Abstract
This study simulated the shock wave propagation through the tamping material between explosives and hole wall at blasting works and verified the effect of tamping materials. The Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) method was selected to model the mixture of solid (Lagrangian) and fluid (Eulerian). The time series analysis was carried out during blasting process time. Explosives and tamping materials (air or water) were modeled with finite element mesh and the hole wall was assumed as a rigid body that can determine the propagation velocity and shock force hitting the hole wall from starting point (explosives). The numerical simulation results show that the propagation velocity and shock force in case of water were larger than those in case of air. In addition, the real site at blasting work was modeled and simulated. The rock was treated as elasto-plastic material. The results demonstrate that the instantaneous shock force was larger and the demolished block size was smaller in water than in air. On the contrary, the impact in the back side of explosives hole was smaller in water, because considerable amount of shock energy was used to demolish the rock, but the propagation of compression through solid becomes smaller due to the damping effect by rock demolition. Therefore, It can be proven that the water as the tamping media was more profitable than air.
본 연구에서는 폭약과 발파공 사이의 충전매질을 통한 충격파 전파 효과를 수치적으로 시뮬레이션하고 검증하였다. 고체(Lagrangian)와 유체(Eulerian)를 혼합 모델링하기 위해 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) 방법을 선택하였다. 시간의존적 해석은 발파공정 시간 동안 수행되었다. 폭약과 매질(공기 또는 물)을 유한 요소망으로 모델링하였고, 발파공은 시작점(폭약)에서 발파공벽에 도달하는 전파 속도와 충격력을 결정할 수 있는 강체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 물의 전파속도와 충격력은 공기의 경우보다 컸다. 추가로 발파 작업의 실제 현장을 모델링하고 시뮬레이션하였다. 암석은 탄소성체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 충전매질이 물인 경우 순간 충격력이 더 크고, 파쇄블록 크기는 더 작은 것으로 나타났다. 반면 발파공배면에서의 충격량은 물인 경우에 더 작았는데, 이는 파쇄에 충격에너지가 상당부분 사용되고, 파쇄로 인한 감쇠 효과에 의해 주변의 고체를 통한 압력 전파는 공기보다 작아지기 때문이다. 이로써 충전매질로서 물이 공기보다 경제성이 더 높다는 것이 입증되었다.