STUDY ON THE ON－LINE OPTIMAL CONTROL OF PARAMETERS OF THREE－CONE BLAST HOLE DRILLS

A model recognition method for the on-line optimal control of the parameters ofthree-cone blast drills is developed. It takes a few of on-line measurements and has a rapidoptimization speed. The mathematic model for on-line optimal control of the parameters and thedetermination of the parameters in the model are also presented.

不同堵塞条件下硬岩隧道直眼掏槽破岩效果数值模拟研究

为研究不同堵塞材料及堵塞长度对硬岩隧道直眼掏槽爆破效果的影响,依托工程实例,采用ANSYS/LS一DYNA仿真模拟软件建立三维数值模型,对5种不同堵塞条件展开研究。根据数值模型计算结果,对掏槽区域爆破裂纹拓展情况进行了定性分析,对典型部位的岩石受力情况进行了定量分析。结果表明:1)自由面岩石主要受拉应力作用产生裂纹,炮孔堵塞使得爆炸荷载整体作用时间延长,致使自由面上裂纹更加密集;2)位于炸药和堵塞材料之间空气段附近的围岩,先受爆炸应力波作用岩石被压碎,后受力在拉压应力之间多次转化,致使裂纹被放大,结合爆生气体发挥的“气楔”作用,使得裂纹几乎贯穿模型截面;3)炮孔堵塞后炸药段周围岩石受到的爆生气体作用应力值显著提升,比不堵塞时的炸药段周围岩石峰值应力高出1.31~2.34倍,炮孔堵塞使得爆生气体持续稳定发挥作用时的压应力值提高3.70~4.70倍;4)以黏土和水作为堵塞材料时,堵塞长度为40cm的直眼掏槽破岩效果优于堵塞长度为60cm的效果。研究成果可为优化硬岩隧道直眼掏槽爆破参数提供理论基础。

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。

中深孔爆破一次成井技术在会泽铅锌矿的研究与应用

天井施工在矿山生产过程中较为常见,其施工方法的适用性、科学性和稳定性直接影响着矿山安全高效生产和经营活动,传统的天井施工方法如普通法、爬罐法等存在施工周期长、成本高、安全性差等一系列问题,同时反井钻施工方法虽高效便捷,但其在较短距离天井的施工应用上设备转场工作量大且成本偏高,研究一种成本低廉、安全可控、效率偏高的天井施工技术尤为重要。本文采用中深孔爆破工艺进行短天井施工,通过理论计算和现场试验,对中深孔爆破凿岩、爆破等关键环节技术参数进行了深入研究和探讨。首先根据短距离天井的地质条件和施工要求,合理布置炮孔,确定爆破参数,而后根据前期理论成果进行现场爆破实验,观察爆破效果、收集数据并优化相关参数,最终形成稳定可控的短距离天井中深孔爆破一次成井技术成果,研究采用中深孔爆破一次成井技术,提高了短距离天井施工安全性、施工效率,同时有效降低工程成本,为类似矿山天井施工提供了宝贵的实践经验和理论指导。

四方金矿掘进爆破参数的优化与实践

四方金矿原来掘进巷道的爆破效果和巷道成形质量较差,且炸药消耗量大。为解决上述问题,重点从炮孔参数、炮孔布置和装药形式上进行了优化。优化后经实践证明,爆破效果改善和巷道成形质量显著提高,误差范围控制在5%以内,炸药单耗由2.87 kg/m3减少为2.33 kg/m3,降低了爆破成本,同时凿孔数量减少,凿岩台车的掘进效率也有了小幅提高,为今后推广与应用凿岩台车掘进积累了经验。

急倾斜薄矿体浅孔留矿采矿法回采工艺研究

急倾斜薄矿体开采历来是国内外采矿界面临的重大技术难题之一。以图古日格金矿急倾斜薄矿体为研究对象,开展了浅孔留矿采矿法试验研究。详细论述了该方法的采准切割、凿岩爆破、通风、平场、出矿和采空区精细化扫描与安全处置等工艺。试验结果表明:浅孔留矿采矿法对于上下盘不稳固的急倾斜薄矿体开采是完全可行的,试验采场开采取得了采矿损失率和矿石贫化率均在15%以内、出矿品位3.32 g/t的良好技术指标。研究结果能够为类似开采技术条件的矿山提供参考。

