基于大量工程实践的难爆类岩巷光面爆破成型技术研究

采用光面爆破技术可以大幅提高巷道成型速度、平整度,降低作业风险与支护成本,新疆瑞伦矿业前期井下巷道掘进虽采用光面爆破,但一直未取得较好的爆破效果,为此,对矿岩开展可爆性评价,基于评价结果与岩体力学特性,结合经验公式对光面爆破方案进行优化设计,并开展多次试验,根据试验结果进一步调整优化,并提出了二次压顶光面爆破优化方案。试验结果表明,方案优化后爆破成本降低13%,掘进光面爆破效率提升10%,掘进炮孔有效利用率达到了91%以上,巷道成型规整,爆破效果良好。

某矿充填体合理强度研究

针对高大采场高度高和暴露面积大的特点,在保证采场安全的基础上,为降低充填成本,采用理论计算、工程类比和数值模拟相结合的方法确定充填体合理强度。为减少爆破对充填体的破坏,采用Mathews稳定图法确定采场充填体侧帮暴露面积,并根据成功工程实例推荐护壁厚度。研究结果表明,当矿房高度为36 m时,充填体28 d强度从上到下分别为1.85 MPa、1.5 MPa和1.85 MPa;当矿房高度为60 m时,充填体的强度分别为2.45 MPa、1.8 MPa、2.0 MPa、2.2 MPa和2.45 MPa;当矿房高度为72 m时,充填体的强度分别为2.8 MPa、2.0 MPa、2.2 MPa、2.4 MPa和2.8 MPa;二步骤采场充填体强度为0.6 MPa;当炮孔孔径为165 mm时,护壁厚度为2.2~2.5 m;当炮孔孔径为120 mm时,护壁厚度为1.5~1.8 m。

基于LS-DYNA的临近采空区多段爆破微差时间优化研究

临近采空区多段毫秒微差爆破的微差时间选取直接关乎采空区顶板的稳定性。为了探究临近采空区毫秒延时爆破最优微差间隔时间,在分析总结国内外实际生产中选取的微差间隔时间的基础上,将某地下矿山实际开采情况简化为花岗岩介质中采空区附近2个柱形耦合装药炮孔研究模型,并从计算机模拟的角度,运用ANSYS/LS-DYNA有限元动力分析程序对微差间隔时间分别为0 ms/m、3 ms/m、5 ms/m、7 ms/m、8 ms/m的毫秒微差爆炸过程分别进行数值计算,得到了爆炸过程中采空区顶板观测点的振动速度-时间曲线及振速峰值。分析结果表明:微差间隔时间为28 ms,即7 ms/m时干涉减振效果最优。

不同岩石脆性破坏声发射时频特性及信号识别

针对不同岩石脆性破裂声发射信号的非稳定性等特点,提出了声发射参数、Welch谱、EMD和BP神经网络相结合的声发射信号特征提取及识别方法.通过对3类脆性岩石进行单轴压缩声发射试验,获取了岩石破裂全过程的力学、声发射参数及波形;对各类岩石的声发射信号的时频特征进行了对比分析;综合声发射参数、峰值频率及EMD能量熵等特征向量,运用BP神经网络对岩石声发射及干扰源信号进行模式识别.结果表明,不同岩石在单轴加载下声发射参数随应力或时间的演化特征存在异同;EMD与Welch谱可很好体现出不同岩石声发射信号频谱与能量分布的特征差异;不同岩石声发射多种特征的神经网络具有良好的识别效果.

中深孔爆破出矿巷道震动强度的数值模拟

千家坪钒矿属于大型地下矿山,采用中深孔崩矿法回采.由于爆破施工作业具有工作空间密闭、作业频率高及单次装药量大等因素,使得爆破震动易影响邻近出矿巷道的稳定.为研究中深孔爆破对出矿巷道的影响,确保出矿巷道的稳定,运用ANSYS/LS-DYNA的流固耦合功能对某次爆破回采巷道处的震动强度进行分析.通过将数值计算结果与现场实测结果进行对比,发现其无明显偏差,说明运用ANSYS/LS-DYNA对中深孔爆破震动强度的预测具有一定的指导价值.

