基于SMA算法优化随机森林的PPV预测模型

爆破振动速度峰值(Peak Particle Velocity,PPV)的准确预测是有效控制爆破工程振动危害的前提。为了提高爆破振动速度峰值的预测精度,提出将黏菌算法(Slime Mould Algorithm,SMA)对随机森林(Random Forest,RF)中的树的个数和最小叶子点数2个超参数进行优化。以某露天爆破工程实例中收集的具有4个输入参数(最小抵抗线r、高差H、最大段药量Q_(max)、水平距离W)和1个输出参数(PPV)的23个样本的数据集为依据,将4种参数组合(Q_(max)-H-W-r、Q_(max)-H-r、Q_(max)-W-r、Q_(max)-r)作为随机森林算法中的输入参数,确定最优的参数组合。随后对SMA-RF模型、未优化RF模型和国内外常用的6组经验公式的预测结果进行比较,结果表明SMA-RF模型取得了最优的预测效果,因此在工程实践中推荐使用SMA-RF模型预测爆破振动速度峰值。

非静水压条件下深部岩石能量耗散规律及破坏特征试验研究

深部岩石常处于非静水压初始应力场,岩石所处应力状态的不同导致其对动态荷载的响应有所差异,为研究非静水压及动载耦合作用下岩石的动力学行为,利用分离式霍普金森杆试验系统,开展多种初始应力组合下的岩石动态压缩试验,分析不同非静水压条件对岩石能量耗散及破坏规律的影响规律。通过试验结果发现,轴压和围压均对岩石动态强度产生显著影响,以8 MPa时为临界点,岩石动态强度随着轴压提升呈先增加后减小的趋势,但岩石动态强度随着围压的增加持续增大;岩石耗散能随着轴压的增加逐渐减小,但随围压变化趋势较为复杂,在轴压较低时,耗散能随着围压的增加而减小,在轴压较高时,耗散能随围压提升表现出先增加后减小的特征。根据试样的表观及内部破坏形态,结合分形理论及CT扫描技术,分析不同非静水压力条件下岩石的破坏模式发现,岩石表观裂纹与轴围压比存在显著关联,当轴围压比较低时,岩石侧面及端面裂纹较少,随着轴围压比的提高,岩石表观裂纹明显增加。通过对岩石扫描后横向及纵向切片分析发现,岩石内部同时存在环向和径向裂纹,且岩石破坏由贯穿型剪切裂纹控制。同时可以发现,非静水压条件下岩石的破坏可分为中心圆台形岩块和周边破碎岩块2部分,当轴压增加时岩石的破坏程度加剧,而围压的提升则使得岩石破坏程度降低。

深孔断顶爆破防治冲击地压的理论与实践

简要阐述我国冲击地压作用机制及控制技术研究现状,深入探讨深孔断顶爆破的作用机制,采用数值模拟方法分析深孔断顶爆破防治冲击地压的基本原理,对于爆破前后的应力场进行对比分析,从计算结果来看,深孔断顶爆破能够从根本上改变煤岩体的应力分布状态,显著降低爆破有效范围内煤岩体中的应力水平,应力峰值出现的位置明显远离煤壁,峰值的大小大幅度降低;结合急倾斜煤层开采条件和倾斜煤层开采条件,进行深孔断顶爆破防治冲击地压的实践,并通过应力监测对其卸压效果进行检验。监测结果表明,采用深孔断顶爆破技术能够有效改变煤岩体的应力状态,对具有冲击危险的区域起到较好的卸压作用;在华亭煤矿急倾斜煤岩层条件下深孔断顶爆破的实践中,在监测期间内,深孔断顶爆破后顶板岩层出现3次明显的周期性垮断现象,压力显著降低,周期来压明显,从而降低冲击危险性,有利于矿井的安全生产。

爆破动荷载作用下围岩累积损伤效应声波测试研究

基于声波测试原理,利用RSM-SY5智能型声波仪,对厂坝铅锌矿某巷道围岩在爆破动荷载作用下产生的累积损伤效应进行了现场试验研究。研究表明:既有开挖爆破对巷道围岩的影响深度为0.8～1.2 m,根据钻孔的深度,在3.5～4.8 m深度的岩体内进行爆破累积损伤效应研究是可行的;随着爆破次数的不断增加,岩体声波速度逐渐降低,损伤度D呈现出非线性累积规律;随着与爆源距离的增大,岩体爆破损伤程度减小,累积损伤效应逐渐变得不明显;水平和垂直方向测试结果存在较大差异,说明爆破作用下岩体损伤具有各向异性的特征。爆破装药位置和药量对岩体损伤累积规律有一定的影响。装药区段范围内的岩体损伤程度最严重,装药量越大,岩体损伤程度也越大。测试成果为进一步的岩体力学参数研究和地下洞室稳定性分析提供了参考依据。

