中凯矿业大直径深孔爆破落矿装药结构优化研究

装药结构对厚大矿体大直径深孔爆破落矿效果具有重要影响。中凯矿业帮中矿区现行装药结构(空气间隔长度比例24.2%)存在爆破后冲破坏作用严重的问题,造成后一排炮孔堵塞、坍塌甚至报废,严重影响生产效率;而盲目增大空气间隔长度比例则存在爆破大块率增加的风险。以矿山实际的炸药和岩石参数为基础,采用数值模拟软件LSDYNA开展大直径深孔爆破落矿装药结构优化研究。选择常用空气间隔器作为间隔材料,以空气间隔长度比例为研究对象设计了12种装药结构方案进行数值模拟,得到了装药结构与爆破后冲作用、大块率、自由面质点振动峰值速度以及峰值有效应力等评价指标之间的关系。结果表明:自由面质点振动峰值速度以及峰值有效应力随空气间隔长度比例增加逐渐下降;当空气间隔长度比例小于等于30.5%时后冲作用明显,后排炮孔可能出现塌孔现象,当空气间隔长度比例大于等于45.3%时,存在大块率增加的风险,最优装药结构的空气间隔长度比例为44.2%。现场深孔爆破落矿试验表明,优化的装药结构爆破后大块率为7.1%且爆破后冲作用得到有效控制。

水下超大直径盾构联络通道建设方案对比研究——以广州海珠湾隧道工程为例

针对在越江海高水压水下超大直径盾构隧道联络通道施工过程中缺乏足够的工程技术标准和案例经验、设计与施工面临众多挑战问题,以广州海珠湾超大直径盾构隧道区间的6条联络通道工程为例,对工程地质补勘资料及现场施工情况进行分析,揭示原矿山法设计施工方案存在的不足,并基于此提出“矿山法结合地层冻结加固方案”和“机械顶管法施工方案”2种优化方案;随后在安全性、经济性、施工工期等方面对不同工法进行综合优选分析,同时引入碳排放指标进行绿色低碳评估。研究结果表明:1)机械顶管法在安全性和施工效率上优于其他方案,能够显著缩短施工周期;2)相比矿山法结合地层冻结加固方案,机械顶管法方案碳排放量减少了2 747.51 t CO_(2e)。

安庆铜矿深部矿体高阶段大直径深孔采矿应用研究

大直径深孔采矿是基于凿岩设备、爆破技术、机械化铲装等多方面技术发展而形成的高效采矿方法。在分析安庆铜矿开采技术现状基础上,阐述了矿山采用高阶段大直径深孔采矿技术的工艺布置。在原浅部采场VCR采矿法的基础上,按照大直径深孔采矿工艺要求对孔网布置、爆破方式、采场边界控制爆破等进行优化,提出了VCR法拉槽侧向分段崩落的回采方式。通过在矿山深部采场应用,取得了采场单日最大出矿量超过900 t、大块率控制在5%以内、充填体混入率小于8%的效益。安庆铜矿的大直径深孔采矿实践证明,该项技术是增加采矿量,扩大回采规模,提高劳动生产率和经济效益的有效途径,为国内外类似矿山应用该方法提供了借鉴。

上软下硬地层近距离下穿既有盾构区间注浆加固关键技术

依托广州某新建大直径盾构隧道下穿既有盾构区间项目,研究了在富水花岗岩地层中复杂周边环境条件下的地层加固技术以及下穿过程中的关键施工措施。结合施工条件,对新建盾构区间采取水平定向钻注浆、先行洞预留注浆孔注浆、盾构机超前注浆结合的主动注浆方式;对既有线进行预注浆加固的被动注浆方式。施工过程中,采用控制掘进参数、渣土改良、同步克泥效等控制手段,保证了盾构下穿过程的顺利进行。

智能采掘装备在阶段空场嗣后充填法中的应用

随着国民经济建设的快速发展,地下矿产资源需求量不断增大,金、银、铜、铁等战略性矿产资源是国民经济的基础。为满足国家工业生产需求,需要提升地下矿山的开采效率,由于阶段空场嗣后充填采矿法便于实现机械化开采,在我国地下矿山得到了日益广泛的应用,但目前阶段其仍然存在关键环节和重点部位用人多、智能化程度较低、安全风险高等问题,如何实现安全、智能、绿色、高效开采是亟需解决的问题。本文详细介绍了采准、切割、回采三个环节智能采掘装备的特点及应用,提出了阶段空场嗣后充填采矿法的智能采掘方案,并已将该技术成功应用于矿山实际生产,实现了凿岩穿孔智能化、天井掘进无人化,对推动我国智能矿山建设提供了重要的技术装备支撑。