基于小波的某矿爆破地震波衰减系数的回归与分析

为了深入理解某矿爆破地震波衰减规律,在确定该矿爆破振动信号最佳小波基与阈值函数的基础上,对所测源信号及去噪信号进行萨道夫斯基公式线性拟合并比较分析.结果表明,该矿爆破振动信号的最佳小波基为sym7函数,去噪效果最佳为rigrsure阈值函数;去噪后的爆破振动信号衰减系数k、a值反映该矿岩体强度性质比原始数据的k、a值更为准确,为该矿爆破安全设计提供理论依据.

生产爆破下巷道顶板稳定性的动态应力比分析评价

为了研究某矿井下中深孔生产爆破对临近巷道顶板稳定性的影响,利用Blastmate III型测震仪对该矿山日常生产爆破时,对巷道顶板进行爆破振动现场测试.结果表明,爆破振动的振幅与频率随着测点到爆源距离的增加逐渐降低;在对测试结果分析的基础上,利用动态应力比评价方法对所研究巷道的顶板稳定性进行稳定性计算分析,得到DSR≤0.125,以相同条件进行爆破生产时,所研究巷道顶板无损伤破坏.

基于灰色关联度的砂岩加载过程中AIRT演化特征研究

在受力岩石的红外辐射效应研究中,AIRT时序曲线应用广泛,但试件岩石成分、损伤分布不均又各向异性,导致AIRT时序曲线形式多样,共性特征隐蔽,难以明确分类.文中以单轴压缩下粉砂岩红外观测试验为依托,对原AIRT时间序列,先进行重采样和归一化处理,再进行灰色关联聚类分析,以序列间发展趋势的相似程度为定量指标,进行分类.结果表明:此次试验,临界值取0.7,可将AIRT时序曲线分成2类,其中,第Ⅰ类曲线占60%,具明显的红外异常前兆,此种数据处理方法 ,对AIRT演化特征及灾变前兆定量研究具有一定的参考意义.

不同含水状态砂岩损伤分析研究

通过对不同含水状态砂岩进行单轴压缩声发射试验,对比分析了不同含水状态和不同损伤表征的砂岩损伤特征.试验结果表明:干燥状态时,低应力阶段,损伤曲线非常平缓,当处于损伤急速增加阶段时,损伤曲线呈多个阶跃上升,较为陡峭;天然含水状态时,损伤曲线开始增长较快,之后进入平静期,曲线较为平缓,临近破坏时,曲线有所上升,但上升幅度较干燥状态小;饱和含水时,低应力阶段也是出现损伤值上升较快,然后进入较长的平静期,临近破坏时损伤曲线变化较小,岩石基本上无破坏征兆.结果表明:砂岩含水率越高,声发射越集中分布于砂岩破坏瞬间,破坏前兆越不显著,破坏时表现出的脆性破坏越明显,声发射参量表征的损伤较应变表征的砂岩损伤更合理.

某矿井下浅孔毫秒延时爆破地表震动的数值模拟研究

某地下矿山上方地表分布有土坯房,一层、二层砖混结构民房以及水稻田.该矿山生产过程中产生的爆破震动易影响周边民房的稳定.为研究该矿山井下生产爆破时地表的震动强度,确保民房震动强度安全,利用LS-DYNA有限元方法对某次具有代表性的生产爆破下的地表震动强度进行了分析研究.通过对该次具有代表性的生产爆破数值计算与爆破震动现场测试结果对比分析表明,采用ANSYS/LS-DYNA的数值计算结果与实际测试值偏差不大,数值模拟分析方法对爆破震动强度的预测具有一定的指导价值.

不同方向爆破振动信号的分形特征

应用分形理论的盒维数方法,建立双尺度矩形盒维数模型,对井下深孔爆破地表振动实测信号进行分析。介绍了爆破振动信号盒维数D和拟合参数b的计算方法,并获得所测各点的T(切向)、V(垂向)、L(径向)三个方向的爆破振动信号的盒维数D和拟合参数b;结合爆破振动信号的频谱图,对不同方向爆破振动信号的分形特征进行了探讨。初步研究表明:不同方向的爆破振动信号都表现出盒维数D值越大,信号高频成分越多,反之则越少的特征;爆破药量对拟合参数b值大小的影响呈类似规律。

基于层次分析与模糊综合评判的回采方案优选

应用层次分析法与模糊数学原理,建立了某钨矿矿区回采方案的综合评判模型,科学合理地选出了该矿最优回采方案.在优选过程中,综合考虑影响回采方案的各项影响因素,利用层次分析法确定各评价指标的权重,并根据模糊数学原理对备选回采方案进行综合评判,得出各方案的优越度.实例计算结果得出2种方案综合优越度分别为0.791 0和0.748 1,因而确定方案1优于方案2.研究实例结果表明,该综合评判法可以对受多个定量和定性指标影响的决策进行有效的综合权衡分析,可为方案优选提供科学的指导.

