基于改进云模型的隧道爆破效果综合评价研究

针对隧道爆破效果综合评价的不确定性问题,提出基于改进云模型与组合赋权的评价方法。结合现场工程经验与相关研究,选择平均线性超挖量、平均线性欠挖量、炮孔利用率、周边孔半孔痕率、大块率以及炸药单耗为评价指标,结合序关系分析(G1)法与基于指标相关性(CRITIC)法对各指标赋权,借助改进云模型对爆破效果数值及等级区间进行同向化处理,从而构建爆破效果综合评价模型。以某隧道为实例进行验证,模型分析结果表明在当前的爆破设计方案和生产水平下该隧道爆破效果的综合评价等级为“较好”,指明了影响爆破效果的主要因素,为进一步优化爆破设计参数提供了方向。

粉砂质页岩隧道周边孔装药结构及装药量对爆破效果影响研究

光面爆破技术是目前控制隧道超欠挖的主要手段,为进一步探究周边孔装药结构及装药量对爆破效果的影响。以武隆隧道粉砂质页岩段为研究对象,采用现场爆破试验方法,分别进行了周边孔不同装药结构下不同单孔装药量爆破试验。结果表明:周边孔采用导爆索空气间隔装药结构,装药量为0.1+0.075×5 kg时爆破效果最佳,周边孔残留率96%,平均线性超挖为15.3 cm。采用雷管空气间隔装药结构,装药量为0.45 kg时爆破效果最佳,周边孔残留率可达90%,平均线性超挖18.4 cm。采用连续装药结构进行爆破,装药量为0.3/0.45 kg时爆破效果最佳,周边孔残留率32%,平均线性超挖量为24 cm。周边孔采用间隔装药结构可以有效提高爆破效果,保证周边孔炮孔残留率在50%以上,减小隧道超挖量;采用导爆索间隔装药爆破效果最佳,周边孔炮孔残留率在90%以上,雷管间隔装药结构爆破效果次之,炮孔残留率在70%以上,连续装药结构爆破效果最差,炮孔残留率50%以下。同时,通过现场试验证明:除采用导爆索空气间隔装药结构外,周边孔也可采用雷管空气间隔装药结构控制隧道超挖。

不同起爆点位置对基坑爆破效果影响分析

为研究起爆点位置不同时基坑的爆破效果与动力响应特征,文中以山东大学齐鲁医院二期项目基坑工程为例,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对正向起爆与反向起爆下岩质基坑进行爆破模拟分析,分析得出:采用反向起爆方式时,在岩体自由面产生的损伤区域范围明显大于正向起爆;反向起爆方式下,地表各监测点的最大振速值均大于正向起爆,且距离炮孔越近,两种起爆方式下的振速差值越大;两种起爆方式下桩顶最大振速值接近,起爆点位置变化对桩的振动响应影响较小。研究结果对基坑爆破工程中起爆点位置的选取具有指导作用。

炮孔堵塞长度对爆破效果的影响研究

在爆破工作中,炮孔堵塞的效果对爆破工作的效果与安全有很大的影响,为了提高爆破效果、降低爆破成本,确定炮孔堵塞的最佳长度很有必要。结合爆轰波理论和理论力学,采用理论分析与LS-DYNA数值模拟相结合的办法,进行炮孔堵塞长度对爆破效果影响的研究,并通过现场进行验证。研究结果表明:炮孔深度在0.6~1.4 m时,最佳的炮孔堵塞比例为0.38~0.54,且随炮孔深度的增大而减小,炮孔深度在1.6~2.4 m时,最佳的炮孔堵塞比例为0.36~0.38;炮孔深度超过1.2 m,同时炮孔堵塞长度≥1/2炮孔深度后,存在炮孔堵塞过长效应导致爆破效果不佳。径向不耦合系数R对炮孔的最佳堵塞长度具有显著的影响,当R≤1.8时,最佳炮孔堵塞长度随着R的增大而减小,当R>1.8时,最佳炮孔堵塞长度不随R改变。在大同王村煤业有限责任公司8107顶回风巷进行了现场试验,分别对1.2 m和2.2 m的掏槽孔以及2.0 m的辅助眼进行试验,炮孔的最佳堵塞长度分别为50 cm、90 cm和80 cm,与理论计算、数值模拟的结果相吻合。

