露天台阶爆破设计智能化的探索

基于经验的传统露天台阶爆破设计已不能满足爆破精细化和矿山数字化发展要求,根据新提出单孔破碎负担区拟柱体破碎理论构建了适应精确延时逐孔起爆条件的台阶爆破智能设计系统。该系统将人工智能手段与台阶爆破设计原理结合,实现了三维自动布孔、爆破参数智能选取、逐孔校核药量和爆破地震、飞石及爆堆预测等技术目标,解决了数字矿山中精细爆破设计的核心问题。最后,将该系统应用于西安频山石灰石矿的台阶爆破设计中,有效提高了爆破设计的智能化水平,降低了爆破作业成本、改善了爆破效果,显著提升了矿山的经济和社会效益。

综采工作面含煤线硬岩弱化技术研究

针对综采工作面硬岩破岩效率低、采煤机截齿消耗大的问题,根据硬岩含煤线的特征,提出龟裂爆破的方式破碎硬岩,提高炮孔深度,同时保证工作面设施设备安全,实现了进尺2.4 m/d。通过理论计算、现场实验和数值模拟,研究龟裂爆破炮孔布置、槽腔体积的计算方法以及扩槽孔布置方式。研究表明:掏槽孔布置在不同厚度煤线当中,槽腔面积较布置在硬岩当中可以增大0.5~4.4倍;当炮孔布置在煤线中部,槽腔面积在煤线厚度为50 cm时达到峰值;当煤线厚度大于50 cm时,掏槽孔距离单侧煤岩交界面在25 cm处掏槽效果最佳;结合掏槽效果给出了扩槽孔布置参数,数值模拟结果与现场试验槽腔面积吻合程度高,对于煤矿综采工作面硬岩安全高效弱化具有一定的参考意义。

二氧化碳致裂爆破快速掘进技术应用及探索

针对钻爆法施工受限时硬岩掘进效率低下问题,提出了利用二氧化碳气相爆破方式对硬岩岩体进行松动致裂。以某矿煤仓掘进工作面为研究背景,运用理论分析和现场试验等方法设计了煤仓断面致裂孔布置参数,并进行了二氧化碳致裂松动现场试验。结果显示,在目前的技术体系下,由于封孔措施不当,二氧化碳气相爆破技术在硬岩致裂过程中未能达到预期的松动效果。根据试验反馈结果,提出了通过增设封孔装置、增设爆破能量导向裂隙及调整爆破参数的优化方法,并初步探索了适用于硬岩致裂的方案。这些改进思路有助于实现硬岩致裂并提高机械式掘进效率。

司马矿顶板预裂爆破工艺参数设计与应用

为了解决司马矿顶板硬度大而导致顶板难以松动和垮落的问题,对顶板岩层进行了深孔爆破切顶卸压。根据煤矿井下实际地质情况,设计了钻孔参数、爆破参数等,确定了顶板预裂爆破的关键参数。应用结果表明,采用顶板预裂后,顺槽支架的平均工作压力比采面中部支架降低7.2%以上,来压步距降低26.6%,有效地解决了采场压力波动大、安全性差等问题。

多空区条件下相邻中段矿柱回采爆破技术

采空区对矿山安全构成严重威胁,而回采矿柱则是有效利用残矿资源的重要手段。爆破技术是回采矿柱的常规方法。因此,如何高效利用爆破技术实现空区治理和矿柱回采具有重要意义。该文以赤峰白音诺尔铅锌矿3~6#矿体800中段矿柱和750中段间柱回采工程为例进行研究。在多个采空区和周边设施设备安全的前提下,通过对初选爆破方案和优化爆破参数进行数值模拟,采用扇形布孔、临孔交错装药结构、排间和空间分区延时等新技术,实现对采空区的治理和矿柱的回采。工程实践表明,回采的矿柱全部崩落至采空区,对750底板和下部采场没有产生任何影响;爆破大块率降低至4%;重点保护的目标质点振速低于规范值。研究成果对指导类似矿山施工具有一定的借鉴价值。

水平层状岩隧道炮孔参数优化及爆破成形研究

针对水平层状岩隧道钻爆掘进开挖超挖严重的问题,通过炮孔参数理论分析、现场掘进爆破试验以及爆破成形分析,提出了适用于水平层状岩山岭隧道的炮孔优化布置参数。依托蟠龙山隧道工程,通过内移周边眼、周边眼"长短眼"加"空眼"组合布孔、增加周边眼及辅助眼数量、减小辅助眼排距等措施,对水平层状岩隧道爆破成形进行研究与分析。试验结果表明:采用优化炮孔参数,围岩拱部离层高度和平顶宽度明显减小。单次开挖总药量优化前243.2 kg,优化后227.7 kg,减少6%;最大线性超挖和平均超挖面积优化前为0.91 m和9.73 m^2,优化后为0.35 m和4.24 m^2,分别减少0.56 m和56%。

