矿石质量智能控制系统的开发与应用

针对露天金属矿山的供矿质量不稳定的现状，响应智能矿山发展的需求，研发了具有地形生成与配矿计算集合的矿石质量智能控制系统。系统的地形生成功能采用C++语言编制，利用Open GL可视化平台完成区域骨架构建、地形填充，实现开采现状模型品位更新及矿量统计，从而为矿石质量控制提供基础。根据矿石质量优化需求，以多目标函数描述配矿问题，构建数学模型，采用遗传算法求解，得到优化方案后将其显示于三维模型系统中，在优化矿石质量的基础上达到矿山数字化、智能化管理，对于大中型露天金属矿山具有重要的现实意义。     

SHPB测试中岩石试件应力均匀性分析研究

对花岗岩、千枚岩、磁铁石英岩三种岩石进行SHPB应力均匀性试验测试,研究表明:试件内达到应力均匀时间介于弹塑性状态假设条件下试件内达到应力均匀时间之间,且试件内达到应力均匀时间与二者的平均值具有一定的相关性。试验中子弹的冲击速度在一定范围内,能够使三种岩石满足应力均匀性的要求,且在断裂应变达到1%之前均有较长的恒应变率时间段。     

爆破振动信号的局部波分解方法

针对爆破振动信号具有非线性、随机性较强的特点,提出利用局部波分解(Local Mean Decomposition,LMD)处理并分析爆破振动信号。结合露天铁矿逐孔起爆方式下爆破振动测试信号分析,研究信号的时频及能量分布特征。结果表明:LMD方法能完整地分解重构爆破信号,有效减少模态混叠现象,更加真实反映信号的原始信息;相比经验模态分解方法(Empirical Mode Decomposition,EMD)、LMID方法的端点效应轻微,具有较高的解凋精度;LMID方法可以精确分析振动能量的分布规律,有利于进一步识别爆破本身的力学作用特征。     

基于 SA-GA 模糊熵的 VMD 算法在爆破振动信号分解中的应用

针对变分模态分解(VMD)算法预设参数选择的问题,提出了一种基于 SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化 算法,该算法结合模拟退火算法(SA)和遗传算法(GA)的优点,选取模糊熵( FE)为适应度函数,求解最优分解参数。 经过仿真信号分析,相比 EMD 算法,SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化算法有效地抑制了模态混叠和虚假分量的现象, 具有较高的分解精度。 最后利用 SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化算法进行爆破振动信号实测分析,结果表明:SA-GA 模糊熵的 VMD 参数优化算法可以根据不同的爆破振动自适应地选取最优解,解出来的 IMF 分量具有明确的物理意 义,频谱图能清晰地看出信号内所包含的频率成分,具有良好的适用性。     

爆破地震波能量分布研究

使用电子雷管精确延时逐孔起爆可使爆破振动信号主频及能量分布主频带向高频发展且分布更加均匀。利用EEMD(集合经验模态分解)算法分析振动能量分布规律,结果表明:爆破振动能量主频带出现在15~45 Hz,主频带内能量占信号总能量的80%以上;爆破振动能量在10 Hz以下频带分布仅占总能量4.5%以下,有效避免了低频振动损伤;将爆破振动能量分布主频带及能量分布比例引入建筑物安全保护进行分析,是一种有效地尝试。     