基于EAHP模型的市政隧道原位二扩四爆破效果评价

为准确评判隧道拆除爆破效果,保证原位二扩四市政隧道工程在爆破施工期间车辆正常通行,减少既有隧道衬砌结构爆破拆除及扩挖过程的风险,应用物元理论建立了基于EAHP的隧道爆破效果综合评价模型。首先,从爆破方案设计、爆区周边环境、爆破施工质量、爆破器材及爆破安全技术5个方面选取了29个评价因素指标,并划分为5个评价等级。其次,利用可拓变换构建初等关联函数,计算各爆破效果影响因素指标相对评价等级之间的关联度,同时引入层次分析法(AHP法)确定指标权重,根据最大关联度原则判定隧道爆破效果等级,由此建立基于可拓学-层次分析法的综合评价方法,即EAHP。结果表明,将该方法应用于浙江省楼山隧道原位二扩四工程爆破效果评价,得出爆破效果评定结果为K_(max)=K_(2)=-0.0309,即原位二扩四隧道爆破效果评价级别为“爆破效果较好”,与工程实际情况相吻合。因此,基于EAHP综合评价模型选取的评价指标和权重系数合理可靠,通过可拓变换求得的最大关联度也能较好地反映隧道爆破效果等级,说明基于EAHP模型的综合评价方法对隧道爆破效果评判具有较好的适应性。

基于PCA-BP神经网络预测水工隧洞爆破效果

预测隧洞爆破效果是一个复杂的非线性问题,BP神经网络具有强大的非线性拟合能力。为了能够客观地预测隧洞爆破效果,笔者构建了PCA-BP神经网络模型,利用主成分分析法将神经网络输入端样本数据的特征变量由7个降到3个。研究结果表明:主成分分析法能够有效地精简神经网络拓扑结构;经过训练的、工作性能良好的BP神经网络能够较好地预测隧洞爆破效果。

基于组合赋权和灰色聚类评估的深孔台阶爆破效果评价

为了对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行综合评价,考虑爆破质量、安全、经济三方面目标,选取大块率、根底率、后裂距离、松散系数、单耗、延米爆破量、振动速度、飞散距离等8个参量作为评价指标。通过无人机、高速摄影、振动监测等技术手段对魏家峁煤矿4个生产爆破平盘开展现场监测,并利用Split-desktop、Motion studio等软件进行数据分析,得到了上述参量的量化指标。分别利用层次分析法和CRITIC法,获得评价指标的主、客观权重,然后基于离差平方和最大原则确定了各指标的组合权重。利用中心点三角白化权函数对灰色聚类法进行优化,建立了爆破效果的灰色聚类评估模型,对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行了综合评价,并根据综合聚类系数得到了4个平盘的爆破效果优劣顺序。最后对比指标数据分析了爆破效果最差的平盘主要存在的问题。研究结果表明:炸药单耗、大块率、根底率的组合权重都大于0.15,对爆破效果的影响较大;4个平盘的爆破效果优劣顺序为:1080平盘>1064平盘>1096平盘>1112平盘;1112平盘需要结合地质条件,针对后裂距离大、单耗高、延米爆破量小、飞散距离大等问题进行台阶爆破参数优化。

高纬高寒地区冻土爆破效果优化研究

针对高寒高纬度地区不同冻土厚度下爆破块度大块率高的难题,在乌努格吐山铜钼矿冬季低温下进行爆破漏斗试验。根据试验结果利用利文斯顿爆破漏斗理论确定了冻土装药参数与爆破漏斗参数之间的关系,计算出冻土层的变形能系数,分析了不同冻土层厚度的爆破漏斗特性曲线。在装药量为4 kg时,冻土临界深度为1.3 m,最佳埋置深度为0.84 m,变形能系数为1.06;在装药量为8 kg时,冻土临界深度为1.7 m,最佳埋置深度为1.2 m,变形能系数为1.05;在装药量为12 kg时,冻土临界深度为2.2 m,最佳埋置深度为1.34 m,变形能系数为0.95。根据爆破立方根定律,推导出适用于现场冻土区的最佳装药参数,经过对不同冻土层厚度多种爆破参数下爆破效果对比分析,采取“分区域,分阶段”原则优化爆破效果,对于弱冻层区域采用减小堵塞长度并增加装药高度的方法提高爆破质量;对于强冻土区主爆孔周围增加辅助孔来降低冻土层大块率。总结出适用于高寒地区随冻土层厚度变化的爆破参数优化方案,爆破效果改善明显,在很大程度上降低了冻土层爆破后的大块率产出,提高供矿率。

