基于3D激光感知的隧道爆破参数优化设计方法

为解决隧道爆破质量控制困难的问题,探究新型爆破参数优化方法,提出一种3D激光扫描技术与BP神经网络相结合的实时优化方法,对隧道爆破超欠挖感知及其后续钻爆参数进行实时修正,构建现场扫描方法、数据处理、点云提取与超欠挖图像等工作程序,建立BP神经网络模型、算法并确定模型参数。通过试验验证表明:1)将3D激光扫描技术应用于隧道爆破超欠挖质量感知中切实可行,与人工测量结果吻合较好,具有快速、实时和准确的优点;2)采用3D激光扫描方法能够对隧道爆破后的断面轮廓线进行精确评测,在获取爆破超欠挖的精细数据后,通过样本学习完成模型训练能推理出较为合理的爆破参数,改进后的优化方案使平均超挖降低54.8%。

临近胶结充填体矿房爆破参数数值模拟分析

为解决在应用空场嗣后充填采矿法开采矿石过程中爆破对胶结充填体的冲击及损伤问题。以玉溪矿业某一临近胶结充填体的矿房为研究背景,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,分析矿岩在爆破瞬间及后续破碎过程中的应力分布、位移变化和破坏模式等情况。同时结合爆破振动参数,对矿岩破碎效果及周围充填体的损伤程度做出一个量化评估。数值模拟结果验证了爆破参数的合理性。研究结论为优化爆破效果,降低开采过程中爆破对充填体矿柱的损伤,指导后续爆破作业提供了理论依据。

防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用

针对煤矿井下紧邻断层的防隔水煤柱稳定性保护问题,以鹤壁中泰矿业3309工作面防隔水煤柱为工程背景,对防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用进行研究。通过对切顶卸压前后防隔水煤柱支撑压力分布进行对比分析,揭示了切顶卸压定向爆破作用机理,采空区顶板垮断时大悬臂结构被切断进而迅速垮落,防隔水煤柱上方侧向支撑压力缓慢上升然后延伸至深处缓慢下降到原岩应力。利用FLAC3D和ANSYS/LS-DYNA软件建立不同不耦合系数定向聚能爆破模型,数值模拟结果显示,切顶卸压后应力峰值降低了约27.8%,且峰值位置与3309工作面煤柱帮的距离明显增大,改善了3309工作面回风巷道附近区域应力环境;综合考虑切缝效果和炸药利用率,确定了不耦合系数1.7为正常段最优装药结构;根据数值分析结果和断层分布情况对3309工作面回风巷道进行系统性差异化爆破参数设计,现场应用表明切顶卸压定向爆破效果良好,对防隔水煤柱的保护起到了有效的作用。

灰岩矿溜井开挖支护与降段爆破参数优化

“贮矿降段法”是溜井口在露天矿中随露天开采向下进行而延伸的一种溜井降段方法,常用多孔爆破方式进行溜井降段。目的降段过程中,维持溜井井壁的稳定性是生产过程中的重要环节,但溜井内部状态具有不可视性,因此,研究溜井爆破降段前井口的合理支护方式和爆破降段时更优的爆破参数对溜井井壁稳定性尤为重要。方法基于某灰岩矿溜井,对溜井井壁稳定性影响进行理论分析,研究溜井降段前与爆破降段时井壁稳定性,通过数值模拟手段研究溜井掘进后不同支护条件下及多次爆破降段时井壁稳定性。结果研究结果揭示了爆破产生的扰动对井口和井壁影响程度与井筒距爆破中心距离呈负相关关系,明确了掘进后和爆破降段时溜井的应力分布和井壁破坏规律,确定了更为合理的井口支护方式。结论在此灰岩矿溜井井口进行C40级混凝土支护,可有效削弱日常爆破开采产生的震动对井口围岩的破坏,确定爆破辅助孔底盘抵抗距3.5 m,孔距3.5 m,排距3.5 m时更加合理,为爆破降段过程的安全性提供理论依据和参考价值。

