露天爆破振动对临近建筑的动力响应及降振措施研究

为有效解决露天采场中深孔爆破振动对临近建筑可能产生的破坏问题。首先采用爆破振动信号测试系统对露天石灰石采场爆破振动进行两次实时监测,并且对原爆破参数下监测的爆破振动数据进行一元线性回归分析,得出该采场爆破振动波传播衰减规律。同时运用动力有限元数值分析方法,探讨爆破荷载作用下采场中深孔爆破振动对临近建筑的动力响应,最后将动力响应数值分析结果与现场监测结果进行对比分析。研究表明:动力响应数值分析方法得出的爆破振动速度波形图与现场监测所得基本一致,爆破振动速度和加速度的动力响应数值分析结果在变化规律和趋势上基本相似,改变露天爆破的起爆顺序以及爆破方向,对于降低爆破振动可以起到良好的效果。

改进TOPSIS与GA-BP耦合的采空区危险性辨析

针对目前采空区危险性辨析过程繁冗且准确性低的问题,提出了改进的TOPSIS与神经网络耦合的辨析方法.首先,为提高训练样本采空区危险性辨析客观准确性,将理想解方法(TOPSIS)进行改进,分别利用绝对理想点以及IFAHP避免了由于理想解及权重变化引起的逆序现象,并利用各辨析指标不同危险等级的区间临界值实现了TOPSIS对采空区危险性等级划分.将改进TOPSIS运用于某矿山100组采空区进行危险性辨析并验证结果.然后,为简化辨析过程,使改进TOPSIS与GA-BP神经网络有效结合,以经过TOPSIS辨析的100组样本采空区对GA-BP训练得到神经网络模型并对5组样本进行危险等级输出,结果与事实相符.研究结果不仅提高了采空区危险性辨析的客观性,并为简化辨析过程提供了新的思路,提高了工程应用性.

框架结构厂房定向爆破拆除及效果分析

介绍了复杂环境下30 m高混凝土框架结构热电厂厂房定向爆破拆除实例,结合该厂房结构坚固,爆破作业条件差和爆破振动易引起电气设备停止运行的特点,首先确定了爆破切口高度为6 m,并运用Mi-das/civil有限元软件对厂房进行倒塌失稳分析,然后对非承重墙、管道及钢架支撑等进行预处理,并估算出爆破振动安全距离为9.2 m,同时在办公楼前搭钢架并覆盖塑料网进行防护,最后对爆破振动速度进行了现场实时监测和数值分析。实践表明:爆破振动数值分析和现场监测结果基本一致,爆破振动对电气设备的正常运行无影响。

复杂结构热电厂厂房爆破拆除

介绍了位于茂名热电厂内汽轮机及锅炉厂房的爆破拆除。该厂房结构复杂,厂房之间存在多处混凝土横梁及楼板链接,整体稳定性强。爆破方案包括了预处理、切口高度的选择、立柱爆破参数的计算、药包设置、起爆网路设计和爆破安全防护。结果表明:厂房顺利倒塌,确保了周围建筑物的安全,爆破达到了非常理想的效果。

复杂环境条件下生料库定向爆破拆除

详细介绍了田东水泥厂生料库抢险定向爆破拆除实例,结合该生料库爆破环境较复杂、控制定向倒塌精度要求高的特点,研究设计了爆破方案、爆破参数、安全防护措施,爆破效果较好,为类似爆破拆除工程提供了参考。

采矿工程本科专业岩土工程课程教学改革与探索

结合湘潭大学采矿工程专业的办学历史和专业特色,在教学内容上,分别从教材、学生学习的自主性及知识面的扩充方面进行了改革,在教学形式上,分别从增强学生对课程的重视程度、采用多种形式的教学手段和提高学生的学习兴趣方面进行了探索,并总结了教学改革中遇到的困难和解决方法。

桥梁控制爆破拆除的动态模拟

介绍了一座拱式结构桥梁拆除爆破实践,提出了通过VB对AutoCAD进行二次开发,以实现桥梁倒塌过程三维动态模拟的方法,达到了提高桥梁拆除爆破安全性和可靠性的效果。

砌拱式桥梁定向爆破拆除

介绍了一座砌拱式桥梁的爆破拆除,重点论述了爆破的方案设计、爆破参数的选取,对爆破震动、冲击波和飞石的控制制定了有效的防护措施,确保了周围建筑物和人员的安全,对同类工程有借鉴意义。

