露天矿边坡开挖卸荷与孔隙水压力消散诱发地表沉降规律研究

本文通过理论分析结合数值模拟的方法对露天矿边坡因开挖卸荷与孔隙水压力消散诱发的地表沉降进行了计算分析,获得了两种因素共同影响下的露天矿边坡坡顶的沉降规律。发现开挖卸荷诱发的露天矿边坡沉降较为均匀,孔隙水压力消散则更容易诱发露天矿边坡的不均匀沉降。通过对理论模型计算结果、数值模拟结果及现场施工过程中的监测结果进行对比发现,计算结果与实际监测结果在沉降趋势及沉降量上均具有较好的一致性。研究成果对推动露天矿边坡沉降理论和数值模拟的实践应用有一定的参考价值。

露天矿含水间隔装药的爆破抑尘效果研究

钻爆工序在整个露天矿生产环节中产生的粉尘量比重最大,为了从源头降低爆破作业产生的粉尘量,通过研究爆破粉尘的产生机理及粉尘的粒径分布和逸散规律,并结合含水条件下炮孔应力变化理论,探讨水间隔爆破的抑尘效果。以某露天矿为背景,合理地建立试验及监测方案,设置4个不同装药结构的爆区,爆破后监测不同时间、不同中心距离下的粉尘浓度变化,根据污染点源扩散方程分析数据,对比含水、无水情况下及含水条件下不同装药结构的抑尘效果。结果表明,含有间隔水柱的炮孔爆区产生的粉尘浓度比干炮孔爆区平均降低了约50%,其中水柱位于炮孔顶部和底部时,降尘效果最为明显,粉尘强度约为干炮孔的57%。

露天矿矿井水处理工艺中污泥脱水问题及对策研究

以某露天煤矿矿井水车间污泥脱水问题为例,根据混凝沉淀正交加药实验结果,分析在不同PAC和PAM加药量下上清液浊度和沉降时间的关系;根据污泥比阻公式分析得出,污泥浓度从3%分别提高到5%和10%时,污泥比阻降低43.2%和75.7%;通过加药实验建立污泥调理加药的回归方程指导加药;在前人研究的压滤公式中建立压滤时间与含固率关系方程,可以通过单一时间变量预测泥饼含水率,为指导设计和现场工作提供了思路。

富水矿山炮孔含水量对爆破效果的影响分析

为探究不耦合装药下炮孔内不同含水量对爆破的影响,选取不耦合系数为1.27,利用ANSYS/LS-DYNA软件,在装药相同的情况下建立6种不同含水量的三维单孔爆破模型。通过应力云图和模拟数据对含有不同含水量的水作为不耦合介质进行分析比较,从而确定最佳含水以优化富水环境下爆破参数和效果。结果表明:炮孔含水量为15%的时候,爆破后的应力分布和能量传递效果较好,并且含水的部位明显比空气部位具有更好能量传递作用,研究结果可为富水环境下的露天矿开采提供理论依据。

利用钻孔注水试验测试爆区周边岩体损伤场的可行性研究

穿孔爆破是露天矿开采的主要模式,爆破产生的冲击效应将导致周边岩体出现不同程度的损伤破裂,影响台阶边坡的稳定性。提出一种利用钻孔注水试验评价爆破周边岩体等效损伤场的方法,通过向若干钻孔内注满水,记录不同时间的水位,绘制水位随时间的变化曲线,并最终获得不同位置的损伤程度及损伤深度。采用相对损伤因子定量化表征爆破对岩体的损伤程度,通过水位-时间曲线中速降段与平缓段的交界点反映岩体的损伤深度及损伤距离。通过试验发现,爆破引起的周边岩体损伤范围一般在20 m之内,引起的最大损伤深度在12 m以内;铁矿的抗爆能力高于灰岩,相同位置铁矿的相对损伤因子比灰岩的小7.5%左右,铁矿的最大损伤距离及最大损伤深度均比灰岩的小4~6 m;某些情况下注水后水位会快速降至某一特定高程,然后保持不变,表明该高程出现了贯通性导水带,可通过窥视仪等设备进行观察校核。

防护下的导爆索在高温火区爆破中的应用

为了使普通导爆索能应用在高温炮孔中,采用陶瓷纤维套管与胶体水对导爆索进行防护,通过热电偶测温技术测量陶瓷纤维套管中的温度变化以及高温炮孔填土前后的温度变化。结果表明:填土后的炮孔中心温度在较长时间内才回升到先前的温度,有利于导爆索的保护;耐温隔热套管内下部温升速率比上部温升速率快,但最终都稳定在水沸点温度,防护下的导爆索在其底部温度为320℃炮孔中放置40 min后能正常起爆。

