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。

涡轮叶片多排气膜叠加特性及机理分析

实际涡轮叶片的气膜孔由于强度要求,需要保证有限的开孔率。为探究在涡轮叶片上相同开孔率条件下,不同气膜孔排布方式下的气膜冷却效率及叠加特性,研究了单排、三排、五排圆柱孔和扇形孔在不同吹风比下的气膜冷却效率分布及气膜叠加与掺混机理。研究发现:孔形是影响气膜叠加预测准确性的重要几何因素,扇形孔叠加预测的准确性明显高于圆柱孔。肾形涡的强度是两者差异的主要原因。吹风比和孔排数也会显著影响到叠加预测模型的准确性。吹风比的增大会引起预测误差逐渐增大。吹风比决定了冷却射流的动量并影响了气膜掺混强度,这就造成了叠加预测误差随孔排数的增多逐渐增大这一现象。气膜射流吹飞会造成叠加预测误差显著增大。

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。

基于层分配连通算法的液压阀块多端点布孔优化设计

针对液压集成阀块内部孔网布局优化问题,建立以孔道路径长度和压力损失为目标的优化模型。结合液压集成阀块的结构特点提出了一种基于直角Steiner最小树结构的多端点布孔优化层分配连通算法,将三维孔网路径优化问题转换为平面端点集路径连通优化问题。先基于各端点空间坐标进行布孔层分配,再将各布孔层合并至同一平面内通过求解平面内最小Steiner树来达到孔网路径优化目的。在求解直角Steiner最小树时以Kruskal算法为基础构建了一种RSMT求解算法,随后将求解的RSMT各边匹配至端点对应的布孔层得出优化后的整体孔网连通路径。实例验证结果表明层分配连通算法可快速有效地进行阀块多端点连通布孔优化设计。

钻爆法隧道炮孔分布计算机辅助设计及应用

隧道一次爆破炮孔分布上百个,依赖工程经验的传统人工绘制爆破方案费事费力。为了研究隧道爆破炮孔智能设计方法,基于公式推导,提出了炮孔平面分布和三维空间分布的数字化方法;再采用计算机编程技术,实现了炮孔参数的程序化,研发了炮孔智能设计系统。研究结果表明:应用隧道轮廓线、掏槽孔、周边孔和辅助孔的参数化表达方法,可以实现隧道炮孔的快速创建,符合隧道爆破需求。通过建立炮孔孔口与孔底坐标的关联关系,可以实现炮孔空间分布的精细表达,直观地指导现场钻孔作业。应用计算机编程方法,可以实现了炮孔布设的智能、精细设计。现场隧道爆后炮孔残痕完整,隧道开挖轮廓成形光滑,整体掘进效果好。研究成果提高了隧道炮孔设计的效率与智能化。

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。

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。

浅谈车辆拖车接驳口的设计

文章简要介绍13孔拖车接驳口的作用及失效的场景,分别从布置位置、结构设计和维修便利性几方面阐述接驳口的设计要求,并且针对未来的布置优化提出一些见解。

双层壁涡轮叶片短径扇形气膜孔冷却性能数值研究

针对高冷效双层壁涡轮叶片表面应用短径扇形孔设计准则及强化气膜冷却,机理依旧不明的现状,本文利用流固弱耦合数值模拟技术研究了典型7-7-7和11-11-11扇形气膜孔应用于双层壁涡轮叶片设计的冷却特性。在宽范围吹风比下(0.6~2.4),比较了三种扇形气膜孔布置方案,包含叶片两侧同构布局7-7-7孔(简称SH1布局)和11-11-11孔(简称SH2布局)及新提出的异构布局(简称SH3布局),并以常规圆形孔作为比较依据。通过数值结果对比指出:在双层壁表面应用扇形孔代替圆形孔,最低可提升吸力面综合冷却效率17%,压力面7%。然而,扇形孔也会诱导两侧冷却性能差异扩大的现象。应用两侧孔型异构布局,要求在压力侧布置相较于吸力侧各向扩张角更大的扇形孔,可以有效改善叶片内部的流量配置,从而在提升综合冷却效率的基础上兼顾两侧温差缩小。在高吹风比条件下,上述异构诱发的冷却优势更为显著。但相对吸力侧、压力侧对扇形孔型结构参数的敏感性更大。因此,压力侧的异型孔气膜冷却挑战性更大。

