煤体爆堆块度分布的测试

根据分形几何理论得出爆堆块度分布和块度分维数的关联关系，然后根据现场爆堆块度分布建立爆堆块度分维值与爆破参数的关系， 从而达到指导人们进行爆破参数优化，控制煤体爆破块度，进行爆前的块度估算和块度预测的目的.     

Development of 3D rock fragmentation measurement system using photogrammetry

ABSTRACT

Run-of-mine fragmentation is an important aspect of mine productivity optimisation, as it affects all mine-to-mill processes. In this study, a 3D rock fragmentation measurement (3DFM) system is proposed that can surmount the limitations of conventional 2D photo-based rock fragmentation measurement methods. To validate the proposed 3DFM performance, a laboratory-based comparison study was conducted using 100 randomly collected rock fragments. Conventional method exhibits relatively low and diffused results than the 3DFM. The proposed 3DFM can be considered as a new particle size distribution measurement method that should efficiently aid in improving mine productivity.     

基于爆破块度的地下金矿钻爆及铲装成本优化

某地下金矿目前已经进入开采阶段,为降低开采过程中钻爆和铲装成本,有必要对爆破块度级配进行优化研究,并得到较合理的上向扇形炮孔爆破块度,从而优化爆破参数。对某地下金矿目前正在爆破回采的不同采区进行铲装时的爆堆拍照,对相应爆破参数下的钻孔数量和炸药用量、铲运环节等成本资料进行收集,并运用Split-Desktop4.0软件,得到不同采区的钻爆与铲装成本与平均块度的关系公式,建立成本模型。成本模型结果显示：基于钻爆与铲装环节的某地下金矿经济合理爆破块度区间为21～24 cm,对应的主要爆破参数为：孔底距约1.9 m,排距约1.5 m,孔深5～14 m。研究结果节约了矿山的生产成本,提高了生产效率,为相关研究补充了理论依据。创新点：将计算机爆破块度分析软件,运用在矿山生产成本优化中,并以此为出发点,探究对应的合理爆破参数,为相关研究提供新思路。     

钻孔内岩石局部爆破破碎若干影响因素分析

钻孔内小自由面条件下对岩矿石局部进行准确地爆破破碎并非易事,这一问题的解决将有助于便捷地通过钻孔获取大量的矿物岩石,提高水溶法采盐、地浸采铀的作业效率,同时使得通过钻孔开采某些具有重大潜在价值的难采矿产成为可能,这无论对钻孔取样还是钻孔采矿都具有重要的意义。论述了钻孔内岩石爆破破碎涉及的技术问题,并对钻孔内岩石爆破破碎若干影响因素进行了分析。在充分考虑各种岩矿赋存条件的基础上,采取合理的加载形式获得钻孔局部岩层较好的爆破破碎效果是可行的。     

非常规碎岩技术的研究进展

论述了非常规碎岩方法——热熔岩法、热机碎岩法和脉冲放电碎岩法的碎岩机理、碎岩工具以及工艺等技术的国内外研究取得的成果。国内的热熔岩技术研究在热熔器结构上取得突破,处于国际先进水平。热机钻进产生的温度能达到岩石的最佳热破碎温度,说明工艺是可行的。脉冲放电碎岩法在小直径钻孔中的试验,表明了其比常规碎岩法具有非常低的能量消耗。     

Image based modeling of rock fragmentation

In the mineral extraction industry, comminution modeling is not only interested in maximum rock strength, but also, or much more, in the energy required to induce rock fracture and, most significantly, into the effect of energy application on the produced rock fragments size distribution. An additional aspect of rock breakage, specific to the mineral extraction industry, is the modeling of liberation of particular mineral grains from the host rock matrix. These aspects of rock behavior make comminution modeling a unique field of rock mechanics.From a traditional engineering point of view (mining and civil), rock samples are considered to be homogenous. Although the mechanical properties of individual minerals can vary significantly, the properties of the minerals and of the mineral boundaries interact randomly enough to assume that in the size of rock samples mechanical properties can be considered homogenous. However, from a comminution point of view, heterogeneity caused by a difference in the properties of minerals are crucial and therefore rock material, even in the scale of a few centimeters, should be considered as heterogeneous. The comminution response of such rock will be influenced by the textural parameters of the rock as well as mechanical properties of constitutive mineral grains.Image based numerical modeling is a useful tool for investigation of the pattern and dynamics of the rock breakage process. Its usefulness rests on the fact that a difficult step of building a faithful model of rock texture and composition, as a pre-requisite for modeling of rock breakage, is removed. Numerical modeling based on the use of classified digital image of the rock surface, could be particularly effective in the mineral extraction industry, where one of the key objectives is liberation of specific minerals, by providing inside view of mechanisms that are responsible for liberation of valuable minerals embedded into specific ore matrix.     