全孔蓄水法在高温火区爆破中的应用

针对高温炮孔因裂隙多导致蓄不住水的情况,将内层带有不透水材料的套管快速下放到炮孔并在短时间内注满水,在套管中装有模拟药卷并采用热电偶测量套管中的水温变化。结果表明:全孔蓄水可使工业炸药与起爆器材长时间保持在最高温度不超过水浴温度的环境中,因此能大幅延长高温火区装药施工时间。探索出高温火区的全孔蓄水爆破方法,并通过爆区规模试验,效果良好,该方法能保证施工安全,同时基本解决高温火区较大规模爆破的问题。

哈尔乌素露天煤矿水封爆破降尘试验及效果分析

为了解决露天矿爆破作业过程产生的粉尘污染问题,基于露天深孔岩石爆破粉尘扩散全过程中,爆破产尘主要集中在起跳阶段的规律,设计哈尔乌素露天煤矿现场采用水袋充填炮孔的方法进行降尘试验。通过高速摄像机拍摄的图像和MATLAB图像处理对试验效果进行分析,发现在起爆瞬间水袋中的水被冲击扬洒至炮孔上空,其中部分水溶液扬洒后均匀地覆盖炮孔周围,从而吸附并隔绝起跳阶段的粉尘。水封爆破区域水溶液喷洒至台阶上空,部分水溶液均匀扬洒于炮孔四周,隔绝并吸附起跳阶段的粉尘,水袋充填爆破区域的地表湿润均匀,且有大量的水与粉尘凝结物回落地表,有效降尘率达75%,降尘方法具有高效精准的降尘效果。水袋注水充填可快速、便捷施工,可满足露天矿爆破粉尘控制的要求。

露天爆破炮烟和粉尘初期性状模拟及防治技术研究

爆破烟尘是露天开采难治理的重要污染源,受爆破飞石、冲击波等有害效应影响,炮烟和粉尘蘑菇尘云的初始浓度和性状难以进行源头直接测试,致使针对爆破炮烟和粉尘的治理技术欠缺、方案设计和关键技术参数确定无据可依。针对露天(矿)爆破蘑菇烟尘的瞬时生成、高速强扩散特性,建立露天台阶深孔爆破粉尘生成模型,用数值模拟技术研究爆破破岩和抛掷堆积过程中爆破烟尘生成、扩展的初期特性,对台阶爆破烟尘进行了高速摄影技术现场测试,将测试获得的实际烟尘云扩散结果与数值模拟成果进行对比研究,发现烟尘数值模拟研究成果与现场实测结果高度吻合,确定了露天在爆破烟尘生成、扩散初期进行爆区源头环保治理的技术方案。研发了与露天台阶深孔爆破匹配的爆炸水雾场生成技术,为露天爆破炮烟和粉尘的源头治理提供了技术支撑。突破了露天爆破烟尘无法就近同步治理的技术难题,在白云铁矿露天深孔爆破炮烟和粉尘的爆炸水雾降尘试验中取得了粉尘浓度降低40%以上的显著降尘效果。

水压爆破在露天矿的试验研究

本文介绍水压爆破在露天矿的试验研究情况。根据水压爆破与普通瀑破对比试验的结果表明，水压爆破的降振率平均达到了３１．３％，单孔装药量平均减少了３７．０％，爆破效果比普通爆破好。

露天煤矿扬尘机理及对策

在露天煤矿生产过程中会产生大量粉尘,污染矿区气体环境,损害矿区内作业人员身体健康,影响采矿作业效率及矿山企业形象,防尘工作是矿区环保工作的重要内容之一。通过分析露天煤矿在钻孔、爆破、采装、运输、排土各个环节的扬尘产生机理,提出了钻机增加除尘器、大爆破前洒水及水封爆破、运输路面除尘、储煤场构建防风抑尘墙等露天矿山粉尘污染的防治措施。

我院38年来矿山机械研究的丰硕成果

建院３８年来，我院矿山机械研究工作得到了长足的进步和重大的发展，体现在大型露天矿成套设备、地下矿山机械化作业线配套设备、高压水射流、破岩技术和机具、新材料和基础理论研究等方面取得了丰硕成果和重大突破。本文对这些成果进行了全面而系统的回顾和总结。

安太堡露天煤矿排土场基底黄土力学特性试验研究

为了研究黄土基底排土场破坏机理,对安太堡露天矿排土场基底黄土进行了孔隙压力消散(围压分别为100,200,300和400 kPa)、固结不排水剪(不同围压、三轴或剪切强度)和含水量力学特性试验研究,结果表明:基底黄土孔隙水压力消散度随围压的增大而减小,消散系数随含水量的增大而增大,且呈现低围压脆化破坏现象,土体剪切强度随着含水量的增加而大幅度下降。该试验成果在安太堡矿南排、西排,准格尔黑岱沟矿北排、西排及外排等排土场边坡治理中得到了合理有效地应用,并产生了良好的经济效益和社会效益。