复杂环境条件下生料库定向爆破拆除

介绍了一座水泥厂生料库抢险定向爆破拆除实例,结合该生料库爆破环境较复杂,控制定向倒塌精度要求高的特点,给出了爆破方案、爆破参数、安全防护措施及爆破效果,为类似爆破拆除工程提供了参考。

主溜井冲击损伤机制分析及实测验证

为准确判断溜井受矿石冲击的损伤情况,基于影响溜井的损伤因素,构建了溜井受矿石冲击的损伤理论模型,并据此运用MATLAB计算获得矿石对溜井冲击的冲量分布。采用MADIS-FLAC3D数据耦合技术建立溜井冲击损伤数值模型,揭示了溜井冲击损伤的分布规律。综合运用空区激光探测系统(CMS)和大型矿床三维软件SURPAC,实现了对溜井垮塌三维信息的准确获取及可视化,并对所建立模型的计算分析结果进行了验证。结果表明:(1)根据溜井冲击损伤模型计算得到溜井受冲击的范围标高为-265.83^-292.28 m,冲量在此区间呈现先增大后减小的规律,在标高为-272.88 m处达到最大,为13.52k N·S;(2)通过数值模型分析得到溜井受矿石冲击一侧在标高为-264.12^-294.88 m区间段发生了位移变化,并在相应区间段形成一定范围的塑性区,说明矿石冲击破坏了此处溜井围岩的稳定性;(3)数值分析得出的最大位移监测值出现的位置与探测模型垮塌区域的最大断面标高一致,实际探测获得的溜井垮塌最严重区域形态与数值模拟确定的塑性区相吻合。

爆破荷载作用下采场边坡动力稳定性分析

为有效降低露天采场爆破开挖对边坡稳定性的影响,针对某石灰石矿山工程实际,基于爆破等效动力荷载理论,建立爆破载荷作用下采场边坡动力响应的有限元分析模型,并将现场实测与数值分析相结合,在确保爆破效果前提下,研究该矿山在不同装药结构条件下采场爆破开挖对边坡动力稳定性的影响。研究结果表明:在矿山最终边坡角为54°时,采用径向不耦合间隔装药结构,距爆心15 m处最大振动速度实测值及模拟分析值分别为传统连续装药条件下的49.35%和45.82%,采场边坡岩体位移和剪切破坏程度分别减小至连续装药条件下的48.36%和51.11%;采用间隔装药技术可有效控制爆破开挖对采场边坡稳定性的动力影响。

倾斜中厚矿体采场宽度优化

采用弹性力学分析得到顶板受力状态与采场宽度的关系,在计算所得采场安全开采最大宽度为12.1 m的基础上,结合矿山实际开采条件,提出采场结构参数初选方案;运用数值分析方法模拟获取不同结构参数下采场的力学响应特征;采用多目标决策理想点法综合考虑安全和经济两大因素,计算各方案评价指标集与理想解的向量相似度,得到各方案的优越度排序,最终实现采场结构参数的综合优化。研究结果表明:在开挖过程中,最大压(拉)应力与矿房宽度和矿柱宽度成正比,塑性区体积与矿房宽度成正比,安全率与矿房宽度成反比;矿房宽为12 m、矿柱宽为8 m的方案为综合考虑安全与经济因素的开采最佳结构参数方案。

深部复杂环境下采空区激光扫描异常点云数据修正

分析了激光扫描轨迹曲线的拓扑关系；研究了深部复杂环境下采空区激光探测结果中异常点：“坏点”和“噪声点”产生的环境因素．针对XYZ格式数据，基于四点插入法提出了坏点修正方法；基于二阶几何连续性提出了弦夹角和弦高比的噪声点过滤复合判据，利用阈值选择方法，过滤噪声点．工程验证表明：修正后空区内部形态、顶板边界更准确，体积修正约20～70m^3，顶板高度提高1～2m左右，为空区安全预警提供依据．该算法逻辑简单、计算量小．为深部复杂环境下采空区三维边界信息精确获取提供了一种新方法．

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型:基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。

动力扰动下采空区围岩非线性响应演化特性分析

为更好地再现地下金属矿深部采空区爆破扰动响应模型,将实测并去噪的爆破振动曲线作为动力加载,运用三维动力有限差分法,揭示围岩非线性演化特性并探讨采动顺序对其稳定性影响。动力扰动下,采空区顶、底板的最大、最小主应力明显大于其它部位,且出现拉应力;质点爆破振动监测时程曲线非线性特性强烈;垂直振动速度主要集中于采空区顶、底板,最大值25.2 cm/s。爆破瞬间,采空区东帮(先开挖侧)水平动位移值呈非线性上升,出现较大的动应力集中系数波动幅度和水平振动速度最大值(21.9 cm/s);塑性区也主要集中于东帮围岩且剪应变增量也相对较大。研究表明:采动顺序一定程度上影响了围岩稳定性,并且依据动力响应特性分析结果调整参数后的爆破设计有效控制了爆破边界,提高采场稳定性。

