基于深度学习的轻量化炮孔智能检测方法

在隧道(巷道)钻爆法施工过程中,智能装药可以取代人工作业,减少装药作业中危险事故的发生。然而,隧道中光线条件差、炮孔目标小和掌子面裂隙等因素会造成智能装药时炮孔的错检和漏检,同时车载计算机有限的算力也是制约炮孔识别大模型使用的难点。MCIW-2深度学习模型,可以解决在隧道掘进作业环境中的高精度炮孔检测和实时性部署问题。模型根据采集到的炮孔图像尺寸特征采取自适应锚框聚类算法优化检测框的长宽比尺寸参数;采用了具有动态非单调聚焦机制的损失函数WIoU(Wise Intersection over Union),通过优化边框回归的损失应对低质量炮孔图片的挑战实现了高精度检测;采用了MobileNetv3-Small网络与CBAM(Convolutional Block Attention Module)注意力机制构建了主干网络结构,减少了模型参数保证了检测准确率,满足车载设备的轻量化部署需求。经实验证明,MCIW-2模型在炮孔识别精确率方面达到了96.18%,检测速度达到了59 fps。与基准YOLO(You Only Look Once)系列目标检测模型文件最小的模型相比,所构建的轻量化炮孔智能检测模型减小了75.86%,模型文件仅为2.80 Mb,优于YOLO系列的基准目标检测模型。使用MCIW-2深度学习模型对工作面现场视频进行测试,实现了快速、精确地检测炮孔,测试结果表明,该模型适用于智能装药工程的轻量化部署需求,具有良好的适应性,在综合性能方面具有显著优势。

24110工作面强制放顶安全管理

为减小24110综采工作面初次来压时顶板大面积垮落而形成的飓风,避免造成工作面设备和施工人员受伤,采用深孔预裂爆破技术强制放顶,根据煤层顶板破拆原理,并结合4上号煤层顶板实际情况,58个炮眼分别设计在工采面两条顺槽内,以保证工采面初压时的安全生产。

隧道炮孔高精度定位及水封抑尘控制爆破施工工艺研究

文章以深圳外环高速公路东莞段工程第一施工合同段龙眼山隧道为工程背景,展开技术研究,总结、提炼了一套隧道炮孔高精度定位及水封抑尘控制爆破施工技术。在前期钻孔阶段,基于红外投影技术,采用红外投影设备将压缩成胶片的炮孔布设图直接投影至隧道掌子面上,再由工人进行油漆打点,钻孔工人根据油漆点位置进行精准钻孔施工。在隧道爆破阶段,将常规水压爆破施工技术进行改进,在传统封堵水袋中加入水溶性黏尘剂,显著增加了爆破后水雾的黏尘效果。在炮筒封堵中综合运用树脂类快凝封堵剂,显著减少了爆破能量的损失,同时强化其爆破效果,降低材料损耗。

大断面一次成巷爆破数值模拟及试验研究

为有效解决大断面掘进爆破作业中存在的技术难题,在大断面巷道中采用孔间多时序一次成巷爆破技术。利用LS-DYNA有限元数值模拟软件,通过改变大断面巷道炮孔掏槽方式、孔间起爆时差,进行数值模拟计算。在此基础上确定了掏槽方式、炮孔布置方式等关键爆破技术参数,并进行了现场试验及应用。结果表明:与分步开挖相比,采用孔间多时序全断面一次掘进成巷爆破技术后,巷道成型效果好、炮孔利用率提高18%。改进后的爆破方案有效地解决了大断面分步开挖中面临的问题,对地下矿大断面掘进爆破巷道成型及控制具有一定的参考价值。

钻孔爆破炮孔孔壁压力计算模型

针对钻孔爆破数值模拟过程中炮孔孔壁压力取值较为复杂的问题,通过分析炸药爆轰过程以及爆破介质的破坏和运动过程,构建了孔壁压力的简化计算模型。该模型将爆破过程分为4个阶段:炸药爆轰炮孔升压、炮孔初步弹性膨胀、孔壁裂纹张开且气体流入、介质剥离抛掷且气体逸出。通过简化分析介质的爆破破坏过程,分别确定了各阶段的持续时间。通过简化分析爆炸气体体积的变化,并基于理想气体状态方程,分别确定了各阶段孔壁压力随时间变化的数学函数。通过现场实验结果对计算模型进行了验证,计算结果与实验结果吻合情况良好。该计算模型考虑了多种因素对爆破过程的影响,又未引入难以确定的系数,方便实际应用,可用于理论分析或数值模拟中爆破荷载的取值。