矿山地面救援应急响应与大直径钻孔关键技术

【目的】大直径救生孔多次在矿山地面钻探救援中得到成功应用,但在快速出动、跨区域救援等应急响应方面仍有短板,在应对复杂地层时大直径救生孔的工艺适配性不足。【方法】从应急救援整体角度出发,以救援时效为指标,就响应能力提升、复杂地层成井工艺等关键技术进行总结。构建了矿山地面钻探救援应急处置流程,明确了预案启动、响应动作和响应速度3个方面的提升内容,建立了跨区域救援层次化出动机制和钻前技术保障响应机制。分析了大直径救生孔松散层、基岩层钻进工艺特点,提出了针对破碎、高涌水等复杂地层施工难点的解决方案,指出了救援提升过程中的典型问题。【结果和结论】研究表明:(1)科学的矿山地面钻探救援应急响应机制是提高救援效率的重要方式之一,通过采用跨区域救援层次化出动机制和钻前技术保障响应机制,可有效提高应急响应效率2.3倍。(2)形成了复杂地层条件下大直径救生孔高效成孔的解决方案,并应用于济宁九顶山矿大直径救生孔工程试验,完钻孔深403.2 m,终孔孔径580 mm,平均机械钻速2.5 m/h,从应急响应到救援提升总用时311.95 h,救援整体时效性提升47%。(3)就救援时效性而言,救援准备阶段的提升效率要优于救援实施阶段,且应急响应能力的提升途径更易实现,因此在钻探工艺和装备提升不大的情况,矿山救援队应着重提升应急备战和快速反应能力。研究结果可满足400 m以浅矿山地面应急救援需求,可指导矿山救援队建立应急响应机制,为大直径救生孔的施工设计提供参考,对矿山地面钻探应急救援具有指导意义。

矿井涌水量预测方法及对比分析-以新疆东沟煤矿为例

矿井涌水量的预测对煤矿的安全生产具有重要意义。水文地质参数的准确选择、计算方法的选择对矿井涌水量的准确预测影响巨大,同时考虑到矿井开采实际,涌水量不是从开采初期就稳定不变的,而是动态变化的。为提升涌水量预测的准确度,更好地为煤矿开采服务,在分析新疆东沟煤矿地质及水文地质条件,选取准确水文地质参数的基础上,选择了2种适用于东沟煤矿的涌水量预测方法进行了对比分析。计算结果表明:①非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量呈现动态变化特征,采掘强度稳定后,变化幅度变小,最后趋于稳定;②采用大井法、非稳定流释水-断面流法计算得到的预测涌水量分别为3396、599.87~612.9 m^(3)/d与实际涌水量480 m^(3)/d分别相差607.5%>24.97%~27.69%;③根据矿井实际开采产生的涌水量数据验证分析,采用非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量与实际开采产生的涌水量基本吻合,涌水量预测结果的准确度依次为非稳定流释水-断面流法>大井法;④在资料充足、参数准确的情况下,建议优先选择非稳定流释水-断面流法计算涌水量,在补水边界条件差且符合大井法要求的条件下建议首先选用大井法。本次计算结果一方面充分验证了非稳定流释水-断面流法的准确度,另一方面为煤矿矿井涌水量计算提供了借鉴,同时也为东沟煤矿的安全生产提供了数据支撑。

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。

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。

大采高工作面构造区超前深孔预注浆技术的实践

在山西霍尔辛赫煤业3105工作面,针对煤层上覆泥岩层不稳定性和局部仰采造成的采高异常问题,实施了超前深孔预注浆技术。通过地震勘探和现场评估,划分了7个地质异常区域,制定了精准的钻孔布置策略,应用分次成孔和深孔封孔技术。工业性试验显示,154个钻孔共使用805.12 t注浆材料,平均每孔5.92 t,成功降低了冒顶率86%以上,显著提升了矿井的安全性和稳定性,证明了该技术在大采高工作面的有效性。

小功率定向钻机在大直径高位定向钻孔施工中的应用

小功率定向钻机在煤矿井下进行大直径高位定向钻孔需进行多次扩孔,施工时面临成本高、效率低、工艺复杂等问题,因此在施工中引入小功率定向钻机一次成孔工艺。基于此,介绍了大直径定向钻孔成孔工艺和钻具组合,为煤矿井下大直径高位定向钻孔施工提供了一种新方法,具有较高的推广应用价值。

大直径深孔嗣后充填法不稳固顶板支护方案研究

采场切顶巷道支护成大直径深孔嗣后充填采矿法的重点难点,支护方案显的尤为重要。针对大直径深孔侧向崩矿嗣后充填法顶板支护方案,统筹分析了切顶巷道的失稳原因,提出了切顶层两侧布置点柱与预应力锚杆-锚索支护方式,顶板区域位移监测量仅为5.97 mm,进而大幅度提高了顶板稳定性,可为类似矿山采场顶板支护方案设计提供指导。

