條件下爆炸應(yīng)力波對炮眼周圍巖石介質(zhì)的作用，從而優(yōu)化爆破參數(shù)。

在進(jìn)行爆破相似模型試驗時，模型幾何相似常數(shù)的確定既要考慮到試驗條件的限制，也要考慮模型的邊界條件。*終確定混凝土模型幾何尺寸：長*寬*高=1000mm*1000mm*600mm。

以礦山立井掘進(jìn)爆破為原型，設(shè)計了二圈和三圈炮眼爆破模型。二圈炮眼爆破模型有10個炮眼，內(nèi)圈直徑60mm。均勻分布4個炮眼，炮眼深度180mm；外圈直徑120mm，均勻分布6個炮眼，炮眼深度180mm。三圈炮眼爆破模型是在二圈炮眼爆破模型的基礎(chǔ)上增加*三圈炮眼，圈經(jīng)200mm，均勻分布10個炮眼，炮眼深度160mm。

由于采用電雷管代替炸藥進(jìn)行爆破模型試驗，為確定耦合裝藥，混凝土模型炮眼直徑應(yīng)與電雷管直徑相匹配，為8mm。采用預(yù)埋鋼筋方法預(yù)留炮眼，炮眼位置由定位模具控制，在混凝土模型終凝前撥出鋼筋成孔，期間應(yīng)每隔2h左右轉(zhuǎn)動鋼筋幾次，以免鋼筋凝固與混凝土中。預(yù)留炮眼法與混凝土模型成型后鉆孔法相比，具有炮眼成形速度快、成孔質(zhì)量好、炮眼一致性好、炮眼深度和角度控制和定位準(zhǔn)確等優(yōu)點。

應(yīng)變測點布置

在距離多圈炮眼圈心180mm、260mm、340mm和420mm處依次布置測點A、B、C、D，每個測點布置徑向和橫向兩個應(yīng)變片。4個測點的應(yīng)變片粘貼于同一塊應(yīng)變磚上，方便混凝土澆注時應(yīng)變磚的定位。應(yīng)變片應(yīng)采用環(huán)氧樹脂絕緣防潮，以確定應(yīng)變片不會在混凝土澆注過程中損壞。應(yīng)變磚基體材料為水泥砂漿，基體材料的波阻抗和剛度與模型混凝土的波阻抗和剛度相匹配。應(yīng)變磚尺寸為：350mm*70mm*40mm。應(yīng)變磚的埋置深度為160mm，使應(yīng)變測點與電雷管*心處于同一水平面。

應(yīng)變信號的采集

爆破模型試驗使用C40混凝土，混凝土配合比為水泥：砂：石：外加劑：水=1.00:1.49:2.89:0.08:0.43（質(zhì)量比）。

試驗時采用耦合裝藥方式，炮眼內(nèi)裝6號毫秒延期電雷管，用粘土封堵，堵塞時盡可能搗實。

根據(jù)超動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)的標(biāo)定參數(shù)，將試驗記錄到原始波形信號轉(zhuǎn)換為測點處的應(yīng)變信號。*一圈炮眼I段6號毫秒延期電雷音，*二圈炮眼裝Ⅱ段6號毫秒延期電雷管時，二圈炮眼爆破模型試驗測點A處實測應(yīng)變波形信號如下圖。

二圈炮眼爆破模型微差起爆后，混凝土模型內(nèi)測點電阻應(yīng)變片先后捕捉到兩端不連續(xù)的波形信號，應(yīng)變波形信號的段數(shù)和段間時差分別與電雷管的段別和起爆延遲時間相對應(yīng)，且應(yīng)變波形信號由壓縮相和拉伸相構(gòu)成。

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