不同炮孔间距对岩石爆炸裂纹扩展影响的数值分析

为实现对岩石的充分破碎,有效利用炸药能量,基于有限元分析软件 ANSYS/LS-DYNA及流固耦合(ALE)算法,研究了不同炮孔间距对岩石(角岩)爆炸裂纹扩展的影响,同时将模拟结果应用在工程实践上加以验证。结果表明:随着两炮孔间距离的增大,单炮孔周围裂纹扩展更加充分,炮孔周围粉碎区增大,萌生的分支小裂纹逐渐减少,主裂纹增多。在两炮孔之间受到相邻炮孔爆炸应力波影响的区域,主裂纹发育扩展较为明显,且随着炮孔间距的增大,主裂纹相互贯通的位置越靠近两炮孔中心连线方向。工程实践表明:数值模拟结果与爆破工程效果具有较好的吻合性,将数值模拟结果用来指导爆破方案设计是可行的,能够为爆破工程提供重要的参考。

控制爆破技术在场地平整施工中的应用

采用深孔和浅孔控制爆破技术对复杂环境下石方进行爆破开挖。根据爆破区域环境和工程特点,采用萨道夫斯基公式计算被保护民房所能允许的最大单段起爆药量,作为台阶高度和孔网参数设计的主要参考依据。同时对爆破振动进行现场监测,根据测试结果,对台阶高度、孔网参数和起爆规模进行调整,从而使爆破振动效应满足各被保护建筑物的要求,使爆破施工安全高效的进行。

平行束孔爆破模型试验及其机理探讨

本文介绍了垂直密集束状平行炮孔(简称平行束孔)落矿有底柱崩落采矿法的实质和结构,并分析了它的特点和优点。由于平行束孔落矿是核心的关键技术,本文为此做了爆破模型试验,对其爆破机理进行了研究和探讨。该项研究在国内尚属首次。

岩巷切缝药包楔形掏槽爆破模型试验与分析

为了研究合理的掏槽方式改善岩巷掏槽效果差、炮眼利用率低的问题,采用水泥砂浆模型对切缝药包楔形掏槽爆破进行了试验研究。共设计了4组对比试验,每组试验分别在6组不同强度的水泥砂浆模型上展开,模型炮孔数目均为6个,每个炮孔装一发8号电雷管起爆。试验结果表明,切缝药包装药结构提高了炮孔利用率、增大了槽腔体积及降低了掏槽碎块的大块率;并得到了不同强度模型最优的掏槽方式,其中80°切缝药包楔形掏槽爆破在不同强度模型下炮孔利用率、槽腔体积及掏槽碎块大块率均相差较小,用于岩性变化较大的岩巷中,可得到较好的掏槽效果。切缝药包楔形掏槽爆破利用切缝对能量的导向作用,实现裂纹的定向扩展,并提高了掏槽效果。

台阶爆破中拒爆原因及处理方法

本文通过工程实践分析了台阶爆破中炸药拒爆的多种原因，指出了如何提高准爆率及处理拒爆孔的方法和预防拒爆的措施。

利用数值模拟技术优化光面爆破炮孔间距

利用西石门铁矿的基本岩体力学特性,通过有限元数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA对光面爆破周边眼的耦合装药爆破过程进行模拟,在能对岩石正常崩落的同时尽可能减小对围岩的扰动,得出了较为合理的周边眼的炮孔间距为0.6 m,提高了光面爆破的效率。

大直径束孔高分段空场嗣后充填采矿法在西藏甲玛矿的应用研究

近年来,高原采矿活动日渐频繁。为实现西藏地区环境保护与工业经济协调发展的理念,针对甲玛矿高寒、缺氧的开采技术环境,研发机械化程度高、生产能力大的采矿方法非常有必要。基于此,综合比较推荐采用大直径束孔高分段空场嗣后充填采矿方法,其中大间距束孔布置参数是关键。通过采用理论计算法、爆破漏斗试验法、经验类比法等方法,推荐了甲玛矿束孔爆破参数,但仍需现场工业试验进一步确认与优化,为实现甲玛矿大规模机械化开采奠定基础。

地下磷块岩深孔回采爆破参数优化

随着矿山的生产规模日趋加大,地下深孔爆破技术成为目前大型地下矿山安全高效采矿的主要手段。以开阳磷矿区的马路坪矿下磷4盘区作为研究对象,通过现场声波测试分析其矿岩可爆性,结合地下实际生产情况,采用竖直扇形布孔和倾斜扇形布孔相结合的布孔方式,并进行现场爆破试验。试验结果表明:改进的布孔方式能够降低爆后矿房上部"三角区"受顶板压应力作用时的应力集中和矿房底部根底,同时提出了合理的爆破孔网参数,可以指导矿山的实际生产。