超前深孔顶板爆破防冲数值模拟及应用研究

通过对超前深孔顶板爆破防冲机理及影响因素进行分析,以典型的冲击危险矿井为背景,在对顶板强度及爆破参数现场实测的基础上,模拟分析不同爆破参数(爆孔夹角、装药段长度)下的超前深孔顶板爆破效果,并采用多种监测手段对其现场防冲效果进行检验。研究发现,在爆孔深度一定的前提下,相同的爆孔角度,随着装药量的增加,超前深孔顶板爆破的影响范围也随之增大,巷帮煤体内的高应力区范围及峰值应力梯度下降越明显。在相同装药量前提下,通过调整爆破角度下,可使巷帮的高应力向深部转移甚至消失,对深部煤炭的安全开采具有重要的意义。

煤矿动压灾害多级分源时空监控技术及应用

为弄清煤岩动压灾害的主要影响因素,以煤矿冲击地压和工作面动载压架2种典型动压灾害为研究对象,通过对煤矿典型动力灾害事故的分析,分别提出了应力控制防冲理论和浅埋煤层顶板动载矿压前兆损伤模型,针对煤矿动压灾害的多尺度力学影响特征,建立了以应力控制为中心煤矿动压多级分源时空监控评价体系,成功解决了浅埋房柱式采空区下动载矿压压架及孤岛强冲击危险工作面切巷贯通的问题,可为煤矿动压灾害的防治提供参考。

切槽爆破中V形切槽产生的力学效应研究

本文详细研究了切槽爆破中V形切槽在爆炸冲击波的动态压力和爆生气体的准静态压力作用下产生的力学效应。在此基础上,进一步阐明了V形切槽对岩石定向破裂的控制机理,提出了切槽爆破中裂缝扩展的力学判据。最后,对所得结论用实验结果进行了验证。

直眼掏槽深孔爆破在煤矿中的应用

为有效提升煤矿巷道掘进质量、降低施工材料成本消耗,必须根据工程情况,结合直眼掏槽深孔爆破技术原理,合理布设各个爆破施工工序,提升爆破效果。本文针对案例工程的基本概况进行分析,深入探讨工程直眼掏槽深孔爆破施工作业流程及经济技术指标。

爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化研究

通过实验室模型试验以及对具体边坡工程的数值模拟相结合的方法分析了在爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化过程。模型试验中在距离爆源的不同位置进行取芯并对其进行了强度以及超声波探测;数值计算采用DYNA-2D软件对具体边坡爆破工程进行数值模拟研究。通过研究发现,在距离爆源不同的位置爆炸冲击作用对岩体所造成的影响程度也不同,承载性能、超声波传播速度的衰减也不同,通过模拟整个爆炸作用过程也可看到与模型试验同样的演化趋势。

巷道顶板围岩离层机理及失稳预警技术研究

基于前人研究成果,通过对顶板离层形成机理和力学机理进行分析,结合顶板稳定性安全潜力评价法、顶板离层临界值评价法、离层速度比率评价法,提出了一种巷道顶板失稳综合预警体系。通过采取得当措施来控制顶板,有效降低巷道顶板事故发生的风险系数,为巷道顶板管理提供科学依据,同时也为工作面安全生产提供一些参考。

硐室爆破空腔比的动光弹研究与工程应用

为了分析不同空腔条形药包爆破效果，以动光弹为研究手段，用五种不同空腔比实验模型进行了爆破动应力场及破坏结果研究，并在首钢128t硐室大爆破中进行了工程应用．研究和应用结果表明：最佳空腔比约为4．0；在岩石特别破碎地区为控制飞石，可采用大空腔比进行爆破设计理论．

连续采矿顶板诱导崩落综合技术的研究与应用

对大型矿体的开采,用充填的采矿方法成本较高,对有些矿体的开采不可行,而传统的空场法或崩落法存在资源整体回收率低、后期地压难控制等问题。对此采用我国著名采矿专家古德生院士提出的"以矿段为回采单元、矿段间不留矿柱"的连续开采方式,并相应地用一定的诱导工程崩落处理顶板以释放地压,通过在广西大厂铜坑矿92号矿体的工业试验最终有效地提高了资源的回收率,并用经济安全的工程手段成功控制了大的地压灾害的发生。

