赤泥基地聚物透水混凝土配合比优化研究

为促进固体废弃物资源化再生利用和海绵城市低碳可持续发展,本文以赤泥、矿渣为胶凝材料,水玻璃溶液作为激发剂,制备了赤泥基地聚物透水混凝土(RMGPC)。采用正交试验研究碱当量、赤泥掺量、水玻璃模数对RMGPC的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、透水性能、连续孔隙率的影响规律,优化配合比设计。结果表明:(1)当水胶比为0.32,设计孔隙率为18%时,4%的碱当量最佳,赤泥掺量变化对RMGPC各项性能的影响最显著,水玻璃模数变化影响很小;(2)由综合平衡分析得:碱当量4%、赤泥掺量40%、水玻璃模数1.8为最优配比,制备的RMGPC 28 d抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度能达到32.1、1.99及3.3MPa,透水系数为3.33 mm/s,连续孔隙率为16.15%,能够很好的兼顾强度高和透水性好的优势。

延期时间对高台阶抛掷爆破效果的影响

为了研究高台阶抛掷爆破合理的延期时间,基于相似材料模型试验,运用有限元软件ANSYS模拟不同排间毫秒延期的抛掷爆破模型.试验和计算结果表明:从增加最远抛距和减少大块率的角度出发,当排间毫秒延期时间小于或等于2ms时,后排孔爆炸的一部分能量用来给第1排孔爆破的碎块做功,第1排孔碎块的抛距增加,且第1排炮孔的大块率也减少;从有利于改善单元在x、y、z三个方向的应力叠加效果来看,第2排炮孔的延期时间宜定于1.27~2.04ms之间.由于确定模型尺寸和原型尺寸的几何相似比1∶50,故推荐矿山高台阶抛掷爆破的排间延期时间为63.5~102.0ms.

井下大爆破直通巷道冲击波超压的预测研究

为减小爆破冲击波对井下人员和设备的影响,利用NUBOX-9012爆破冲击波智能监测仪及配套的冲击波传感器监测爆炸冲击波现场,并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟爆破冲击波在直通巷道内的衰减过程,提取数值计算的结果,经数据拟合得到一端开口的直通巷道冲击波超压预测公式中的未知系数b1、b2和b3,将直通巷道内不同药量、不同距离处的原始数据代入冲击波超压预测公式得到巷道超压峰值,并与实测值对比。结果表明:预测误差在合理范围内,该冲击波超压峰值预测公式适用于预测井下直通巷道的冲击波超压峰值。

爆破振动对临近建筑物安全影响研究

为了研究某露天矿采场爆破作业对附近选厂内建筑安全性的影响,采用爆破振动监测系统在选厂内对两次不同最大单孔药量下的爆破作业进行监测。基于希尔伯特-黄变换(HHT)分析法,对两种情况下监测产生的振动信号数据进行分析研究,结果表明:两种情况下爆破振动信号的优势能量频带都在0~10 Hz,且随着最大单孔药量的增加,振动频率有往低频集中以及瞬时输入能量增大的趋势;结合《爆破安全规程》(GB6722—2014)中对于工业建筑安全允许标准,确定该选厂建筑最大安全允许振速为2.5 cm/s。

狮子山矿深部开采运输主巷的稳定性分析

高地应力条件下,巷道围岩应力基本上随埋深的增加呈线性增加。因此,巷道围岩的稳定性成为十分突出的问题。为了研究狮子山矿深部开采运输主巷道在高地应力作用下的稳定性,运用有限元分析软件ANSYS,建立狮子山运输主巷的计算模型,并进行了数值模拟分析。计算结果表明:高地压的情况下,巷道围岩可能出现塑形变形区域,主要集中在巷道上下左右中间及拐角应力集中区域,非矿体部分等效应变最大值1.895×e^(-3),矿体部位最大值0.961×e^(-3),变形区域在合理范围内,故巷道壁面及拐角处应成为重点支护部位。

冲击荷载下运动裂纹与空孔相互作用的焦散线试验研究

为了研究含有圆形缺陷的半圆盘试件在不同冲击速度下的断裂特征,采用霍普金森杆加载系统和动态焦散线试验系统,对半圆盘试件进行了试验研究。结果表明:裂纹起裂前,焦散斑半径出现跳跃情况,是入射杆的反复加载造成的;随着冲击速度的增加,裂纹穿过圆形缺陷的应力强度因子峰值有所增加,裂纹穿过圆形缺陷的扩展速度也增加明显;随着圆形缺陷半径的增大,裂纹在圆形缺陷处发生二次起裂时的应力强度因子变大。

弓长岭铁矿巷道掘进掏槽孔超深长度优化试验研究

巷道钻爆法掘进中,掘进速度的关键在于掏槽。为了研究金属矿山巷道掘进过程中掏槽孔超深与炮孔利用率的关系,基于20世纪90年代以来部分相关文献资料以及开展的掏槽孔超深现场试验成果,探讨了掏槽孔相对于其他炮孔超深长度的合理取值范围。研究结果表明:无论是在金属矿山还是非金属矿山,随着巷道掘进工程量的不断扩大,炮孔深度逐渐增大,但掏槽孔超深长度并没有改变。根据部分金属矿山掏槽超深的数据统计,95.2%的金属矿山掏槽超深长度基本保持在200 mm及以下。基于掏槽孔超深现场试验,在保证其他参数不变的前提下,以掏槽孔超深长度作为单一变量,当辅助孔和周边孔炮孔深度分别为1.8 m和2.0 m时,掏槽孔对应的最优超深分别为300 mm和400 mm,获得的炮眼利用率极值为97%和95%,较超深长度200 mm时分别提高了5.4%和10%,掏槽孔超深长度的变化对炮孔利用率有重要影响。基于掏槽孔超深长度优化问题,引入超深系数η概念,当辅助孔和周边孔深为x时,掏槽孔对应的孔深为y,存在最优掏槽孔超深系数η,使得炮眼利用率最高。