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。

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。

基于典型变径深孔的加工方法及应用

深孔加工技术是机械制造领域的工艺难题,变径深孔结构零件的制造更具有明显的工艺特征与加工难度。主要阐述了典型变径深孔件的技术特点,重点介绍了在车床上镗削、铰削深孔的工艺方法及在加工过程中需控制的技术要点,并简要介绍了变径深孔的精细加工方法以降低表面粗糙度,最后以加工案例为导向,分析了减振镗刀杆在复杂深变径深孔中的应用。采用减振镗刀杆可最大化降低切削振动,获得最佳工艺系统稳定性和加工精度。

大直径深孔灌注桩多系统清孔工艺技术研究与应用

论文通过对大直径深孔灌注桩工程施工中的清孔工艺技术进行深入研究,提出了合理的高效清孔工艺的解决办法,通过应用验证后,对大直径深孔灌注桩的能耗效率和质量检测优良等级占比的数据对比,明显优于应用前。论文将成果经验进行分享,以期提高大直径深孔灌注桩基础工程整体施工工艺现状,降低大直径深孔灌注桩施工能耗成本,对改善土木工程领域桩基础工程的技术质量及效益有一定帮助。

大口径地面钻孔救援技术与装备发展

大口径地面钻孔救援技术多次在矿难救援中得到成功应用。但由于地层的复杂性、装备及工艺适配性不足等各方面的限制,影响了地面钻孔救援的施工效率。本文以矿难大口径地面钻孔救援装备和大口径钻孔快速钻进技术为主线,分析了目前地面钻孔救援技术存在的主要问题,并针对性地提出了应对措施,包括研发双动力头钻机、跟管钻进技术、高效套管焊接技术、潜孔锤钻进技术以及反循环钻进技术等,以期为今后矿难大口径地面钻孔救援施工技术及装备研发提供建议与技术基础,进一步提升钻孔救援的施工效率,加速构建科学的矿难救援体系。

大红山铜矿矿房回采爆破参数优化研究

为确定玉溪矿业有限公司大红山铜矿矿房回采更合理、更优化的爆破参数,基于利文斯顿漏斗爆破原理,进行多次爆破漏斗试验,得出孔径为φ76 mm的最佳爆破孔间距及最小抵抗线;再按照相似理论原则,确定出孔径为φ165 mm的下向大直径深孔爆破的最佳孔间距和排距等爆破参数;并经实践证明取得了较好的矿房爆破效果。

矿岩交界台阶坡面处抛掷效果模拟研究

基于露天金属矿山开采常面临矿体和岩体混合的爆破条件,爆区中常有规模不等的矿岩混合爆区,爆破过程中不可避免地造成破碎矿石和岩石相互混合,导致矿石贫化。对某矿14 m台阶ϕ310 mm大直径深孔逐孔、排间梯段起爆、跨越矿岩交界顺序和有序长延时对孔起爆等工况条件下,台阶深孔在爆炸荷载对矿岩交界处抛掷效果的影响进行数值模拟研究分析。模拟得出:①跨矿岩分界线处的正向抛掷速度及位移较大,侧向因应力叠加抵消导致抛掷运动速度及位移较小,因此边界线处主要为正向移动,同时有效避免矿岩混合现象;跨交界炮孔周围因先行起爆,为孔组创造了瞬时自由面条件,导致破碎岩块颗粒整体既向前方正向抛掷,同时也向侧向抛掷分离,利于矿岩体的抛掷分离;从各监测点特性可以看出,台阶整体垂直高度上,在最小抵抗线处位移及速度最大,依次向两侧递减。②在跨越矿岩交界的同排炮孔有序对孔起爆方式下,对孔组在110~150 ms不同延期时间下的模拟结果表明,随着延期时间的增加,有利于为跨交界炮孔提供充足的抛掷空间,减少矿岩体抛掷过程中的碰撞,使得分离沟槽宽度增加,同时矿岩体爆堆高度相对有所提升。③在混合爆区跨越矿岩交界有序长延时起爆,进行爆破分离技术方案基础上,以爆区内矿(岩)区域中心为起爆点,采用各自区域V型起爆方案,可以实现矿岩石的各自中心堆积,同时也强化了跨矿岩交界处抛掷瞬时自由面效应,更有利于深凹沟槽的产生,充分降低混合爆堆矿石的贫化率。该研究为露天金属矿矿岩分离爆破提供理论依据和实际爆破创造有利条件。

大直径顶管进出洞口对矩形竖井结构的受力影响研究

作为顶管工程最为重要的构筑物之一,顶管始发井或接收井需要在井壁上开设尺寸不一的圆形洞口供顶管进出,洞口的设置影响了井体结构受力。以有限元软件为分析工具,依托西安市某DN3500内径电力顶管工程,研究采用明挖顺作法施工的井壁开洞对井体结构的受力影响规律,将之与同等条件下的沉井结构内力计算结果进行对比,得出了不同工艺井侧壁开洞前后的内力变化规律,并提出了相应的井结构优化设计建议,为相关工程的设计与分析提供参考。