岩体可爆性分级数学模型及其应用

在露天矿中深孔爆破生产实践中,对岩体可爆性的判断是选择爆破技术参数的重要依据,这种判断的准确性,最终决定着实际爆破效果与预期效果之间的一致性。分析并确定影响岩体可爆性的各种因素,同时建立一种对岩体可爆性进行定量描述的有效方法,在此基础上建立岩体可爆性分级数学模型,并在本钢歪头山铁矿得到了应用。     

灰色关联分析在岩体可爆性分级中的应用

岩体可爆性分级指标权重的确定直接关系到岩体的可爆性等级,从而影响到爆破效果和成本。采用灰色关联分析方法,可以避免主观因素对权重确定的影响,更客观的体现各个分级指标对可爆性分级的贡献。在某铁矿,运用灰色关联分析方法,确定了4个可爆性分级指标的权重,准确地对岩体进行了可爆性分级,从而验证了这一方法的可行性。     

基于模糊识别的岩体可爆性分级

在对岩体可爆性影响因素进行综合归纳分析的基础上，以岩石容重、抗拉强度、抗剪强度、岩体完整性系数作为岩体可爆性分级判据，将岩体可爆性分为7个级别，对某铁矿七种岩体的可爆性分级指标进行模糊识别分析，利用加权海明距离确定了各种岩体可爆性等级，并在此基础上确定了不同岩体的爆破参数。     

科研动态

本课题研究工作是从现实的需要与可能出发,立足于一定的基本理论,着眼于岩体可爆性分级的工程技术应用,从岩体物理、力学,结构特性和爆破效果系统观测着手,进行了室内模拟、现场爆破漏斗、地下与露天矿工业生产爆破的大量试验研究。从而初步提出了岩体可爆性分级准则和分级方法。通过现场实践,了解到岩体可爆性具有地质性态的模糊性,因此用模糊数学的方法来描述岩体可爆性。对分级准则指标的选择,还进行了声波频谱分析、裂隙对爆破破碎效果影响的研究。通过以上研究,提出了岩体可爆性的新概念,和刻意创新的分级准则,分级方法,分级表。     

黑沟矿区露天开采矿岩可爆性分级研究

针对镜铁山矿业有限公司黑沟矿区现行爆破参数设计方法缺乏理论依据导致爆破质量不稳定的问题, 分析了国内外矿岩可爆性分级方法,优选爆破作用指数法对黑沟矿区典型矿岩开展可爆性分级。在黑沟矿区典型矿 岩赋存区域,基于室内岩石力学实验、现场波速实验和单孔爆破漏斗现场实验,获得岩石强度、室内及现场波速和矿岩 的波阻抗数据;利用多旋翼摄影测量分析,获得爆破后矿岩的大块率、小块率、平均合格率等分级指标,提出一种基于 现有爆破作用指数法评价可爆性的修正方法,完成了黑沟矿区典型矿岩可爆性分级。分级结果表明灰绿色千枚岩、镜 铁矿、白云岩和铁质千枚岩的可爆性由易到难。爆破作用指数法及分级结果的修正方法能够准确描述岩体可爆性,对 规范爆破设计,改善爆破效果,优化爆破经济指标具有重要意义。     

大冶铁矿一次成井爆破的岩体可爆性评价

在分析国内外现行的岩体可爆性分级主要方法基础上,结合现场实际,采用四指标分级方法,对武钢大冶铁矿一次爆破成井试验地段的岩体可爆性进行了分析评价,并介绍了分级指标的测定、计算方法。     

岩体可爆性评价研究与工程应用实例

在分析影响岩体可爆性的基础上,选取平均裂隙间距、岩体普氏系数、岩体波阻抗、动弹性模量为评价指标,建立岩体可爆性分级的粗糙元神经网络模型。依据黒岱沟矿岩体数据,对该矿的岩体可爆破性进行了分级评价。结果表明,所建立的模型能够很好的解决岩体可爆性分级问题,该模型可以避免主观因素对权重确定的影响,评价结果客观准确。     

巴润矿矿岩可爆性分区研究

本文分析了国内外岩石可爆性分级的缺陷及影响爆破效果的诸因素,根据露天矿山生产需要,提出了矿、岩体可爆性分区的概念及必要性。采用岩石力学特性,岩体节理、裂隙作为可爆性分区的技术指标,确定了露天矿岩体可爆性分区的准则。采用灰色系统决策理论,建立了各分区指标的数学模型。将爆破性分区应用于巴润矿爆破技术优化中,结果表明分区方法科学、合理、实用。     

岩体可爆性的模糊综合评判分级法

作者从岩体的物理、力学、结构特性和爆破效果的系统观测着手,进行了一系列室内外试验,应用现代化的爆破理论、测试技术与数据处理方法,提出了岩体可爆性的分级准则和模糊综合评判分级法。     

