基于变密度法深孔钻床主轴箱可靠性拓扑优化

以TBT-ML500深孔钻床主轴箱为研究对象,考虑随机因素的影响,通过基于变密度法的可靠性拓扑优化设计方法,进行了考虑可靠性和稳定性要求的结构轻量化设计。在传统拓扑优化的基础上增加概率约束,建立了应力和位移约束下的可靠性拓扑优化模型;以可靠性指标为约束条件,使用一阶可靠性法和Roenblatt逆变换将可靠性拓扑优化问题解耦为可靠性分析和确定性拓扑优化,最后进行变密度拓扑优化。算例分析结果表明:此方法在实现轻量化的同时更好地满足了实际应用中的安全要求,同时为深孔钻床其他基础件的可靠性拓扑优化提供了参考。

小井眼超深井井筒温度预测模型及降温方法研究

顺北区块超深小井眼钻井井底高温问题突出,明确井筒温度场分布规律并探讨高效降温方法对于保障该地区钻井安全具有重要工程意义。文章基于超深小井眼钻井工艺,综合考虑钻井液黏性耗散、钻柱偏心和旋转及钻头破岩等多种热源项对井筒温度的影响,建立了适用于小井眼超深井的井筒瞬态传热模型,并提出针对性的降温方法,然后采用MWD实测数据及商业软件Drillbench进行对比验证,本模型预测值与随钻数据更为吻合,误差在2%以内;钻柱隔热可降低井底温度33℃,钻井提速、增加排量等其它方法可使井底温度降低3~10℃,采用地面降温法的降温效率呈现显著的边际递减效应,即井越深其降温能力越有限。针对单一降温方法降温效果不够显著,建议综合多种降温方法有效降低井筒温度。本研究成果可为小井眼超深井的井筒温度准确预测和降温方法优选提供理论指导。

某钨矿中直径深孔采矿工艺试验采场爆破参数研究

某钨矿为合理确定中直径深孔采矿法爆破参数,基于爆破漏斗理论和爆破相似理论,依次进行单孔、多孔同段和斜面台阶现场爆破漏斗试验,得出最佳爆破漏斗半径为0.66 m、最佳孔间距为1.0~1.2 m、最小抵抗线为0.9~1.19 m,推荐中直径深孔爆破参数为排距2.4 m、孔底距2.5~3.0 m、装药密度4.9 kg/m。采用推荐的爆破参数开展中直径深孔采矿工业试验,得出中直径深孔试验采场较原采矿法炸药单耗降低18%,采矿成本降低21%。表明爆破漏斗试验和深孔采矿工业试验是成功的,采用浅孔爆破漏斗试验法确定中直径深孔爆破参数是合理的,可为其他矿山爆破工艺参数优化研究提供借鉴。

红牛铜矿超前切顶下向大直径深孔落矿阶段出矿嗣后充填法的研究与应用

根据红牛铜矿东部KT2、KT2-1矿段采用的超前切顶下向大直径深孔落矿阶段出矿嗣后充填采矿法采矿工艺特点,通过结合当期生产试验阶段的生产实际情况,对工艺的优缺点和采矿方法的应用以及现场实践应用情况分析,对矿山今后开采积累了大量有价值的经验。

充填体下高分段中深孔采场一次成槽技术研究与应用

目的:下向高分段中深孔充填采矿法,作为一种新型采矿技术,主要适用于岩体质量一般至极差的矿体或深部高应力环境中的坚硬矿体开采。其关键技术在于如何快速构建切割槽,为爆破创造自由面和补偿空间。本研究旨在研发一种安全、高效的成槽技术,以提高深部厚大破碎矿体的开采效率。方法:本文提出了“分次成井+单次侧向爆破”的切割槽形成方法。为验证该技术方案的可行性,以三山岛金矿为工程依托矿山,结合数值模拟、理论计算方法,开展了现场工业试验。结果:研究表明,在深部矿岩不稳固且采用充填体构筑人工假顶的情况下,该方法能安全、高效地构建切割槽。结论:该方法不仅显著提升了凿岩爆破的安全性和效率,同时减少了爆破扰动,具有良好的爆破效果和广泛的适应性,为类似矿山切割槽的形成提供了重要借鉴。