角柱形垂直掏槽爆破参数研究

针对角柱形掏槽孔网参数确定问题,依据前人研究,总结推导了岩体爆破作用下粉碎区半径Rp和裂隙区半径Rf的计算模型,量化了爆炸应力波和爆生气体对岩体破碎的影响,并根据Rp和Rf的结果结合碎胀空间效应构建了角柱形掏槽孔网参数的计算模型。结合现场实际情况,可得爆炸应力波产生的粉碎区半径R1=50 mm,裂隙区半径R2=550 mm,爆生气体二次破碎产生的粉碎区半径l c=16 mm,裂隙区半径l g=420 mm;从而得到Rp=66 mm、Rf=970 mm结合碎胀空间效应,可知装药孔和空孔距离L和装药孔间距L_(1)满足66 mm<L<L_(1)<160 mm,依据现场实际取L=0.1 m、L_(1)=0.15 m;对该掏槽方案建立数值模型进行计算,模拟结果表明裂隙区裂纹平均长度为1069.4 mm,与Rf=970 mm相比误差为99.7 mm,粉碎区槽腔破碎的平均长度为67.1 mm,与Rp=66 mm相比误差仅为1.1 mm,再对该掏槽方案进行多次现场巷道掘进试验,试验结果表明炮孔利用率可由原先的80%提高至93%以上,验证了模型的有效性。

富水矿岩区域爆破参数优化数值模拟研究

为改善某露天矿山富水矿岩区域水孔爆破效果,通过理论分析和现场试验进行了岩屑填塞料的研究,并结合数值模拟分析了径向水不耦合装药系数、填塞长度、延期起爆对爆破效果的影响。结果表明:随着岩屑粒径的增加,填塞结构的抗剪强度也随之增加,填塞的作用也得到增强;填塞结构以<5 mm与≥5 mm粒径岩屑颗粒配比为3∶7时填塞作用最为显著;在径向水不耦合装药系数K d为1.33时,能够取得理想的爆破效果节约炸药成本;延期起爆能够提供更多的自由面有利于降低岩体破碎的块度。

金山金矿掘进爆破参数优化及应用

针对金山金矿掘进爆破中存在的巷道超挖、进尺不达标和岩石过度破碎等问题,在-155 m中段进行了爆破漏斗试验,确定爆破参数范围,通过LS-DYNA数值模拟软件建立炮孔堵塞模型,根据不同延期时间的应力云图及全断面岩石损伤云图优化金山金矿的掘进爆破参数,最后进行现场试验验证全断面优化后爆破参数的普适性。结果表明:全断面优化后的掘进爆破参数能够满足矿山的生产要求,巷道断面平整,爆堆比较集中、岩石块度均匀,延期时间在100 ms以下能保证应力波的叠加,掘进爆破的平均炸药单耗从3.28 kg/m^(3)下降至2.92 kg/m^(3),降幅达12.3%;单位体积消耗雷管量从2.28发/m^(3)降为1.97发/m^(3),降幅15.4%。爆破效果较好,可在矿山推广应用。

超硬岩露天深孔台阶爆破参数优化研究

为解决在新疆金宝铁矿露天深孔台阶爆破过程中存在的大块率高、留有根底等影响铲装效率与后续生产的问题,通过现场调查统计与分析,摸清大块产出部位,剖析大块产出与出现根底的原因,并提出相应对策。基于矿岩物理力学性质与矿山现有条件,提出针对超硬岩露天深孔台阶爆破的小孔排距爆破方案,对孔网参数及起爆网路进行了优化提升,采用115 mm孔径,孔排距3.5 m×3.0 m、堵塞长度2.5~3.0 m,孔间毫秒延期时间为11、13、18 ms,排间毫秒延期时间为21、29、37 ms。工程实践表明,小孔排距深孔台阶爆破适用于铁矿石等超硬岩的深孔台阶爆破,相比原爆破方案大块率降低约8.7%,爆后无根底,大大提高了露天矿山采剥效率,很好地满足了生产要求。爆破振动速度降幅约为28.1%,减少了对边坡岩体的扰动和破坏。小孔排距深孔台阶爆破在超硬岩露天矿山矿岩采剥中体现了良好的适用性,能够有效减少大块和消除台阶根底,可为露天矿山超硬岩深孔台阶爆破提供借鉴与参考。

露天矿台阶爆破参数优化模型与求解研究

在保证露天矿台阶爆破质量的同时,如何快速优化爆破参数达到低钻爆成本是矿山开采面临的一个实际问题。提出了一种新的爆破参数优化方案,首先,结合现场爆破数据,利用最小二乘法得到修正后的Kuz-Ram预测模型;其次,建立了以钻爆成本最小为目标,大块率、爆破方量和爆破参数(最小抵抗线、孔距等)合理取值等为约束的优化模型,并对优化模型进行了等价简化;最后,提出了自动判敛的快速差分进化算法以加速模型求解速度。数值仿真结果展示了优化方案的合理性及求解速度,现场试验结果进一步证明了优化方案的可行性和有效性,即优化后花岗岩爆区大块率减少至2.5%,理论成本降低约2%;赤铁矿爆区大块率减少至0.3%,理论成本降低约15%。