考虑安全的IFAHP—模糊物元露天采场爆破效果评价

针对目前爆破效果评价中偏重爆破经济技术因素而轻视人员设备安全的问题,提出了考虑安全的爆破效果评价,建立了考虑安全的露天采场爆破效果评价体系。鉴于爆破效果评价体系的多元、复杂及模糊特性,运用改进的模糊层次分析法(IFAHP)引入三标度法、模糊一致矩阵以及和行归一法获得考虑安全的爆破效果影响因子权重排序。在模糊物元理论的基础上提出了考虑安全的露天采场爆破效果IFAHP-模糊物元评价方法,并确立了该方法等级量化标准。将该法运用于某露天采场爆破效果评价,结果表明该方法可有效实现对露天采场基于安全的爆破效果客观评价。

地下金属矿山主溜井损伤分析及修复研究

主溜井放矿过程中矿石对溜井的冲击和磨损易造成溜井的变形、失稳和垮塌。为深入分析溜井的损伤机理,构建了溜井受矿石冲击的冲击损伤理论模型和受矿石摩擦的磨擦损伤理论模型。基于冲击损伤理论模型,运用MATLAB计算得到溜井受矿石冲击的冲量分布规律。通过空区激光探测系统(CMS)探测获取溜井三维信息并导入到SURPAC中生成三维可视化模型,准确获取了溜井垮塌区三维形态和实际边界。基于损伤分析和探测模型对溜井垮塌现状提出了修复方案。结果表明:通过溜井冲击损伤模型可定量计算得到溜井受冲击的区域冲量分布规律;通过探测获取的溜井垮塌区域与计算得到溜井受冲击的区域结果基本一致;溜井探测模型分析结果能支持溜井冲击损伤理论模型和摩擦损伤模型。

基于三维建模和VRML的矿山网络虚拟现实技术研究与应用

运用矿业软件Surpac建立了凡口铅锌矿的地表、地层、断层、矿体和巷道的三维模型,并将所建模型复合形成了矿山DTM格式三维模型。通过格式数据接口转化为VRML所支持的WRL格式三维模型后,运用HTML语言编程实现网页中嵌入WRL场景文件,实现了基于网页的矿山三维模型浏览与交互,突破了矿山三维模型只能在专业软件中浏览的限制,对推广虚拟现实技术和指导矿山的资源评估、开采设计、运营调度以及灾害控制等具有重要意义。

基于改进FAHP-复合模糊物元的地下金属矿山采空区危险性辨析

为提高地下金属矿山采空区危险性辨析的客观准确性,针对地下金属矿山采空区评价体系的多元、复杂及模糊特性,将改进的模糊层次分析法(FAHP)运用于采空区危险性辨析,引入3标度法、模糊一致矩阵及和行归一法确定各辨析指标的综合权重,不但增加了采空区危险性辨析的客观可靠性,而且避免了一致性检验。在复合模糊物元理论的基础上,建立地下金属矿山采空区危险性辨析指标体系,构建了基于改进FAHP-复合模糊物元的地下金属矿山采空区危险性辨析模型,确立了基于该方法的采空区危险性等级量化标准。将该法运用于某地下金属矿山采空区危险性辨析,结果表明,该方法可有效实现采空区危险性辨析和分级。

竖井掘进爆破有毒废气扩散规律数值研究

为实现对竖井掘进爆破所产生的有毒有害废气的有效检测和控制,揭示竖井掘进爆破有毒废气的扩散规律,基于计算流体力学模拟软件Fluent,kε方程标准模型以及BKW状态方程和SIMPLEC算法,开展竖井掘进爆破所产生的NO2、CO废气的扩散规律的数值研究,得出其时空二维体积及迹线分布规律。在此基础上,提出了竖井掘进爆破废气的监测方案并开展了现场实测研究。研究结果表明:竖井中废气扩散质量浓度变化基本规律为:上阶段平巷至下阶段平巷NO2质量浓度呈逐渐降低趋势;布置有高压风管一侧的CO质量浓度明显较高,下阶段平巷竖井出口处至掘进工作面则呈总体减小趋势。数值分析得到的爆破废气CO和NO2质量浓度分布规律与现场监测结果吻合,验证了基于Fluent的竖井掘进爆破废气扩散规律研究方法的有效性。