龙岩市非煤矿山顶板事故分析与管理措施

顶板事故在非煤地下矿山事故中占比最多,顶板管理是非煤地下矿山安全管理的重点和难点。统计分析龙岩市2008—2023年共15a的顶板事故情况,总结非煤矿山顶板事故的特点。研究得出,矿井爆破工艺技术水平低及在大暴露空间下进行作业是顶板事故原因。提出改善措施,将中深孔爆破分段崩落采矿法代替空场法,但受到矿石价格影响,该方法成本高,当前可行性低;通过推广应用凿岩台车、撬毛台车等机械工具,严格控制井下采掘作业空间宽度和高度等措施,加强顶板管理,努力实现顶板零事故。

基于深度学习的飞机装配孔位自动检测方法

为提高飞机装配孔位自动检测准确率,降低响应时间,获得较好的检测结果,提出基于深度学习的飞机装配孔位自动检测方法。基于设计的采集结构完成装配孔位图像采集,对图像进行降噪处理,基于深度学习理论,完成目标检测模型设计,最后依据检测结果,应用圆周方程理念完成孔位中心坐标的计算。实验结果表明,所提方法的响应时间均小于9.41 ms,效果均优于对比方法,应用价值较好。

盾构穿越复杂铁路群影响分析研究

以天津轨道交通某区间隧道穿越普速铁路、高速铁路复杂节点为研究背景,通过有限元数值模拟,分析盾构施工引起的铁路路基沉降、高架铁路桥桩变形。通过研究表明:采用有限元数值分析模拟盾构隧道下穿铁路工况,计算得到的铁路路基及桥桩变形量与理论分析基本相符,可用于盾构穿越工况影响分析;对于高保护要求的铁路线路,可采取隔离桩的形式有效减小穿越施工带来的影响;采用增设注浆孔管片并进行二次深孔注浆,对于穿越施工阶段与运营阶段均起到很好的保护作用。

深孔爆破降本增效措施应用与分析

为实现深孔爆破工程降本增效,以哈尔乌素露天煤矿为工程背景,分析了露天煤矿生产和爆破工程成本构成,提出AEO管理法、参数优化、智能化建设3个方面措施。生产现场结果表明:降本增效措施不仅提升了安全管理水平和爆破质量,也提高了职工职业技能水平。

综合物探方法在浙江软土地区城市深埋管线探测中的案例剖析与方法研究

随着非开挖技术的广泛应用,使得城市深埋管线的精细化探测难题尤为突出。特别是在软土、地下水丰富的城区,传统的地面管线探测技术在探测深埋管线时本身存在的抗干扰能力弱、信噪比低、探测深度不足等问题进一步放大,往往无法取得良好的探测效果。笔者以井中磁梯度法、跨孔电阻率CT法、跨孔声波透射法等井中物探方法为主、常规的地面物探技术为辅,在浙江软土地区开展了大量的、不同类型的深埋管线探测研究工作,取得了一些认识:(1)井中磁梯度法和跨孔超声波法,均能准确识别出深埋管线的平面位置及埋深,精度可达几厘米;(2)井中磁梯度法仅对深埋的磁性金属管线有效;(3)跨孔声波透射法能适应各种材质的深埋管线,但对跨孔距离有一定要求,一般在软土地区要孔间距小于8 m效果更佳;(4)跨孔电阻率CT法对孔间距要求相对较低,但是该方法存在体积效应问题,电阻率异常往往大于目标体本身,探测分辨率相对较低。考虑到城市浅表地区为人类扰动层,各种干扰较多,为了消除物探技术的多解性,建议条件允许的情况下,采用两种以上的井中物探技术进行探测、互相验证,可得到更可靠、更精细的探测效果。