进路充填法爆破扰动诱发充填体破坏规律研究

针对焦家金矿进路充填法爆破扰动诱发充填体破坏严重的问题,基于Mises屈服准则确定充填体破坏阈值,采用LS-DYNA软件对炮孔距充填体距离、充填体养护龄期与充填体破坏范围之间的关系进行了数值模拟研究。结果表明:充填体的破坏范围与炮孔距充填体距离(孔边距)呈线性关系,随着孔边距的增加,充填体的破坏范围逐渐减小;充填体的破坏范围与其养护龄期密切相关,随着养护龄期的增加,充填体的破坏范围逐渐减小,且超过7d养护龄期后,充填体的破坏范围受爆破扰动影响明显减弱。该研究成果为现场爆破参数优化和回采时间的确定提供了理论依据。

露天矿台阶爆破优化设计软件系统

为了改善目前台阶爆破主要依赖人工经验设计的现状,基于VC++平台开发台阶爆破优化设计软件系统。研发基于Delaunay三角网格的迭代算法,实现台阶面自适应布孔,运用Voronoi随机网格技术确定起爆顺序。通过非线性预测理论对软件设计爆破方案的振动效应进行预测,从而优化爆破参数。爆破完成后,采用图像阈值化分割方法分析现场爆堆照片的块度分布,根据分析结果并综合考虑安全性、经济性等因素,对爆破效果进行评价,评价结果可以为后续爆破施工提供指导。工程实际应用结果表明:软件实现了台阶爆破自适应布孔,显著提升爆破设计效率,有效提高爆破效果,减少爆破振动有害效应。

逐孔爆破技术布孔方式研究

针对逐孔爆破技术的特点,从炮区爆破能量均匀分布利于改善爆破质量的角度研究露天矿逐孔爆破的布孔方式,并对露天矿逐孔微差爆破网路中炮孔交错排列的均匀性和有效密集系数进行推导,提出与逐孔微差爆破相匹配的最佳布孔方式的数学表达式。结合实例的计算,得出同一爆破参数条件下三角形布孔方式优于矩形布孔方式和孔网有效密集系数更为接近经验值的结论。

基于三维巷道模型的深孔爆破扇形布孔优化设计

为了满足生产实际并提升深孔爆破布孔优化设计的效率,介绍了三维巷道模型的构建及切割方法,并在此基础上通过3种方法对比选择出基于Dijkstra算法建立深孔爆破扇形炮孔排面优化设计算法模型,在Auto CAD平台进行二次开发深孔爆破炮孔优化设计程序模块,并成功应用于某铁矿。深孔爆破优化设计程序的开发,解决了炮孔布置方案中在双排起爆的前提下扇形炮孔布孔优化设计问题,可实现地下矿深孔爆破炮孔的快速绘制,提高深孔爆破设计质量,有效控制爆破作业成本。

逐孔爆破技术布孔方式研究

针对逐孔爆破技术的特点,从炮区爆破能量均匀分布利于改善爆破质量的角度研究露天矿逐孔爆破布孔方式,并对露天矿逐孔微差爆破网路中炮孔交错排列的均匀性和有效密集系数进行推导,提出与逐孔微差爆破相匹配的最佳布孔方式的数学表达式。结合实例的计算,得出同一爆破参数条件下三角形布孔方式优于矩形布孔方式和孔网有效密集系数更为接近经验值的结论。

露天深孔台阶爆破布孔工艺探讨

露天矿山爆破作业中的布孔工艺是一个精益求精的课题,它直接影响着后序的穿爆施工作业及岩石的爆破质量。从布孔工艺的难点着手,探讨了露天矿山布孔工艺的技术改进及发展前景,对露天矿山爆破作业技术攻关有较好的参考作用。

孔距、排距对高台阶抛掷爆破抛掷率的影响

为了研究高台阶抛掷爆破中是否也存在最优的间、排距,在黑岱沟露天煤矿进行了大量现场试验,试验结果表明:在黑岱沟露天矿高台阶抛掷爆破中,排距不变,孔距增大.爆堆的前沿抛距基本不变,抛掷率随着炮孔密集系数的增大而增大.当m>1.6时,抛掷率开始下降.与孔距相比,排距变化对抛距的影响程度要大一些.在高台阶抛掷爆破中确实存在有利于抛掷的最佳间、排距,只是因为试验的台阶高度、单耗等参数的不同,最佳m值存在差别.在黑岱沟露天矿特定的试验条件下可以认为,当1.45<m<1.55时能取得最优抛掷率.