含缓倾软弱夹层矿山高边坡降雨渗流特性研究

为探究缓倾软弱夹层对矿山高边坡降雨渗流特性的影响,以西南地区典型的石灰石矿山高边坡为例,结合现场实际的工程地质与水文地质条件,建立了含缓倾软弱夹层矿山高边坡的降雨渗流模型。基于饱和-非饱和渗流理论,模拟了边坡在最大降雨量条件下降雨和雨后两个时间段雨水的浸润过程,揭示了边坡孔隙水压力的动态变化规律。研究结果表明:软弱夹层作为一种隔水层,改变了雨水浸润曲线的形态及降雨的渗流路径,浸润曲线呈现V字型结构,渗流路径由垂直入渗改为沿软弱夹层上表面渗流;在降雨和雨后两个时间段,上部裂隙风化岩体的孔隙水压力先增后减,但始终为负值;软弱夹层上表面会产生雨水积聚,孔隙水压力先增大到正值随后逐渐减小,孔压减小的时间相对于降雨时长具有滞后性,即孔压在雨停后一段时间才开始降低;坡脚处的孔隙水压力在降雨和雨后两个时间段始终呈增大之势;由于软弱夹层良好的隔水性,软弱夹层内部及边坡底部灰岩的孔隙水压力并无太大变化。研究结果可为揭示类似地质条件下边坡的降雨渗流规律提供有益参考。

露天矿爆破粉尘排放量影响因素分析及试验研究

露天矿爆破作业是粉尘排放的最大来源,粉尘排放不仅对环境造成污染,而且对人员身体健康造成威胁。为了定量分析爆破粉尘排放量,制定更加有效的防尘措施,以缅甸某露天矿山爆破作业为背景,对影响爆破粉尘浓度和排放量的因素进行了现场试验研究。通过合理设置实验方案,测得多点粉尘浓度及粉尘沉降量,结合粉尘污染扩散理论,采用函数拟合的方法,对不同药量和水封高度条件下的爆破粉尘排放量进行对比分析,得到了炸药量和水封高度与粉尘排放量的数量关系。结果表明:炸药用量增加10%,粉尘排放量增加达25%;采用水封爆破手段时粉尘吸收量最高达63%,验证了水封爆破降尘的有效性。

露天石灰石矿山爆破降尘技术应用研究

露天矿爆破作业是矿区粉尘排放的最大来源,为探讨深孔台阶爆破水袋封堵降尘效果,进行了现场实验,通过合理设计实验方案,对水袋不同长度、直径、厚度和不同装填位置、比例等条件下的有爆破粉尘的浓度进行对比,依据实测数据分析得到了水袋参数和爆破粉尘浓度的关系。实验结果表明:水袋爆炸水雾在露天矿山台阶爆破中会显著降低爆破粉尘浓度,双水袋中间隔钻屑比单水袋降尘效果更加明显,水袋填塞长度占填塞总长度的最佳比例为75%。

降雨作用下排土场边坡应力变化及稳定性研究

为分析不同降雨类型对露天矿排土场边坡稳定性的影响,以历时72 h的不同降雨类型为加载条件对排土场边坡进行seep-sigma-slope耦合分析。结果表明:边坡坡体内负的孔隙水压在降雨8~14 h内逐渐降低,在雨水入渗稳定后逐渐趋于一个稳定值;初期降雨强度大小对边坡稳定性的影响较大,其中雨型A作用下边坡最终安全系数最低为1.422,降低率达11.24%;排土场边坡x、y方向位移在降雨初期增加最快,之后增速渐缓。

巨厚富水烧变岩露天边坡隔水煤(岩)柱构造技术研究

新疆大南湖矿区烧变岩厚度大,富水性强,隔水煤(岩)柱留设与边坡稳定控制问题是露天煤矿开采的关键之一,以新疆大南湖二矿为背景研究地下水与爆破振动耦合作用下烧变岩边坡隔水煤(岩)柱构造技术。通过现场爆破试验和数值模拟分析,揭示了边坡岩体应力和安全系数变化规律,确定了爆破振动影响范围;建立了多岩层隔水煤(岩)柱模型,提出了烧变岩露天矿隔水煤(岩)柱留设方法;基于边坡稳定分析给出烧变岩边坡参数设计方案,采用极限平衡方法对边坡参数进行了优化。结果表明:大南湖二矿隔水煤(岩)柱尺寸为火烧区边界+400m水平留设50m,考虑水力坡降优化后的边坡角为24°,相较原设计提高了2°,地下水与爆破振动耦合作用下烧变岩露天边坡隔水煤(岩)柱构造技术解决了边坡稳定控制及坡面涌水问题,对内蒙古西部及新疆地区烧变岩煤矿的安全开采具有一定参考。

水封技术在松动爆破中的应用

水压爆破技术具有粉尘小、大块率低、减少爆破噪音等优点,一经提出就引起人们的重视。但受水的流动性和岩层节理等因素的制约,水压爆破技术未能得到全面推广。本文针对水压爆破技术中水封难点,依据爆破能和摩擦阻力理论,提出一种便于实际施工的封堵方式,并在含水露天矿中施以应用。

长冲河矿区改善有水炮孔爆破效果的实践

对有水炮孔爆破存在的问题进行了分析 ,提出了改善有水炮孔爆破效果的措施。