露天矿爆破效果综合评价模型研究

为合理评价露天矿爆破效果,建立了组合赋权和物元可拓的露天矿爆破效果综合评价模型。从爆破安全、经济性和爆破质量3个方面,选取了8个典型影响因素,构建了露天矿爆破效果综合评价指标体系;通过序关系分析法和熵权法计算指标主观权重和客观权重,应用拉格朗日算法确定指标综合权重;通过计算单指标关联度和综合关联度,基于最大隶属度原则,综合评判爆破效果等级。以某露天石灰石矿4次爆破过程为例,进行相关计算,验证模型的有效性。结果显示,4次爆破效果综合评定分别为“好、较好、好、好”,与专家现场讨论结果相符合,且与云模型评价结果完全一致,验证了模型的可靠性。该模型计算简便、操作性强,可以为爆破效果评估提供一种新思路。

煤矿爆破过程中的气固耦合效应及其对爆破效果的影响研究

本文通过对现有文献的综合分析,发现气固耦合效应对煤矿爆破效果具有显著影响。在爆破过程中,气体的释放会改变岩石的应力分布、岩体的损伤特性和破碎行为,从而影响煤矿爆破效果。针对这一问题,本文提出了一系列解决方案,包括优化爆破参数、改进爆破设计和加强安全管理等。

直眼掏槽爆破效果的影响因素分析

通过力学模型和数值计算 定量分析炮孔深度、孔距、空孔直径等因素对直眼掏槽爆破效果的影响，以及空孔在直眼掏槽中的作用。分析结果表明 在含空孔直眼掏槽爆破中，炮孔深度每增加1m，每装药孔所对应的空孔面积应相应增大3 ％ ～ 6 ％。

黑岱沟露天矿抛掷爆破效果的模糊综合评价

在露天矿抛掷爆破中,爆破效果的优劣影响到拉斗铲作业效率及露天矿生产成本。优化爆破参数,提高爆破效果具有重要的意义。以模糊数学原理为基础,通过分析选取有效抛掷率、松散系数、降震效果和炸药单耗作为评价指标,建立了黑岱沟露天煤矿抛掷爆破效果的综合评价模型,并通过对实测数据进行分析,确定了其效果等级为很好。该评价模型的建立,为露天矿抛掷爆破效果评价提供了一种有效的方法。

初始应力场对爆破效果的影响

通过对存在不同初始应力场的几种材料的室内试验和地下矿山爆彼实例的分析，发现初始应力场对爆破效果有很大的影响。初始应力场的存在改变了爆轰波的传播规律，同时，对裂纹发展起着导向作用。正确认识和掌握初始应力场的规律，通过合理布置炮孔位置，正确选取爆破参数，可以大大提高工作效率。减少资源损失和改善爆破效果。

自由面状态对爆破效果的影响及解决措施

自由面的状态是影响爆破效果的重要因素之一。首先介绍现场施工过程中出现的自由面存在大脚跟、裂隙、溶洞以及软夹层现象,分析了不同自由面状态对爆破效果的影响,然后针对不同的自由面状态分别提出了具体的解决措施,并进行了现场台阶爆破试验。结果表明:针对不同自由面状态所采取的解决措施是可行的,爆破后块度均匀,减少了大根底和飞石的产生。