页岩爆破最佳炮孔布置方式试验研究

为探索页岩爆破的最佳炮孔布置方式,针对页岩的层理特性,在湖北某页岩矿山开采现场设计试验进行研究。选取钻孔效率及爆破后矿岩的平均块度、大块率、块度均匀性等作为评价指标。在相同的爆破参数下,当炮孔及临空面与层理成不同角度时,采用记录钻孔耗时的方法分析比较钻孔施工的难易程度;采用数字图片块度分析软件Split-Desktop处理爆堆照片的方法分析比较爆破效果的差异。试验结果表明:页岩爆破的最佳炮孔布置方式为炮孔与层理垂直,临空面与层理平行。

露天矿采空区爆破合理孔底填塞长度与起爆位置确定

为研究孔底填塞长度与起爆位置对露天矿采空区上覆岩石台阶爆破的影响,进行了数值模拟和工业试验。运用ANSYS/LS-DYNA软件构建了爆破模型,分析了存在采空区时台阶的爆破机理,通过对比分析不同孔底填塞长度、不同起爆位置下爆破时岩石拉应力及动能变化,揭示其对采空区爆破效果的影响,确定了采空区上覆岩石台阶的合理爆破方法,并通过工业试验进行了验证。结果表明:采空区的存在导致爆破能量的利用效率降低;中间起爆技术适合采空区上覆岩石爆破;孔底填塞长度在一定临界范围内时,爆破能量的利用效率是最佳的;确定了武家塔露天煤矿采空区上覆岩石台阶爆破采用中间起爆技术且孔底填塞长度为2 m。

宽孔距爆破破碎机理的研究

通过分析爆破试验结果，建立了以成梁假设为基础的宽孔距爆破破碎机理模型。提出了以孔间裂缝扩展速度Ｖｐ和裂缝扩宽速度Ｖｓ表达的岩石破坏准则。

大顶山矿区炮孔变形破坏原因及应对措施

矿山在无底柱分段崩落法的回采过程中,炮孔的变形破坏,严重影响了矿山的爆破效果,不仅带来大块、悬顶等问题,而且还恶化了放矿条件,制约了矿山的安全生产。本文针对大顶山矿区回采过程中炮孔变形破坏严重,矿山回采爆破效果以及矿石损失贫化指标难以提高的问题,在大量调查研究的基础上,详细阐述了大顶山矿区炮孔堵塞、孔身错动、孔口破坏、孔径变小等主要变形破坏形式,并从巷道掘进及支护方式、地压管理及控制、炮孔保护、回采爆破方式以及生产管理等方面提出了相应的应对措施,在工业试验中取得了较好的效果,对目前国内条件相似矿山具有重要的借鉴意义。

布孔方式对支撑梁爆破拆除的影响机制

支撑梁爆炸毁伤破坏效应的数值模拟及理论研究是创新改进爆破拆除方法的前提。结合钢筋混凝土支撑梁爆破拆除工程实际,针对垂直布孔与多向协同布孔分别建立其共节点分离式模型,比较分析梁内Von Mises等效应力分布规律、爆炸荷载空间分布特点及其破碎形态。结果表明:相邻炮孔炸药能量分别在50μs、60μs开始耦合叠加,叠加区应力水平显著增高;在混凝土碎胀效应及反射拉伸波共同作用下,支撑梁表面材料单元以拉伸破坏为主;相同炸药单耗时,多向协同布孔法可促进梁内爆炸荷载的均匀分布,有效改善拆除效果;材料失效演变过程表明,支撑梁破碎形态分别在255μs、265μs时刻稳定下来,采取先下后上的起爆顺序,能有效防治爆破飞石危害。

露天矿预裂爆破参数的理论分析

根据岩石力学、爆炸力学和弹性力学的理论，通过分析研究，得出了预裂爆破设计的基本参数计算公式，可作为矿山预裂爆破设计的主要参数依据。

露天煤矿高温火区干冰降温试验研究

通过分析干冰(固态二氧化碳)性质,制定现场试验方案,采用干冰在露天煤矿高温火区内进行了炮孔局部降温试验。试验结果表明,干冰降温效果与孔深、孔温、干冰形状、与水的配合比例及注水顺序有关。高温炮孔注水后再注入干冰进行局部降温,当孔深小于8m时,孔底会形成1m左右的冻结段,能起到有效降温及维持低温效果的作用;当孔深超过8m时,孔底部温度降低,孔中部温度回弹速率较快,降温效果不佳。试验结论对进一步研究干冰降温方案有指导意义。