基于VMD-Teager的露天边坡爆破振动信号能量特征研究

爆破振动信号特征分析是研究边坡稳定性的有效方法之一,结合模拟退火算法(simulated annealing, SA)局部搜索能力强和遗传算法(genetic algorithm, GA)全局自动寻优的特点,选取模糊熵(fuzzy entropy, FE)为模态分量的适应度函数,求解变分模态分解(variational modal decomposition, VMD)的最优分解参数,建立以模态分量(intrinsic modal function, IMF)的频带分布为指标、趋势项判别准则及复相关系数原理相结合的趋势项去除方法;Teager能量算子解调单分量信号的解调速度、精度均高于Hilbert变换。综上,提出了基于趋势项滤除的VMD-Teager能量算子解调法,用来获取爆破振动信号的能量分布特征。某矿山测得爆破振动信号分析结果表明：与EMD法相比,基于参数优化VMD算法在去除信号趋势项方面更精确有效,能够解决原始振动信号中存在的基线偏移及低频干扰等问题。爆破振动能量以低频为主,PPV、主频率、能量呈现出了“波浪”式的变换态势。PPV、主频率的衰减速度与放大系数在同一量级,但能量峰...     

毫秒微差爆破在高层楼房拆除中的应用与研究

通过对高层建筑物倒塌过程中的后坐和前冲运动的分析论述,阐明了毫秒微差爆破持续时间对运动过程的影响;介绍了毫秒微差爆破技术在18层框架结构楼房拆除中的应用情况。为减少建筑物在拆除爆破中对周边环境的影响,设计合理的爆破网路参数,并且对主楼、墙体、剪力墙等结构进行预处理;采用适当的分段延时方法使得振动叠加,控制建筑物倒塌范围,从而减少高层楼房塌落产生的危害。合理的分段时间增加了建筑结构体内力作用时间,保证了楼房的充分解体,达到了预期的爆破拆除效果。     

高段位雷管在露天矿山爆破降震中的应用

在分析国内外露天台阶爆破地震效应及爆破地震控制研究的基础上,针对放马峪铁矿采场爆破方式及孔网参数,研究了高段位雷管延时时间微差爆破的地震效应规律,具体研究工作是在现场监测试验的基础上,通过爆破地震波的信号分析技术,研究高段位雷管的爆破降震效果。     

考虑炮孔密集系数及高程影响下质点峰值速度的预测模型研究

边坡爆破作业中产生的爆破振速过大,会对周围建（构）筑物造成安全隐患问题,而准确预测爆破峰值速度是爆破开挖的重要指标。基于量纲分析理论,推导并改进炮孔密集系数及高程影响下的质点峰值速度预测公式。结果表明：引入边坡坡度项 的经验公式预测精度均大于萨氏公式、及萨氏修正公式;推导并改进的预测模型可以准确地预测峰值速度,预测精度达到91.16%;对某边坡爆破现场进行试验测振,将实测爆破振动数据分别代入萨氏公式、萨氏修正公式以及通过无量纲理论推导的质点峰值振速公式进行非线性回归运算,得到改进的峰值速度公式与各峰值速度公式的相对误差分别为8.84%、13.32%、19.74%。炮孔密集系数的预测模型比萨氏公式、萨式修正公式的精度分别提高了10.90%和4.48%,并且在实际工程中取得了良好效果,说明了该预测公式的可行性,可为类似爆破工程提供参考。     

岩石冲击破碎块度分形与能量耗散特征研究

为研究冲击荷载作用下岩石能量吸收与破碎分形特征,应用霍普金森试验系统对0.6、0.8、1.0、1.2、1.4长径比花岗岩进行动态冲击试验,分析了应变率效应和尺寸效应对花岗岩试件的破碎能耗和破坏形态的影响;在考虑时间因素的基础上,提出一种新的能时密度指标来评价能量耗散,结合分形维数计算与能时密度分析,研究岩石在冲击过程中的能时密度与分形特征。结果表明：0.6 ~ 1.4长径比花岗岩试件的应变率和能时密度均符合乘幂关系,同种长径比试件的能时密度随应变率增大呈递增趋势;在48.8 ~124.2 s_^-1应变率区间内,分形维数随应变率增加显著增大;花岗岩试件在动荷载下的能时密度和分形维数符合乘幂关系,单位时间内岩石吸收能量越多,分形特征就越明显;引用能时密度结合岩石破碎块度的分形维数计算,能够定量研究岩石单位时间内的能量吸收规律。