砖质烟囱的控制爆破拆除

通过合理选用爆破参数,炮眼排列,采用"开窗口(定向窗口),化墙为柱"定向倒塌控制爆破方法,对烟囱的定向倒塌进行了验算,准确安全地拆除了该砖质烟囱.

铜锣山隧道全断面开挖法钻爆设计

通过铜锣山隧道施工实例,就隧道全断面开挖钻爆设计进行了探析,分别对爆破参数选择、炮眼布置、爆破控制及监测、开挖爆破设计及验算等展开论述,通过此钻爆设计,解决了常规爆破存在的问题。

光面爆破技术在向莆铁路青云山特长隧道工程中的应用

光面爆破设计是隧道工程建设确保质量安全的核心技术要素。向莆铁路青云山特长隧道采用钻爆法施工。穿越围岩以Ⅱ~Ⅲ级为主,此地段采用全断面法开挖;进出口与浅埋地段等部分为Ⅳ、Ⅴ级围岩,采用台阶法施工,围岩较差段采用弧形开挖预留核心土方法施工。不同级别围岩采用了针对性的爆破设计,取得了满意的爆破效果。适当加密周边眼、合理确定光面爆破层厚度、采用小直径药卷不耦合装药结构、保证爆破眼同时起爆是光面爆破成功应用的关键。

矿山采场爆破优化技术研究

文章针对矿山采场爆破情况,通过分析目前爆破工作存在的不足,主要从孔网布置的几何参数、爆炸能量参数及合理微差时间最大限度优化爆破设计,以实现最优爆破的目的。

基于微震数据评价的顶板深孔爆破卸压效果分析

针对红庆河煤矿宽煤柱弱胶结厚层顶板破断引起大能量矿震频发的现象,采用理论分析、微震监测及现场试验的方法确定了大能量矿震发生及顶板深孔爆破卸压的层位,提出了卸压爆破孔装药量为2.5 kg/m的走向扇形布置和装药量为4 kg/m的倾向扇形布置2种方案。运用井下现场与地面微震系统相结合的监测方式,准确定位了顶板深孔爆破震动诱发的微震信号,并通过微震系统所监测的指标对2种方案顶板爆破卸压效果进行了对比分析。结果表明:走向扇形布置顶板爆破主要诱发能量在1.0×10^3~1.0×10^4J的微震事件,倾向扇形布置主要诱发能量1.0×10^4J以上的微震事件。从每公斤炸药诱发能量指标可以发现:在走向扇形布置方案中,工作面超前支承压力影响范围内的爆破诱发能量有所升高,但上升幅度不大;在倾向扇形布置方案中,工作面侧顶板爆破诱发能量相较于煤柱侧有所提高,增幅约为6.3%;倾向扇形布置方案顶板深孔爆破每公斤炸药诱发能量约为走向扇形布置的3倍。结合红庆河煤矿402工作面现场实际情况,确定了超前工作面450 m以外的倾向扇形布置方案的有效性和可行性,验证了采用倾向扇形布置能取得更好的爆破卸压效果。工作面回采期间的微震定位结果进一步表明:无论采用走向扇形布置还是倾向扇形布置实施顶板深孔卸压爆破,均能起到很好的顶板爆破卸压效果。

露天台阶爆破智能化设计软件

目前台阶爆破设计主要依据爆破技术人员的经验及工程类比法进行,随着对安全、环保要求越来越高,已无法满足爆破技术的发展要求,智能化的设计技术方案急需解决。基于自适应炮孔布置算法进行炮孔布置,利用Voronoi随机网格技术进行起爆顺序的确定,采用图像处理技术统计爆堆尺寸分布,并根据Volterra泛函级数的台阶爆破振动效应非线性预测方法对爆破振动进行评估及预测;利用优化理论,结合实际爆破效果,综合进行安全可靠性、技术合理性、经济可行性评价以及综合评价。运用VC平台、STL模板库以及Open GL图形库开发了设计软件。结果表明:本软件的现场应用评价结果准确,评价效率高,实现了布孔和网路设计自动化,有效降低了爆破振动有害效应,为爆破参数优化提供决策依据。

GPS技术下的露天矿山爆破设计及布孔

针对某露天铁矿布孔方式及弊端,该矿山引进GPS技术并将其应用到矿山爆破设计和布孔中,在现场进行实验研究。结果表明,使用了GPS技术进行布孔,可以极大地提高孔位的布设精度,且操作简便,工作效率较之前也有较大的提高,满足了矿山精细化爆破要求,使得最终的爆破效果得到改善。据现场统计,最终爆破大块率降低40%,减少了处理大块等待时间,满足露天矿山采装的要求,获得了良好的经济效益。