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。

巷道掘进过程中涌水灾害预注浆治理研究

随着某矿山开采深度的增加,矿井巷道面临涌水灾害的严峻挑战,对施工安全和生产效率构成了严重的影响。针对该问题,研究通过深入分析,确定涌水的主因系灰岩与隔水层接触界面的水溶蚀作用及地表降水的补给。根据工程地质和水文地质条件,设计了一套预注浆方案,包括注浆方式的选择、加固厚度的确定、注浆材料的选用、浆液扩散半径、终孔间距和注浆段长度的计算。在注浆孔布置、注浆液配制和注浆施工流程方面进行了详细的设计和规划。实际施工中,采用了双液注浆技术,并根据地层吸浆能力动态调整注浆参数。治理结果显示,超前预注浆技术显著减小了涌水量,从280 m^(3)/h减小至50 m^(3)/h,减幅达到82.1%,有效确保了巷道的安全与稳定,为类似矿山施工中的涌水问题提供了借鉴和指导。

水平应力影响下底抽巷道抽采孔布设位置研究

郑州煤业集团告成煤矿底抽巷道围岩软弱易碎,受地应力影响强烈,导致抽采钻孔塌孔频发。为了减少抽采钻孔变形破坏,提高瓦斯抽采效率,通过数值模拟方法对不同水平应力影响下底抽巷道围岩变形破坏特征进行分析,利用钻孔成像轨迹检测装置对钻孔变形与裂纹分布进行检测。结果表明:在抽采孔布孔时需充分考虑水平应力影响,避开高水平应力区域及巷道顶板中心等应力集中区域,以提高抽采钻孔稳定性。

桩基础岩溶(土)洞处理施工技术

桩基础工程建设项目,由于岩溶(土)洞的发育,容易导致工程质量事故,为保证桩基础设施安全,质量、进度、成本目标可控,在实际的工作中,选用较为成熟的袖阀管注浆处理技术,通过地勘资料的分析,明确溶(土)洞的发育区域,合理布置注浆孔与排气孔的位置与深度,选取合适的注浆参数及工艺,能有效解决岩溶引发的危害。该方法可用于喀斯特地貌地区一定规模的溶(土)洞地基处理。

大型金属矿山深孔采矿两率指标管控技术创新与应用

石人沟铁矿回采采用深孔凿岩穿孔爆破,原垂直走向布置矿房和沿矿体走向布置矿房在矿房布置和穿孔方式上未按现场变化进行技术优化,导致深孔凿岩过程中未能根据矿体实际产状进行精准调整,造成矿体上盘和下盘矿石严重损失贫化,直接影响矿石两率指标,造成矿山生产成本偏高,使得矿石资源未能被充分利用。对此,技术人员进行矿房设计优化及凿岩施工过程管控,提高矿体内有效凿岩率,避免矿体外凿岩造成的工程浪费,矿体上盘和下盘的损失贫化率近乎于零。结合现场生产实际,精准实施多排毫秒延期爆破技术提高爆破效果,有效控制了大型矿山深孔采矿两率指标,提高了矿山生产效益。

液态CO_2相变致裂煤层增透技术布孔方式研究

液态CO2相变致裂技术是一种新颖的低透煤层增透技术。为了更好地将液态CO2相变致裂技术运用到低透气煤层增透领域中,在平煤十三矿进行了液态CO2相变致裂的穿层强化预抽煤层瓦斯现场试验,通过煤层致裂后的瓦斯抽采效果反映出的不同布孔方式下的致裂差异,确定液态CO2的爆破孔的合理布孔方式。现场试验表明液态CO2相变致裂在交错的梅花孔布置方式下由于能量分布均匀,致裂效果优于矩形孔布置方式,研究结果为该技术在煤层增透强化预抽领域的推广应用奠定了基础。

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%。

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。

济三煤矿注水法预防井筒破坏工程参数

为将注水法应用到实践工程中,以济三矿主井、副井和风井为例,运用GMS软件和理论分析对注水减沉法防治井筒破坏进行了工程参数研究,分析了注水孔结构、注水孔与井筒的位置关系、注水孔的布置和注浆帷幕对注水效果的影响.研究结果表明：注水孔孔径大小对注水效果影响不大;注水孔距离井筒约20-30 m是较合适的;钻孔对称布置对井筒更有利,防治工程选择4个基本对称注水孔更有利于保证井筒附近整体地下水位的稳定和平衡.

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。

破碎围岩浅深孔配合加固注浆工艺研究与应用

为了消除深部构造应力大破碎顶板冒落危险性,以焦作矿区下属某矿巷道注浆加固支护为研究背景,根据内外结构耦合平衡支护原理,研究并试验网格式注浅深注浆孔配合注浆方式,达到浅部注浆孔形成加固圈,深部注浆孔锚索锚固稳定岩层注浆工艺。