基于小波包的某矿爆破震动信号分析

为了解某矿爆破震动波传播规律,在去噪的基础上对信号进行4层db8小波包分解,提取噪声和频段分信号.分析表明,噪声易与真实信号混叠,使PPV增大或减小,降低原始信号的准确性与可靠性;真实信号在0～256 Hz均有分布,各频段未见明显集中现象,但在同一爆破中,随着传播距离的增加,速度有向低频集中的趋势.最后,将数据进行线性拟合,获取了爆破震动波的衰减规律公式,为该矿爆破设计提供了依据.

基于LS-DYNA的井下中深孔爆破地表震动强度模拟分析

为了研究微差爆破最大段药量和总药量对爆破震动的影响程度,在对某铀矿井下生产爆破进行爆破震动现场测试的基础上,采用LS-DYNA有限元软件分别以最大段药量和总药量作为集中药包进行数值模拟。分析结果表明,震动强度测试值介于最大段药量和总药量数值模拟值之间,最大段药量虽是影响微差爆破震动强度的重要因素,但非决定性因素,微差爆破震动强度与总药量有密切关系;井下生产爆破地表三维震动强度值中,水平径向值相对较小。

露采平台安全厚度与隐伏采空区跨度关系的数值模拟研究

准确掌握露采平台安全及下部隐伏采空区的稳定性,是矿山进行安全生产工作的重要前提.为了确定某矿露采平台下部隐伏采空区跨度与露采平台安全厚度之间的关系,通过室内岩石力学实验,获取岩样相应的物理力学参数;结合摩尔-库仑强度破坏准则,应用FLAC3D数值计算软件,建立三维模型;在一定的空区走向长度(30 m)和不同的跨度条件下,以每次10 m的工程进度向地表方向模拟开挖,分析空区顶板临界安全厚度与空区跨度和岩体抗拉强度的相互关系.给出了露采平台安全厚度与空区跨度关系和抗拉强度三者的线性拟合公式,为类似矿山的采矿工作提供借鉴.

地下矿山采矿方法设计思维

为了提高地下矿山采矿效率、保证采矿质量以及开采工作的安全性,地下矿山采矿方法需要随着经济发展和技术进步而创新。对于地下矿山采矿工作人员而言,创新地下矿山采矿方法的基本前提是需要具有地下矿山采矿方法设计思维,以提出更高效、更安全、适用性更强的新型采矿方法。

干燥与饱水状态下砂岩的声发射特征研究

针对干燥和饱和含水两种状态下的砂岩进行了单轴压缩破坏声发射测试与岩爆倾向性研究。结果表明:砂岩含水状态的不同,其加载过程都可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个阶段,但两者对应各阶段的时域分布有较大差异;每阶段,饱水试件振铃计数均数、峰值、总计数都比干燥试件小,饱水试件振铃计数随时间序列分布较稀疏,饱水试件峰值集中出现在极限应力附近,而干燥试件峰值分布相对较分散;两种含水状态试件第Ⅰ、Ⅱ阶段能量释放趋势一致,都较缓慢,能量释放主要集中在第Ⅲ阶段,不同的是,干燥试件的能量释放呈现出多个阶跃,而饱水试件的能量释放主要集中在破坏瞬间,干燥试件接收到的声发射累积能量为含水试件的10倍左右。结论:岩石中水分会影响岩石的变形特性,饱水岩石失稳前兆信息较少,岩爆倾向性更强。

邻近巷道爆破对既有巷道影响的数值模拟研究

千家坪钒矿由于邻近巷道爆破作业,时常造成既有巷道面向爆源侧片帮。为防止此类灾害扩大,结合矿山生产实际,以实测震动数据为依据,通过FLAC3D软件分析邻近巷道爆破作业对既有巷道造成的损伤。结果表明,爆破震动使既有巷道两帮在水平方向上产生明显的位移,且面向爆源侧变化尤为明显;爆破震动使应力极值及集中区域均发生变化,且面向爆源侧变化最为显著;爆破震动对巷道面向爆源侧边墙中上部稳定性影响最大,同一侧拱顶及墙脚受到的影响较小;背向爆源侧则几乎无影响。