基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型

由于爆破区域地形地质条件的复杂、监测仪器的误差、振动传播介质的反射以及磁场的干扰等原因,采集的原始爆破振动信号常常会掺杂大量的噪声,针对此问题提出了基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的信号降噪光滑模型。此模型将爆破振动信号进行CEEMD,基于分解所得到的IMF分量建立低通滤波算法。根据滤波算法的相似度与光滑度,构造目标函数并计算最优解,其对应的滤波算法模型即为爆破振动信号的最优降噪光滑模型。通过构造仿真信号验证了降噪光滑模型算法的可行性,并将模型应用了实际露天深孔爆破振动信号的研究。采用信噪比和均方根误差两种指标对比经验模态分解(EMD)方法、小波阈值法、CEEMD-小波阈值法与滤波算法模型BP3的降噪效果,验证了降噪光滑模型在对露天矿山爆破振动信号降噪方面的有效性,并通过频谱分析进一步验证了降噪光滑模型较CEEMD-小波阈值法的优越性。结果表明:基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型具有良好的降噪能力,能够在保留原始爆破振动信号真实特征信息的前提下对信号进行降噪,且降噪效果优于EMD方法、小波阈值法和CEEMD-小波阈值法。

动静组合加载下岩石-充填体破坏特征研究

充填法开采时,爆破扰动势必对充填体造成不同程度的破坏,为更好地保护充填体稳定,需要对其破坏模式进行研究,并明确其破坏程度。从矿山实际出发,制备岩石-充填体组合试件,对其开展动静组合加载实验。研究结果表明,轴向载荷的施加与否会导致岩石-充填体试件的破坏模式发生变化。当不施加轴压时,试件更容易发生拉伸破坏。当施加一定轴压时,由于端部效应的影响,试件充填体部分的破坏模式由拉伸破坏向压剪破坏转变。这也进一步造成充填体破坏程度的变化,随着轴向压力的增加,其破坏程度逐渐减弱。说明拉伸破坏会对充填体造成更为严重的破坏,相较于拉伸破坏,压剪破坏造成的充填体破坏程度较低。

露天矿边坡爆破地震波传播规律分析

萨道夫斯基公式被广泛用于解决露天矿山爆破振速问题。为研究适用于露天铁矿爆破振动速度计算公式,对某露天矿山台阶爆破进行了11次爆破振动监测,通过对监测数据进行分析,得出露天矿山爆破质点振速随着爆心距的增大而逐渐减小,并且爆心距对振速的影响远大于高程。从整体数据看,Y方向爆破振速峰值最大,X方向的次之,Z方向的最小。根据萨道夫斯基公式并利用数学回归方法计算出爆破振动场地系数K和衰减指数α值,从而得到爆破振动质点振速的衰减公式,K和α值均符合《爆破安全规程》(GB6722—2014)的允许范围。合速度、X方向、Y方向和Z方向的振速公式拟合结果表明,相关系数R2均大于0.8,线性相关性较好。该露天矿山爆破振动速度预测公式可为研究同类型露天矿山爆破振速提供一定的参考,并能有效地指导矿山安全生产。

不同粒级与结构铁尾矿渗透破坏模式判别方法

渗透破坏是引起尾矿坝事故的重要原因。渗透破坏模式不同,影响也不尽相同。有必要对其判别方法进行研究,进而有效预判可能发生的尾矿坝渗透破坏形式,从而更为有效的保护尾矿坝下游人员的生命与财产安全。通过开展铁尾矿的渗透破坏试验,电镜扫描观测,显微镜观测,对细颗粒含量与结构影响下的铁尾矿渗透破坏模式进行了分析。结果表明:应用现行的一些渗透破坏模式判别方法对铁尾矿渗透破坏模式进行判别时,其准确性降低。以达西定律为基础,提出采用渗透系数对平均孔隙直径进行计算的方法,这种方法可以有效计算均匀尾矿的平均孔隙直径,沉积尾矿粗、细粒层的平均孔隙直径。为后续尾矿渗透破坏模式的判别提供有力依据。提出了适用于铁尾矿的渗透破坏模式判别方法。对不同粒级与结构铁尾矿的渗透破坏模式判别准确性较高。开展砂槽试验,在较大尺度范围上对提出的铁尾矿渗透破坏模式判别方法进行了验证,结果较为准确。研究成果对维持尾矿坝安全运行具有一定指导意义。

循环冲击下充填体的力学特性及损伤演化规律

在矿山开采过程中充填体会频繁受到爆破扰动的影响,因此研究充填体在循环冲击作用下的力学性能及其损伤演化具有重要的意义。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对充填体进行单次冲击试验,确定充填体发生破坏时的最大冲击速度;对充填体进行循环冲击试验,使用超声测速仪进行波速测试,进而研究充填体在受到循环动载扰动后的损伤情况。试验结果表明:在不致使充填体发生较大破坏时,随着冲击次数的增加,充填体弹性模量基本不变。第1次冲击,充填体变形的主要过程为弹性变形阶段,第2、第3、第4次冲击,试件变形破坏过程基本相同,包括压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、裂纹贯通和破坏阶段。在循环冲击过程中,随着冲击次数的增加,充填体的强度不断减小,充填体抵抗外界扰动能力降低,损伤整体呈增大趋势。