提高露天采矿中深孔爆破效果的实践

在进行中深孔爆破施工过程中,采用较适宜的采矿设备和起爆技术,选取精度高的起爆器材、合理的孔网参数和延期时间,并加强穿孔装药现场管理,提高了爆破效果。

非电雷管在松木介质中殉爆特性试验研究

对导爆管雷管置于以松木为隔爆介质的小孔内的殉爆问题进行了研究。通过改变主、被发雷管与钻孔的不耦合系数和间隔厚度分别进行试验,得出了雷管放在松木介质小孔中的最小殉爆距离,据此设计出保险箱内雷管存放于松木中布置形式。试验结果表明,这种雷管保险箱具有良好的抗殉爆性能,可有效提高雷管运输的安全性。

铁法大兴井田煤储层特征研究

根据井田已有勘探资料及新增8口煤层气井煤岩芯测试数据,从煤层赋存规律、煤岩煤质、含气性、渗透性、孔裂隙等做了分析和研究。

改进浅孔爆破参数提高矿石利用率

针对我矿矿石的本质特性和开采的实际情况,通过改进采面爆破参数和炮眼布置方式,解决了矿石粉矿率高的问题,有效地提高了矿石块度及煅烧矿石的利用率,降低了采矿成本,增加了企业经济效益。

炮孔水压预裂爆破的实验研究

介绍了水压预裂爆破的实验研究和爆炸应变场的近区测试结果。采用应变砖作为传感器，用动态分析仪作为分析处理设备。实验对比分析了空气不偶合装药、普通水不偶合装药及预加不同静水压力的水不偶合装药爆破效果。结果表明，水作为不偶合介质能提高爆生气体压缩作用产生的准静态应力场的作用时间，预加一定的静水压力对孔壁初始裂纹的产生起导向作用，从而只在炮孔连线方向产生初始裂纹。炮孔水压预裂爆破能量利用率高，爆破效果好，因此可获得更好的成缝质量和裂面质量。

坑道出口现场爆破模型试验

针对某坑道出口爆破工程,研究决定采用"预裂爆破成型,平面药包分层剥离、定向抛掷"的爆破方案来解决坑道出口的可控爆破破碎和抛掷问题,采用"预留缷碴坑,抵抗层双向抛松,一次成型"的爆破方案来解决坑道出口两侧临空岩壁单向抛掷问题。为验证方案的可行性与时效性,根据工程环境地质条件及坑道几何参数,由爆破相似律确定试验爆破模型主要设计参数与试验爆破参数,进行现场爆破模型试验。试验结果得知爆后坑道出口全部贯通,洞口成型较好,岩石抛掷距离达到了设计要求。表明该爆破方案试验设计合理可行,爆破设计参数选择正确,得出了该爆破方案能实现坑道出口爆破的快速疏通,试验为坑道出口爆破提供了设计参数和理论依据。

松软矿体开采中底部结构优化与出矿工艺改进

针对松软矾矿体开采过程中遇到的由于矿石存隆时间过长造成板结而无法出矿,拉底巷道垮塌等问题,利用扇形布孔爆破振动技术,使板结矿石松散落下达到顺利出矿的目的。经优化试用"V"型堑沟底部结构,从下盘出矿向拉底巷道顶部打扇形孔,通过爆破在拉底巷道形成一高度为12 m的沟槽,再在下盘进路中布置多排扇形孔爆破。通过控制各排扇形孔的装药高度来形成下盘半"V"型底部,并且加快落矿和出矿进度,缓解了拉底巷道的垮塌,既保证了作业人员的安全,又取得了良好的经济效益。

中深孔多排微差爆破技术在华子峪镁矿的应用

华子峪镁矿采用露天台阶中深孔多排微差爆破技术,全面实现了机械化采矿。详细介绍了中深孔爆破参数(炸药单耗、炮孔直径、最小抵抗线、排间距等)的合理选择,确定了华子峪镁矿多排孔台阶爆破的合理填塞长度为最小抵抗线的0.7~1倍;微差爆破间隔时间为25~50 ms。总结了在露天台阶中深孔多排微差爆破中出现拒爆的原因及处理方法,值得同类型矿山借鉴。