基于模糊物元模型的中深孔爆破布孔优化研究

针对目前单一爆破布孔参数优化方法的主观性带来的误差或不合理等问题,提出了一种基于模糊物元模型与数值模拟相结合的中深孔爆破布孔参数优化综合评价方法。根据某矿实际条件确定出不同中深孔爆破布孔优化方案,利用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同方案的岩石爆破效果,分析其爆炸应力波与爆炸裂纹的扩展规律;结合数值模拟结果,采用模糊物元模型对爆破方案进行优选,最终确定平均有效应力峰值、大块比例、粉矿比例、钻孔量、装药量、进路顶板拉应力6个评价指标,优选结果表明:扇形炮孔数目为9孔时,关联度最大,为0.746,该方案爆破效果最佳。

下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法的优化研究

针对下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法凿岩硐室工程量大、采准工程施工困难、空区顶板不规则、出矿不安全、充填接顶率低等问题进行优化研究。通过优化上部凿岩巷道的布置形式,克服了上部凿岩硐室工程量大,施工困难以及顶板不规则的问题;改进了下向深孔的布置形式,由下向平行孔改成下向扇形孔,提高了深孔凿岩效率,改善了空区顶板轮廓,提高了空区顶板的稳定性;通过采用遥控设备回收空区内的残矿,解决了出矿过程中的安全问题。优化后的采矿工艺顶板稳定性提高,回采作业安全,充填接顶率显著提高;采切比降低了8.09 m^(3)/kt,贫化率降低了7%,单个采场生产效率提高了200 t/d,可供类似矿山借鉴。

分段空场嗣后充填采矿法在厂坝李家沟采区的应用

以厂坝铅锌矿李家沟采区为实例,详细介绍了分段空场嗣后充填采矿法安全高效环保开采工艺应用,包括采切工程布置、回采工艺、应用效果及在生产过程中需注意的问题。现场开采实践表明,该开采方法具有生产能力大、效率高、成本低、作业安全性高、地压活动得到有效控制等特点,实现了矿体开采的安全、高效、经济的技术目标。

黑山铁矿中深孔落矿大块成因及控制方法

针对黑山铁矿中深孔落矿大块率高造成的矿石损失贫化大及回采率低等问题,采用现场调研与灰色关联分析相结合的方法研究了井下大块主要成因。研究得出4个方面因素:(1)炸药单耗较小且起爆过程中存在串段起爆情况;(2)原崩落大块矿石得不到有效挤压破碎而堵塞出矿口;(3)中深孔成孔质量偏低;(4)覆盖层大块岩石提前混入崩落矿石堆。据此,提出了优化炸药单耗与最小抵抗线、分区段精细化出矿及加强中深孔成孔质量管理方法。通过现场试验,井下大块率降低了4%,回采率提高了1.32%,中深孔合格率提高了5%,实现了黑山铁矿中深孔落矿大块的有效控制,可为类似条件生产矿山提供技术指导与借鉴。

双空孔型直眼超深掏槽爆破在缓倾斜薄矿体中的应用

山西省吕梁地区沉积型铝土矿一般为缓倾斜薄矿体,存在矿石硬、围岩软特点,在采用楔形浅孔掏槽钻爆法采矿时,受钻孔的角度和装药结构影响,往往造成掘进循环进尺短、炸药单耗高,大块产出率高等问题。结合山西吕梁地区某铝土矿地下矿山,在作业面断面3 m×2.5 m上采用双空孔型直眼超深掏槽爆破落矿,直眼掏槽眼孔深2 m,辅助眼和周边眼孔深1.8 m,现场炸药单耗0.61 kg/t,较原楔形掏槽炸药单耗缩小0.12 kg/t,爆破进尺1.76 m,炮孔利用率97.7%,无粉矿和超过500 mm的大块,通过此次现场试验得出在缓倾斜薄矿体利用双空孔直眼掏槽替换常规楔形掏槽采矿时爆破技术指标得到明显提升。