光面爆破效果参量预测的投影寻踪回归模型及应用

基于投影寻踪回归理论,选取炮眼密集系数、最小抵抗线、装药量、炮眼深度、抗压强度和泊松比6个因素为判别指标,建立光面爆破炮眼利用率、超挖量和半眼率的预测模型。将该方法应用于某矿巷道掘进光面爆破效果预测问题中,对现场实测的24组数据进行训练和检验,用另外4组现场数据作为预测样本进行测试。预测结果与实测情况较吻合。比较BP神经网络和投影寻踪回归2种方法对光面爆破炮孔利用率的预测结果,发现后者比前者预测结果更接近实际。以上研究表明:该方法回判估计性能良好,判别精度高,是一种预测光面爆破效果的有效方法,可以在实际工程中推广应用。

立井爆破效果预测及模糊综合评价

为了预测立井爆破效果以优化设计参数,确定以影响立井爆破效果的10个设计参数及"循环进尺、炮孔利用率、平均单耗、超欠挖量、周边孔眼痕率"5个效果参数作为输入、输出层样本,建立基于BP神经网络的立井爆破效果预测模型。结果表明:各参数的预测误差大多控制在5%以内,模型能够较好地达到预测目的;为了对预测结果进行定量化评价,以"炮眼利用率、炸药单耗、超欠挖量、周边孔眼痕率"作为评价指标,建立模糊综合评价模型并应用于白家宫2#副井中,评价结果与现场实际情况一致,达到了定量化评价的目的。将二者结合应用,对于优化立井爆破设计参数具有重要作用。

考虑安全的IFAHP—模糊物元露天采场爆破效果评价

针对目前爆破效果评价中偏重爆破经济技术因素而轻视人员设备安全的问题,提出了考虑安全的爆破效果评价,建立了考虑安全的露天采场爆破效果评价体系。鉴于爆破效果评价体系的多元、复杂及模糊特性,运用改进的模糊层次分析法(IFAHP)引入三标度法、模糊一致矩阵以及和行归一法获得考虑安全的爆破效果影响因子权重排序。在模糊物元理论的基础上提出了考虑安全的露天采场爆破效果IFAHP-模糊物元评价方法,并确立了该方法等级量化标准。将该法运用于某露天采场爆破效果评价,结果表明该方法可有效实现对露天采场基于安全的爆破效果客观评价。

逐孔起爆爆破效果的模糊综合评价

逐孔起爆技术是近年在我国露天矿深孔台阶爆破中应用较为广泛的一种爆破技术。为了探究逐孔起爆技术在露天矿台阶爆破作业中的爆破效果,从爆破质量、爆破安全和爆破的经济效益3个方面出发,以"块度分布、松散系数、根底率、飞石距离、爆破振动、炸药单耗、爆破效率"作为评价指标,建立模糊综合评价模型,并将该评价模型应用在遵义的东联露天矿中,评价结果是优,验证了逐孔起爆技术是一种先进的爆破技术,明显优于传统的起爆方法,应该在露天矿爆破施工中进一步推广使用。

基于改进层次分析法的爆破效果影响因素

为了研究爆破过程中多种常见因素对爆破效果的影响,详细介绍了改进层次分析法的应用步骤,并运用此方法建立了系统层次结构模型,采用三标度法建立影响因素的比较矩阵,定量分析得出了各因素的权重排序。计算结果表明:在13个常见影响爆破效果的因素中,主要影响因素为孔网参数、岩石条件、起爆顺序和填塞质量,其权重值分别为0.124、0.112、0.094、0.094,也是工程施工中需要关注的重点。此评价结果使影响爆破效果各因素的影响程度更具有明确性,也可为改善爆破效果提供参考。

基于未确知测度理论的台阶爆破效果综合评价

为了解决台阶爆破效果评价中因素的不确定性问题,运用未确知测度理论建立了台阶爆破效果的综合评价模型,并选取大块率、爆堆形态、松散系数、块度分布、根底率、后裂距离、振动速度、飞散距离、环境影响、炸药单耗、雷管单耗、延米爆破量等12项指标作为未确知测度模型的判别指标。根据实测数据,建立各指标的未确知测度函数,利用信息熵理论和置信度识别准则分别确定了各判别指标的权重和评价等级判定标准。最后得出台阶爆破效果的综合评价结果。用台阶爆破效果的综合评价模型对洪水台土石方平场工程4次台阶爆破效果进行综合评价,分析结果与实际情况完全相符。