高速切削加工模具的关键技术研究

系统提出应用高速切削技术在模具制造中的一些关键技术,包括高速切削加工机床的选购、CAD/CAM的选用,走刀路径规划等加工工艺的确定。

厚大第四系边坡稳定性分析及处理措施

司家营铁矿西帮边坡第四系表土厚大,并且土层含水层富水性强,易发生近似圆弧型失稳破坏,严重威胁矿山安全生产。通过对破坏形态的分析,采用Bishop法对边坡安全系数进行计算,得出三个主要区域的边坡安全系数分别为1.100、1.032和0.781。边坡安全系数均较小,尤以区域3处边坡的稳定性最差。通过对边坡进行削坡减载,提高了边坡的稳定性。经Bishop法计算后,削坡后的边坡安全系数分别达到了1.391、1.461和1.149,基本满足边坡稳定性需要。

深部大规模开采岩体稳定性数值模拟研究

基于FLAC3D对马城铁矿深部大采场开采及回填过程中,围岩与充填体的稳定性进行数值模拟计算,并通过现场工程试验进行了验证。研究结果表明:(1)一步回采后,矿房出现顶板下沉和底鼓现象,间柱顶底板处应力集中明显,最大应力达到36.45 MPa,围岩局部呈塑性破坏;二步回采时,矿柱位置应力集中加剧,最大集中应力达到69.35 MPa,顶板最大位移15.01 cm,空区部分围岩呈失稳状态。(2)一步回采胶结充填后,胶结充填体对空区围岩起到了支撑作用,在一定程度上恢复了围岩三向受力状态,矿房顶底板应力集中程度减弱;二步回采尾砂充填后,充填体进一步抑制了空区塑性区的发展,围岩受力分布相对均匀,顶板位移与之前相比基本不变,顶底板变形得到了有效控制,保证了深部大采场开采的安全性和可靠性。

极限跨度法与PLAXIS^(3D)在采空区稳定性分析中的应用

针对某矿山采空区发生局部顶板冒落的问题,首先运用激光自动扫描系统(VS150)对复杂空区进行探测,得到精确的空区顶板暴露面积,最终探测得出采空区最大暴露面积23306 m^2;采用当量暴露面积法求得围岩极限暴露面积为1069 m^2。其次采用Barton(当量尺寸)极限跨度分析法计算顶板允许的最大跨度,计算得出顶板最大无支护跨度为19.5 m,小于探测得到的真实跨度30 m。最后利用三维有限元软件Plaxis3 DTunnel模拟分析原始采空区的应力与位移分布,计算结果表明采空区处于不稳定状态。3种方法均证明采空区处于危险状态,并且提出了充填治理采空区同时兼顾回收水平矿柱的方案。

梨树沟铁矿破碎带巷道支护技术

分析了梨树沟铁矿破碎带巷道变形破坏主要影响因素,提出了适合的锚网喷支护方案,并通过数值模拟技术进行了验证。现场试验表明,该方案可有效控制破碎带巷道变形,避免了回采进路冒顶、片帮现象的发生,消除了安全隐患。

复杂采空区精密探测及稳定性分析

为了解决迁西龙湾矿区滞留采空区的安全隐患问题,首先利用空区激光自动扫描系统(VS150)对人员无法进入的空区进行激光探测,获得了精准空区三维坐标;利用3Dmine矿山软件进行处理得到精确的空区模型与剖面形态;最后采用国际先进有限元软件Plaxis模拟采空区的应力和位移变化情况,分析得出空区处于不稳定状态,模拟充填后采空区的稳定性分析证明:采用灰砂比1∶8的全尾砂充填采空区可以有效地改善采空区的应力,提高采空区的稳定性,从而为合理的治理采空区和矿山的安全生产提供科学决策的依据。

台阶地形爆破振动放大效应研究

基于台阶地形爆破振动监测与数值模拟分析,对台阶地形条件下的爆破质点峰值振动速度放大现象进行了研究。结果表明:随着水平距离的增加,台阶表面质点峰值振动速度总体呈现减小的趋势,但在台阶中部会出现一定的放大现象;振动速度放大系数n随着水平距离的增大,先呈现逐渐增长的趋势,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便维持在某一水平范围内;随着埋深的增大,振动速度放大系数n呈现逐渐减小的趋势。但受水平距离的影响较为明显,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便不再随埋深发生较大变化。在量纲分析的基础上,结合现场观测数据与数值模拟结果,得出了台阶地形的爆破质点峰值振动速度计算模型,对类似工程的爆破振动速度计算具有一定的参考价值。

基于FLAC^(3D)的深部大规模开采围岩稳定性分析

以马城铁矿-900^-720 m阶段V矿体开采为研究对象,采用FLAC^(3D)数值模拟软件对其充填开采过程进行模拟研究得出:开挖后矿房肩角及顶板中间处出现应力集中现象,且随着相邻矿房开采,矿房顶板、上盘围岩、矿柱位置出现不同程度的以拉伸为主的破坏现象,塑性区呈不断增大的趋势;通过尾砂胶结充填,矿房围岩应力重新分配,原有矿房顶底板、两帮及矿柱集中应力减小,受力呈均匀分布趋势发展,顶板沉降和底板底鼓受到抑制,塑性区破坏减小,尤其是充填体周围的塑性区没有增大,说明充填体抑制了塑性区的发展,充填对采空区围岩变形控制效果显著。