锡矿山深部采矿新工艺新装备的应用实践

文章着重研究深部采矿方法与工艺,通过提升矿山装备水平,从而达到“机械化换人,自动化减人”、降低生产成本、改善作业环境、提升本质安全水平、提高企业经济效益的目的。通过研究将新方法、新工艺、新装备在矿山井下深部矿体开采中逐渐推广应用。

“双碳”目标下倾斜厚矿体切割槽的优化设计与施工

碳达峰和碳中和目标是我国党中央、国务院统筹国际国内大局作出的重大战略决策。矿产资源开发作为我国碳排放的重大行业,应当主动承担起在“双碳”目标下的主要责任。矿体开采过程中,切割槽的优化与布设是安全、高效回采倾斜厚矿体的关键所在。拉槽质量直接影响落矿效果和矿石回收率及矿石贫化率指标。在分段采矿的底部结构拉槽时,传统拉槽工艺容易造成切割巷出矿口眉线严重破坏,致使采空区内大量残存矿石无法回收,进而降低矿石回收率。倾斜矿体采用竖直切割槽开槽时,废石混入率、矿石贫化率高。为提高矿石回收率以满足“双碳”目标,在冀东某铁矿分段嗣后充填采矿法中,对切割槽施工工艺进行了优化,在上盘切割巷内的切割斜井两侧确定拉槽空间,通过中深孔落矿的方式以切割井为自由面向矿房两侧边界逐排爆破拉槽,工程实践表明,通过切割槽的优化,矿石回采率提高了7.73个百分点,矿石贫化率降低了2.52个百分点,切割拉槽效果良好。此方法对于相似矿山具有一定借鉴意义。

大直径深孔侧向崩落分段空场嗣后充填法在疆锋铁矿的实际应用

疆锋铁矿460 m以上矿体倾角大,为了寻找一种高效、安全、成本低的采矿方法,通过对空区极限跨度的研究,根据矿体赋存条件,提出采用大直径深孔侧向崩落分段空场嗣后充填法进行开采。此方法在分段爆破成井技术的应用取得较好效果,也为类似的矿山提供了工程实例。

基于深度学习的钻爆法隧道炮孔孔位智能识别研究

钻爆法是当前隧道及地下空间施工中常用的施工方法。其中,装药环节劳动强度大、危险性高。因此,迫切需要提高装药环节的自动化水平。为了实现炸药的自动装填,研究了基于深度学习的目标检测算法在炮孔识别方面的应用。将隧道施工现场采集的炮孔图片制成数据集,采用FasterR-CNN与YOLOv5两种算法在数据集上进行训练和测试,对比了两种算法在各项性能上的优劣。FasterR-CNN的检测速度为110ms,准确率为98.3%,模型权重文件大小为1000MB;YOLOv5算法检测速度为40ms,准确率为97.3%,模型权重文件大小为54MB。综合考虑,YOLOv5算法检测速度较快,权重文件较小,更适合在实际工程中使用。

Investigation of etching method for fabricating deep through holes on ultra-high resistivity silicon

In this paper,the etching characteristics of the ultra-high resistivity silicon（UHRS） by using the Bosch process were investigated.The experimental results indicated that the sulfur hexafluoride flux,the temperature of the substrate,the platen power and the etching intermittence had important influence on the etching rate and the etching morphology of the UHRS.The profiles and morphologies of sidewall were characterized with scanning electron microscopy（SEM）.By using an improved three-stage Bosch process,380-μm deep through holes were fabricated on the UHRS with the average etching rate of about 3.14 μm/min.Meanwhile,the fabrication mechanism of deep through holes on the UHRS by using the three-stage Bosch process was illustrated on the basis of the experimental results.