基于数码电子雷管的准楔形复式掏槽爆破试验研究

针对目前掏槽爆破中爆破效果不够理想、单循环时间较长等问题,于顾北矿北-1煤顶板轨道上山第三中部车场进行爆破试验,对原始爆破方案进行改进,并优化爆破参数。首次在井下岩巷掘进中引入数码电子雷管,用数码电子雷管代替煤矿许用普通电子雷管,增加爆破段别。根据岩石巷道现场情况,利用数码电子雷管能够任意设置爆破段别延期时间的优点,设计了2种准楔形复式掏槽爆破新方案。将3种方案的爆破效果进行了对比,发现炮孔利用率提高至96.1%,单循环进尺增加到1.78 m,在原方案的基础上提升了12.8%。结果表明:数码电子雷管的可靠性较高,并初步确定了炮孔利用率最高时的爆破段别延期时间。岩巷掘进中使用数码电子雷管,能够使爆破过程可控,除了掏槽孔外的其他炮孔有充分的爆破空间,增加单循环进尺,减少单循环时间,提升巷道成型质量,提高工作效率,具有良好的经济社会效益。

18502工作面S91陷落柱深孔预裂爆破技术应用

为解决18502工作面回采期间S91陷落柱推进难题,利用物探、钻探和水质化验等方法,对18502工作面的S91陷落柱进行了分析,确定了S91陷落柱的大致位置。通过现场实施深孔预裂爆破技术,每天割煤3刀使得工作面推进2.4 m,较之前日推进速度提高了66.67%;10 d后18502工作面顺利通过S91陷落柱,工作面开始正常安全回采。深孔预裂爆破技术有效解决了工作面推进难题,达到了快速过陷落柱的目的,取得了良好的试验效果,为以后相关工作的发展提供了技术指导。

露天煤矿台阶爆破合理超深试验研究

针对吉郎德煤矿露天深孔台阶爆破根底率高等问题,首先采用常用的钻孔超深计算方法得到了钻孔超深的合理范围,并通过现场调查发现目前造成台阶根底率偏高的主要原因是炮孔超深过大导致岩石超挖严重,由此提出将钻孔超深由目前的1 m减小为0.8 m。而后在1380和1392平台进行了试验,并利用GPS对该试验平台进行高程测量及绘制高程3D图以评价根底率,结果发现改进后的爆破方案取得了良好效果,不但有效地降低了根底率,而且减少了炸药用量和钻孔工作量。多次重复试验结果显示,85%以上的平台均取得了良好的爆破效果,但是对于高程较低的平台如1284西帮南区平台,其爆破效果不甚理想,这可能是由于随着平台高程的降低,岩石完整性及强度提高,进而炮孔底部夹制作用变大,此时应加大钻孔超深。

高原大断面隧道现场混装爆破关键技术研究

目前我国隧道装药爆破仍主要采用人工作业,是制约隧道钻爆法施工大型机械化配套的关键难题。依托某高原大断面铁路隧道项目,形成了集乳化基质集中生产、远程配送、现场储存、机械化装药、智能化爆破于一体的系统解决方案。开发了基于开挖面轮廓自动扫描的快速建模的智能化爆破设计软件,提出了基于最佳炮孔负担体积和自适应拓扑算法的炮孔布置和装药量智能设计方法,实现了基于掌子面钻孔信息岩性分区的精细化爆破设计。结合现场爆破试验和数值计算,提出了基于现场混装炸药爆破作业的隧道长进尺、大孔网、周边孔连续装药的高原大断面隧道爆破关键技术。结果表明:现场混装炸药具有装药连续性与耦合性好的优点,可改善爆破块度,提高循环进尺5%~10%,节省钻孔数量和起爆器材使用量15%以上,降低劳动强度约90%,显著减少危险作业人员,加快施工进度。

中深孔爆破成井在逊克金矿的应用

逊克金矿采用Simba1354凿岩台车施工切割井中深孔,对掏槽方式、炮孔直径、施工精度、装药结构、爆破次数进行了优化,选择桶形掏槽提供自由面和补偿空间,120 mm大直径炮孔减小穿孔数量,导向钎杆提高了施工精度。通过提高装药密度和增加导爆索等措施改善爆破效果,通过分次爆破减少了天井被堵死的概率。采用该方法成功实施了中深孔爆破成井,提高了生产效率,降低了天井掘进存在的炮烟、粉尘、浮石等安全风险,保证了采出矿量和各生产矿块的生产接续,为工程进展提供了有力保障,可为同类矿山的开采提供借鉴经验。

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。

基于爆破漏斗试验在马坑铁矿VCR成井爆破技术中的应用

高位溜井的施工一直是一个技术难题,为简易、安全、高效地施工高位溜井,马坑铁矿拟采用VCR成井爆破技术,解决高位溜井施工环境差、通风困难等施工难题。以利文斯顿爆破漏斗理论为基础,对马坑铁矿进行单孔爆破漏斗试验,试验采用2#岩石乳化炸药,药量分别为150 g和300 g。试验结果得出药包最佳埋置深度及爆破漏斗半径,根据药包比例埋深及对应的漏斗半径,经单位炸药量爆破漏斗体积公式换算,确定VCR成井技术的炮孔合理间距、装药长度及孔底堵塞长度。