模糊综合评价法在地下矿山安全生产中的应用研究

为了解决地下矿山的安全评价模糊不清,受到的影响因素众多的问题,基于模糊数学理论并结合层次分析法,构建地下金属矿山安全评价指标体系模型,综合分析评价了某地下金属矿山的安全性,对提高矿山的经济效益和保护矿山工作人员的生命财产安全,具有重要意义。

煤矿胶结充填开采覆岩移动三量关系及其控制原则

为研究充填采场覆岩变形特征,基于充填采场围岩变形的时空效应,将充前移近量、欠接顶量与充填体压缩量作为覆岩变形的主要来源,揭示了覆岩移动的“三量关系”,并分析了三量变形的影响因素。基于压力平衡拱理论,建立围岩压力与充填体承载力的平衡关系,研究“三量关系”的协同作用,并提出覆岩变形控制的“三度原则”,通过控制充填速度、充填密实度和充填体强度等措施降低覆岩变形。研究结果表明,充前移近量与空顶时间及充填步距呈正比,其变形在回采一阶段显著低于末阶段,同时,充填效率降低,导致空顶时间增加,其变形随之增加;欠接顶量随泌水率增大而增大,其欠接顶区域呈三角形分布,随煤层倾角增大,欠接顶范围减小,而欠接顶高度在充填支巷上口增大;充填体压缩量与其弹性刚度呈反比。提高充填速度及密实度在充填前期显著降低覆岩变形,而提高充填体强度在充填后期是控制覆岩变形的关键因素。数值模拟结果表明,在两阶段回采模式中,充填体在一阶段时仅产生部分接顶,在二阶段时产生完全接顶区和间断接顶区,最终形成完全接顶。基于覆岩变形控制的“三度原则”,昊源煤矿采用连采连充式胶结充填采煤技术,实现了连续采煤与连续充填的平行作业,显著提高了充填效率,降低了覆岩的充前变形。结果表明,上覆岩层仅产生较小的离层,极大地维持了围岩完整性,实现了对上覆岩层的变形控制,验证了“三度原则”对变形控制的有效性,为类似条件下的覆岩变形控制研究提供了借鉴。

露天爆破振动在运输隧道内的传播规律研究

为了研究爆破振动对运输隧道稳定性的影响,基于萨道夫斯基公式和希尔伯特-黄变换(Hilbert Huang Transform简称"HHT")法对爆破信号进行分析。某金属矿山采场爆破生产时,对西帮运输隧道周围进行爆破振动监测,通过对测点Z方向峰值振速进行线性回归计算和爆破振动信号时频分析,得到爆破振动的传播规律和爆破能量散失的过程,结果得出:萨道夫斯基公式中的衰减系数K=444.94,衰减指数α=1.89,爆破振动频率主要分布在0~20 Hz范围以内。给出1230、1065平台方向生产爆破时,不同爆心距对应的最大安全允许单段药量,对保证矿石经西帮隧道安全高效的运输到进料口具有重要意义。

狮子山矿爆破振动测试及分析

随着开采规模的扩大,狮子山最大单响药量也在增加,爆破产生的地震效应也在增强,严重威胁井下巷道及构筑物的安全。为了降低爆源周围爆破振动危害,对狮子山十六中段的生产爆破进行爆破振动监测,运用萨道夫斯基公式进行线性回归计算,确定十六中段同一水平、不同水平、西飘带矿萨道夫斯基中的衰减系数和衰减指数。

铁矿巷道周边定向断裂爆破机理及现场试验研究

为研究切缝药包定向断裂爆破技术在硬岩巷道的适用性,分别通过双孔普通药包和双孔切缝药包数值模拟,铁矿巷道现场试验进行对比,并利用多重分形谱参数对现场试验结果进行定量化评价。试验结果表明,切缝药包能量分配更合理,聚能效果明显,有利于裂纹贯通。现场对比试验中,切缝药包效果优于普通药包,半眼痕率达80%以上。普通药包周边爆破爆后围岩多重分形谱的开口宽度△α、维差△f分别为0.222和0.123,切缝药包周边爆破爆后围岩多重分形谱的开口宽度△α和维差△f分别为0.057和0.016,多重分形谱非对称指数I AS的绝对值分别为0.774和0.122。研究结果表明:切缝药包周边爆破定向断裂效果明显,围岩表面更为光滑平坦,此定向断裂技术同样适用于铁矿巷道等硬岩巷道。

石禄铁矿扇形中深孔爆破块度分布特征研究

为优化扇形中深孔爆破块度分布,进行9次扇形孔爆破现场试验,采用数字图像处理软件Split-Desk 4.0对爆堆进行图像处理,通过线性拟合得到爆破块度分布预测模型,并计算对应爆堆的分形维数。试验结果表明:微差爆破有利于控制大块率,对扇形孔孔口进行间隔装药,有利于降低中深孔爆破粉矿率。数值模拟结果显示,孔底有效峰值应力<中间有效峰值应力<孔口有效峰值应力,容易在孔底产生大块,孔口产生粉矿。通过调整中深孔爆破合理孔间延期时间、扇形孔孔口装药结构,对中深孔爆破块度分布进行有效控制,有利于提高石禄铁矿的生产效率,间接提高石禄井下铁矿经济效益。