普朗铜矿岩体可爆性分级及炸药单耗预测研究

为优化普朗铜矿地下采矿爆破参数,采用集对分析的理论与模型,以线性相关度较低,工程中较易获取的岩体密度、抗拉强度、抗压强度、岩体完整性系数为衡量指标,对该矿区东部、西部、南部所属岩体进行岩体可爆性分级.首先计算各岩体试样的单因素联系度,并采取层次分析法确定每个衡量条件下的指标权系数,最终得到一个基于这4项指标的综合表达式进而确定岩体的可爆性等级.研究结果表明,西部区域岩体可爆性属于较难,东部区域和南部区域岩体的可爆性属于较易.在可爆性分级的基础上,对东部、南部、西部岩体进行了炸药单耗的预测,为爆破参数的选取提供一定的指导.     

Determination of rock mass strength by rock mass classification—Some experiences and questions from Boliden mines

In connection with the development of new deposits and with mine planning in existing mines various classification systems have been used for estimating rock mass strength. Some experiences and problems encountered during this work are reported. Rock mass strength obtained from several classification systems is compared with rock mass strength derived from case studies.Case studies from some Boliden mines confirm that the strength of rock masses is highly dependent on the volume that is subjected to critical loading. The scale factor for strength (the ratio between strength of laboratory specimens and rock mass strength) varies for these cases between 4 and 220. Yet, none of the classification systems used takes into account the size dependence of rock mass strength.Several classification systems were examined. Rock mass strength determined by these classifications may differ by a factor of 30. Experience obtained from these case studies is not sufficient to allow recommendations regarding choice of classification systems.The range of validity of the classification systems is usually not well documented.There is a strong need for reliable methods for estimating rock mass strength in the planning and development stage. These should be developed by systematically gathering experience and evaluating feedback from case studies and thereby creating a better understanding of the phenomena that determine the strength of rock masses.     

冻融作用下德尔尼铜矿边坡滑坡的演化机制

以德尔尼铜矿北帮边坡滑坡为研究对象,选取岩性、抗压强度、含水率、风化程度、冻结温度以及冻融次数为冻融作用影响因素,以不同冻融时间周期海量点荷载试验数据为真实值,应用混沌神经网络对冻融作用下岩体的物理力学性质进行分析研究,并通过反演分析、稳定性计算进行验证;以冻融作用对岩体强度的劣化及水冰相变引起的岩体裂隙扩展为切入点,结合滑坡体空间形态信息、爆破卸荷作用、上覆岩层压力导致的非均匀变形,分析冻融作用下滑坡的演化机制。结果表明:冻融作用下滑坡的演化机制主要在于岩体强度的劣化、水冰相变过程对岩体裂隙扩张的影响以及爆破卸荷的加剧作用。     

岩体可爆性分级的PSM-CM方法

针对岩体可爆性分级中尚未解决的模糊性与随机性问题, 结合乘积标度法(PSM)和云模型(CM)理论, 提出了一种岩体可爆性分级的PSM-CM方法。选用岩石容重、抗拉强度、冲击动载强度和完整性系数作为分级指标, 依据分级标准, 计算各指标隶属于不同等级的云模型参数, 通过正向高斯云发生器, 求得实测样本指标值各等级确定度, 再结合基于乘积标度法得到的各指标权重, 计算样本综合确定度, 根据最大综合确定度隶属等级确定岩体可爆性级别。该方法能解决可爆性分级中诸多因素的不确定性问题, 还可对同一等级的岩体可爆性大小进行排序。将该方法应用于贵州某磷矿山岩体可爆性分级中, 结果表明, 该方法具有较高的准确性和可靠性, 可在工程实际中推广应用。     

基于脆性指标与物元理论的可爆性分级技术与应用

为解决爆破效果差的问题,本文根据矿山生产情况的反馈,提出了能够综合反映矿岩爆破特性的评价指标——脆性,经落锤试验确定脆性系数,并将其与岩石容重、抗拉强度一起作为可爆性判别指标。应用物元可拓理论,建立岩体可爆性物元模型,通过层次分析法和简单关联函数法确定主客观权重,对矿岩可爆性进行了评判,得出待评岩体的可爆性级别。在此基础上优化爆破参数,并通过爆破漏斗试验进行验证。最后,将其应用于该矿中深孔爆破中,矿山爆破效果得到了明显改善。     

Transportation costs: A tool for evaluating the effect of rock mass mechanical parameters on blasting results in open pit mining