某钨矿中直径深孔采矿工艺试验采场爆破参数研究

某钨矿为合理确定中直径深孔采矿法爆破参数,基于爆破漏斗理论和爆破相似理论,依次进行单孔、多孔同段和斜面台阶现场爆破漏斗试验,得出最佳爆破漏斗半径为0.66 m、最佳孔间距为1.0~1.2 m、最小抵抗线为0.9~1.19 m,推荐中直径深孔爆破参数为排距2.4 m、孔底距2.5~3.0 m、装药密度4.9 kg/m。采用推荐的爆破参数开展中直径深孔采矿工业试验,得出中直径深孔试验采场较原采矿法炸药单耗降低18%,采矿成本降低21%。表明爆破漏斗试验和深孔采矿工业试验是成功的,采用浅孔爆破漏斗试验法确定中直径深孔爆破参数是合理的,可为其他矿山爆破工艺参数优化研究提供借鉴。

地下铁矿采场边帮光面爆破参数优化与仿真分析

针对某地下矿山高阶段一步采采场边界存在的严重的超欠挖现象,对原有大直径间隔装药结构进行优化,采用光面爆破技术以控制采场边帮成型效果。通过理论分析得出了抵抗线、孔距及延米装药量的理论值,同时结合LSDYNA数值模拟软件建立了多组有限元模型,对各爆破参数进行优化,最终得出抵抗线为2.0 m,光爆孔间距为1.5 m,延米装药量为2.0 kg/m,选用70mm乳化药卷间隔装药结构时,光面爆破成型效果良好。为验证光爆参数的准确性,选取该铁矿703矿房进行现场试验,试验结果表明,采用优化后的爆破设计参数进行光面爆破后,采场边界成型效果良好,采场左边界超欠挖量约0.24 m,右边界因地质问题存在部分超挖,宜通过降低延米装药量来提高爆破效果。通过理论分析、数值模拟及现场试验,有效提高了该铁矿采场边帮控制成型效果,可为类似高阶段矿房爆破工程提供借鉴。

玉龙铜矿爆破参数优化研究

为改善玉龙铜矿中深孔台阶爆破块度不均匀问题,优化中深孔台阶爆破参数。在玉龙铜矿现场开展斑岩型铜矿单孔爆破漏斗试验、多孔同段爆破漏斗试验以及斜面台阶爆破漏斗试验,得到斑岩型铜矿的药包最佳埋深、最佳爆破漏斗体积、最佳孔距以及最佳抵抗线等参数。结合利文斯顿爆破漏斗相似理论,计算并优化得到玉龙铜矿斑岩型铜矿的爆破参数,并在玉龙铜矿现场开展了工业试验。试验结果表明,玉龙铜矿斑岩型铜矿孔排距为6.0m×4.5m,炸药单耗为0.50 kg/m^(3),其爆破块控制较好。

复杂环境露天矿爆破参数优化研究

由于LK矿区采场涌水较大,排水设备不便拆卸,矿石裂隙孔洞发育,原设计参数在爆破过程中产生的飞石易对排水管道、电缆及设备造成损伤,并且爆破块度不均匀。因此,开展了LK矿区露天台阶爆破参数优化,提出了将矩形布孔方式调整为梅花形布孔方式,孔距、排距调整为5 m,并在相邻排的4个炮孔中间增加1个浅孔的爆破参数方案。开展了优化前后方案的LS-DYNA仿真分析,通过最终爆破云图可知:优化后的方案通过增大排间距与排间设置浅孔的方式,使爆破效果较好。开展了优化前后的现场爆破试验,通过矿石块度、爆堆形态与飞石距离,证明了优化方案的优越性。

漂塘钨矿爆破参数优化研究

为了适应漂塘钨矿因设备更新和地质条件变化引起的爆破块度不均匀、大块率等问题,结合利文斯顿爆破理论,在现场开展了单孔爆破漏斗试验和多孔同段爆破漏斗试验,得到漂塘钨矿的药包最佳埋深、最佳爆破漏斗体积、最佳孔距以及最佳抵抗线等参数。并确定了漂塘钨矿最佳孔间距为1.0m~1.24m,炸药单耗为0.60~0.73kg/t。为降低爆破大块率,减少矿山成本提供了理论依据。

基于深孔微差爆破应力场的爆破参数优化

为克服矿房大直径深孔微差爆破存在的不足,根据波动学理论,依据柱状药包单孔爆破应力传播衰减规律,圈定了微差爆破前后起爆孔距和延期时间范围,进一步推导出两孔微差爆破的叠加应力场函数解析式。在此基础上,依据Mises准则反推得出孔网参数与延期时间计算公式。通过LS-DYNA模拟计算和现场工业试验,对比应力场分布情况和实际爆破效果,验证了理论分析的合理性。