KQG潜孔钻机在七角井铁矿中深孔施工的应用

人工凿井存在施工危险性高、施工进度慢及效果差等问题。为适应矿山安全发展理念,以及提高矿房施工天井的安全性、高效性,采用机械施工切割天井取代人工凿井。以七角井铁矿现有施工工艺为背景,分析该矿山凿岩成井方面存在的问题,提出采用KQG潜孔钻进行凿岩施工,并对深孔凿岩、爆破参数进行设计。通过组织KQG潜孔钻施工大孔径下向中深孔炮孔凿岩爆破,取得了较好的成井、拉槽爆破效果,表明采用机械施工切割天井代替人工凿井是大势所趋,通过优化施工工艺,可加快备采矿量的形成,为矿山安全、连续回收矿石创造条件,可在同类型矿山中应用推广。

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。

小孔径钻机在露天台阶爆破中的应用研究

云南某矿前期通过优化中深孔爆破装药结构、严格施工规范等控制硫化锌矿石大块率,取得较好的成果,爆破后硫化锌矿石大块率得到一定控制,但硫化锌矿石均匀度还达不到现场挖装高效要求。针对这一问题,矿山采用小孔径潜孔钻机进行穿孔爆破,优化网孔结构参数,有效降低了大块率,提高了铲装效率。

小断面硬岩巷道爆破参数优化设计与实践

为提高小断面硬岩巷道的掘进爆破效率、降低施工成本,在分析岩石爆破机理的基础上,得出了影响小断面硬岩巷道爆破效率的主要因素有:巷道断面面积,岩石的物理力学性质,掏槽方式,装药结构以及企业的实际装备水平等.对硬岩条件下的巷道爆破参数进行优化设计并用于工程实践,研究表明,爆破参数的优化设计对保证巷道施工的可靠性、提高爆破效率、降低施工成本以及提高企业的技术水平具有现实意义.

侵入盾构隧道基岩地面钻孔地下爆破预处理及效果检验技术

基岩侵入隧道是盾构施工中经常遇到的问题。为解决盾构区间基岩突起并保证预处理效果达到盾构机顺利通过的要求,在前期物探及钻孔验证的基础上,结合现场实际情况,采用地表钻孔地下爆破的方法对不同的岩层厚度选择不同的炮孔间距及装药量。爆破后,采用高密度电法和钻孔取芯相结合的方法验证了基岩预处理效果。结果表明:基岩破碎效果良好,实测芯样最大长度为42 cm,97.4%的芯样长度均在30 cm以内,说明采用地面钻孔地下爆破处理基岩突起的方法是可行的,能够满足盾构顺利通过的要求;应用高密度电阻率法对破碎效果进行连续监测,提出了一些合理化建议,以期为今后类似城市地铁工程施工提供参考。

岩巷长钻孔大空眼中深孔直眼掏槽爆破新技术

我国煤矿岩石巷道多采用浅眼小循环钻爆掘进方式,循环进度小、月进尺低,严重影响巷道工程进度并造成采掘接替紧张,不利于当前煤矿高产高效生产目标的实现。通过对"掘前必探"的现场施工存在弊端的分析,结合"一孔双用"的技术目标,创造性提出"超长钻孔大直径空眼导向中深孔直眼掏槽新工艺",开拓岩石巷道中深孔爆破大循环进尺的新局面,是岩巷钻爆法施工技术的一次革新。现场试验证明,该项技术具有良好的经济技术效益,可在我国煤矿岩巷工作面进行推广使用。

三软煤层坚硬老顶深孔预裂爆破试验

深孔预裂爆破技术是巷道开展切顶卸压进行围岩灾害控制的重要手段,爆破参数的合理设计对于取得良好的预裂效果至关重要,以桑树坪二号井3309工作面运输平巷坚硬老顶为研究对象,基于对老顶深孔预裂爆破机制理论研究,通过经验公式计算求解,结合现场深孔爆破试验及爆后孔壁窥视结果分析,最终通过一系列试验确定爆破参数设计孔径为75 mm,深度为15 m,装药长度为2 m(质量6.8 kg),封孔长度为10 m,炮眼间距为0.6 m,单次循环爆破6个炮眼时,炸药爆破能量利用率更高,可在相邻空孔孔壁观察到明显的变形破坏、形成贯穿性裂隙等,预裂效果基本满足巷道顶板超前卸压工程实施需求。研究结果表明:顶板深孔预裂爆破裂隙区相互贯通时可取得最佳的预裂效果,试验中选取装药量越大,炮眼间距越小,导向空孔布置合理,则爆破预裂效果愈加明显。研究成果可为类似条件下坚硬老顶深孔预裂爆破技术研究提供参考依据。