Blasting is one of the most important stages of open pit mines extraction which plays an essential role in changing the extraction costs. Mechanical parameters of rock mass as fixed parameters are results of effective blasting. In this paper, the costs of transportation have been introduced as a tool for determining the blasting quality and transportation operation in open pit mine of Angouran (the largest lead and zinc mine in the Middle East) has been discussed. Approximately, 55 percent of the piles from blasting conducted in Angouran mine are appropriate for loading by hydraulic shovel and the rest of the piles are not appropriate for loading by most machines. This has led to a significant change in transportation costs caused by blasting quality. First, the mechanical parameters of the rock mass (compression strength of intact rock, RQD, discontinuity conditions, the angle between the joints and direction of drilling and slope discontinuities) as well as all transportation costs (total cost of loading, hauling, and bulldozers work) in the 104 blocks of extractive mining of Angouran were surveyed. Regarding blasting pattern which is constant approximately in studied blocks, an equation was proposed to determine the relation of geotechnical parameters associated with the transportation costs. Ultimately by conducting a sensitivity analysis it was determined that uniaxial compressive strength of rock and difference of bench face dip and joint dip have the greatest impact on the quality of fragmentation and thus changes in the cost of transportation in Angouran mine     

谦比希铜矿东南矿区巷道掘进爆破改进思路 及控制措施

由于谦比希铜矿东南矿区北采区巷道掘进爆破参数不合理、炸药单耗高、断面成形差、岩体块度过于破碎,导致矿山爆破成本居高不下,溜井易堵塞,严重威胁了生产掘进作业安全。为有效解决矿山掘进爆破作业中存在的技术难题,开展了矿岩质量稳定性分级和现场爆破漏斗试验,分别从调整掏槽方案、控制起爆延期时间、优化周边孔控制爆破方法等方面提出了提高爆破效果的爆破控制改进思路,并对现场施工的安全措施进行了讨论。研究表明：①矿化板岩属于第Ⅲ～Ⅳ级岩体,上盘石英岩和下盘石英岩均属于Ⅱ级岩体,基底花岗岩和下盘砾岩均属于Ⅱ级岩体,岩体条件差异较大,需根据现场岩性对爆破参数进行动态调整;②现场爆破漏斗试验确定的合理炸药单耗约1.86 kg/m³,当前炸药单耗明显偏高,具有较大的优化空间;③斜孔掏槽在炮孔数量、单耗、爆破效果等方面较直孔掏槽具有明显的优越性,适宜开展斜孔掏槽对比试验;③矿山掘进爆破微差延期时间偏大,可采用短微差延期雷管进行优化试验;④周边孔装药结构不合理,适宜采用所提爆破改进思路进行调整,改善巷道轮廓控制效果。今后将通过多方案现场爆破对比试验,验证改进思路的可行性和可靠性,为矿山生产爆破巷道控制提供参考。     

爆破地震波作用下含断层结构面高陡边坡动力响应分析北大核心

为了防止白马铁矿及及坪采场含断层的岩质边坡受爆破振动作用发生失稳,利用小波分析对现场监测点爆破地震波进行频谱能量分析,得到断层影响下高陡边坡爆破振动波传播规律,同时根据实际边坡建立边坡模型,分析在爆破振动作用下边坡断层岩体劣化效应对边坡动力响应及损伤规律的影响。结果表明:1)当爆破地震波在含断层结构面的高陡边坡中传播时,断层结构面对爆破地震波在边坡中的传播规律影响显著;2)爆破振动波在断层岩体区域传播时,断层岩体力学强度对振动波的传播有明显的影响,断层力学强度越低,对振动波的传播阻隔效果越明显。断层岩体力学强度的劣化加速了爆破振动波传播的衰减;3)不同断层岩体参数劣化工况下爆破振动下边坡损伤有明显变化,随着断层岩体力学强度的劣化,边坡抵抗变形能力减弱。     

鹿鸣钼矿岩体宏观力学参数确定与优化

以鹿鸣钼矿西-I区边坡为研究对象,采用宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类法对鹿鸣钼矿岩体质量进行评价和分类,完成了鹿鸣钼矿北区和西-I区岩体质量评价与分级。根据岩体质量评价结果,通过国际通用的Hoek-Brown经验方程将岩石力学参数转变为岩体力学参数,包括岩体的体积模量、剪切模量、内摩擦角、黏聚力、抗压强度和抗拉强度等,为边坡稳定性的计算提供了参数条件。     

岩体质量分级的Fisher判别分析模型及应用

将Fisher判别理论用于岩体质量分级,建立岩体质量分级的Fisher判别分析模型。选取单轴抗压强度、岩体声波纵波速度、体积节理数、节理面粗糙度系数、节理面风化变异系数、透水性系数6个指标作为岩体质量分级判别因子,以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数对待判样本进行分级。结果表明,FDA（Fisher Discriminant Analysis）模型稳定可靠、判别精度高、分类性能良好,且有效降低人为因素的影响,是岩体质量等级分类的一种有效方法,可在实际工程中推广应用。