丰山铜矿中深孔爆破参数优化研究

中深孔爆破效果直接影响采场稳定性、贫化损失率、大块率等回采安全与经济指标,中深孔爆破参数优化是开采中的一大难题。以丰山铜矿为工程背景,采用理论经验公式与现场爆破漏斗试验相结合的方式,对采场中深孔爆破参数及孔网参数进行优化。研究结果表明:爆破漏斗试验的药包中心最佳埋深为0.60 m,对应的最佳爆破漏斗体积和炸药单耗分别为0.289 m^(3)和0.30 kg/t,最佳爆破漏斗孔间距为1.8 m。基于爆破相似律理论,结合爆破手册校验,获得孔径Φ64 mm上向扇形中深孔的爆破参数为最小抵抗线为1.3 m,中深孔排距为1.1~1.3 m,孔口距为1.3~1.5 m,孔底距为1.8~2.4 m,炸药单耗为0.31 kg/t(0.96 kg/m^(3))。按照高×宽为15 m×10 m的采场结构参数设计了中深孔的孔网参数,每排中深孔共有13个炮孔,炮孔总长度为106.7 m,总装药长度为78.6 m。研究成果可为类似矿山的爆破参数优化提供经验借鉴。

高效矿山爆破技术中的爆破参数优化研究

本文研究了高效矿山爆破技术中的爆破参数优化,旨在提高露天矿岩爆破的效率和质量。首先分析了当前露天矿岩爆破技术面临的挑战,包括开采深度的增加和地表环境的复杂性。提出了综合考虑台阶高度、底盘抵抗线、超深与孔深等,并通过调整炮孔密集系数、降低炮孔超深等方式进行优化的方法。最后,通过实例分析验证了优化方法的有效性,研究结果表明,优化后的爆破参数能够显著提升爆破质量,降低矿岩开采成本,提高块矿率。研究可为露天矿岩爆破参数的优化提供了实用的参考。

软破岩层中深孔爆破参数优化研究

针对井下软破岩层中深孔爆破出现的眉线破坏、大块率高、炸药单耗高等问题,提出优化中深孔边孔角度、孔底距、采场边界距离、排距、装药量等参数技术方案,并进行了现场工业试验,对该方案的爆破效果、安全性等方面进行了综合评估。结果表明,边孔角度45°以上,增加炮孔,边孔孔底距1.6m~2m,爆破后块度均匀,大块率降低40%;排距增加到2.2m,爆破后采场眉线完好;炮孔与采场边界距离1.5m~2m,每个炮孔增加孔口与炸药距离1m~2m,炸药单耗降低22%;对中深孔爆破参数优化具有一定指导意义。

聚能管爆破参数对周边爆破效果的影响

在巷道施工过程中,周边爆破是非常重要的环节,使用聚能管爆破来提升周边爆破的效果是一种常见的方式。但是聚能管爆破的诸多参数设置不合理,仍然会使得周边爆破的定向破坏效果不明显,轮廓线受破坏较大,炮孔留存度低和超欠挖的现象。为了进一步提高爆破损伤的方向性,改善爆破质量,需要对聚能爆破的参数进行优化,达到更好的施工效果。使用ANSYS/LSDYNA进行数值模拟实验,从炸药-聚能管耦合性与不同的应力波相遇位置这两个方面进行研究,寻找相对应的合理爆破参数。对数值模拟结果进行分析,当炸药与聚能管之间的不耦合系数为1.12时可以在保护围岩岩体与定向破坏之间取得平衡。改变相邻两组炸药的起爆位置,使得同一水平面上的爆炸引力波相遇位置偏移至两炮孔之间3/4的位置时,轮廓线的完整程度得到了较大程度的提高。通过这一系列结果可以得出在聚能管与药卷之间采用不耦合结构,根据聚能管大小采用合适的药卷,并通过改变炸药的起爆位置使得炮孔之间的应力波相遇的位置发生改变,可以较大幅度地降低对留存岩体的损害。对这两个研究较少的参数进行优化,从更广的角度对爆破效果进行提高,使隧道巷道工程获得更好的轮廓线效果与炮孔完整度,降低超欠挖。

大红山铜矿矿房回采爆破参数优化研究

为确定玉溪矿业有限公司大红山铜矿矿房回采更合理、更优化的爆破参数,基于利文斯顿漏斗爆破原理,进行多次爆破漏斗试验,得出孔径为φ76 mm的最佳爆破孔间距及最小抵抗线;再按照相似理论原则,确定出孔径为φ165 mm的下向大直径深孔爆破的最佳孔间距和排距等爆破参数;并经实践证明取得了较好的矿房爆破效果。