坚硬火成岩侵蚀岩石巷道中深孔爆破技术

为了能够减少掘进工序中的辅助作业时间,提高单循环进尺,加快掘进速度,根据杨柳煤矿北翼轨道运输大巷现场巷道条件和施工条件,在火成岩侵蚀段进行中深孔光面爆破技术应用研究.优选钻眼机具和爆破材料,对掏槽爆破和光面爆破等技术方案和爆破参数等认真分析并在试验中不断优化完善,再加上严格的科学组织管理,中深孔爆破技术研究取得了良好的效果.     

水月岩石灰石露天矿降低爆破大块率的技术措施

大块率是评价露天矿台阶深孔爆破质量的重要指标之一。文中对露天矿台阶深孔爆破中大块产生的原因进行了分析,并从穿孔参数、炸药单耗、装药结构、微差间隔、起爆方式等方面,提出降低大块率的技术措施,在实践中取得较好的爆破效果。     

基于岩体累积损伤的爆破振动安全阈值研究

持续、反复的爆炸荷载是造成露天矿山高陡边坡发生失稳的关键因素。通过对岩体的物理力学参数、声学性质之间的数学关系,结合爆破累积损伤力学模型,采用损伤变量和爆破振动速度限值作为边坡发生破坏的安全判据,从理论上推导适合不同地质条件的矿山边坡爆破振动安全标准计算公式。并且,根据威斯特铜矿现场爆破振动的监测数据,将矿区岩体的实际参数代入公式验算,研究结果显示,验算结果同爆破安全规程中的限值接近。因此,推导出的矿山边坡爆破振动安全标准计算公式简单易用,能够为边坡设计和控制提供参考。     

用数值模型研究爆破漏斗的形成

将一种新开发出来的破坏模型用于漏斗爆破岩体破坏机理的研究。模拟结果显示出,由于炸药爆炸,岩体中产生压缩破坏,强烈的压力波在岩体中产生的受压圈以膨胀政速度向四周传播,在炸药周围形成破碎带。随着受压圈离开破碎带向外传播,在与径向应力垂直的方向上产生的张应力导致岩体发生张破坏,在炸药周围形成破坏带。破坏带的形成与炸药埋藏深度无关,不受自由面反射波干扰。当受压圈到达自由面时产生反射,引起岩体破坏,在地表形成另一个破坏带。模型还揭示了炸药理课是这两个破坏带相关性的控制因素。块度计算结果正如实际爆破中观察的那样,随着炸药理深增大;平均块度变大,块度均匀性降低。     

Experimental study of a new multifunctional device for rock fragmentation

A new multifunctional testing device for rock fragmentation was introduced,which can conduct many experiments such as single cutting under static load, crushing under impact load, thrusting under static load and cutting-impact test under the dynamic and static load. The results of granite and concrete‘s experiments with polycrystalline diamond compact (PDC) flat cutters and carbide alloy cutters under different Ioadings show that the device has good performance, and the characteristics of broken rock under the combined loads are similar to that under the single static pressure or impact crushing the rock, and the combined loads can increase the effect of rock fragmentation obviously.The experimental methods and effects have the important meaning for studying new drilling tool on hard rock fragmentation.     

基于深度学习的智能爆破矿岩块度自动分析系统

在露天开采领域,自动、准确地获取爆堆矿岩块度信息是优化爆破设计的关键。针对目前块度分析系统存在无法自动采集和自动批量处理图像的问题,提出一种基于深度学习的矿岩块度自动分析系统,该系统主要由基于MobileNet分类模型的自动采集子系统和基于U-Net语义分割模型的自动分析子系统组成。系统自动连续采集旋回破碎站的电动轮卸矿图像,通过4G网络上传云平台进行块度信息自动分析,分别对分类模型和分割模型进行定量、定性评估,其中分类模型在测试集上的精度达到98.08%,矿石分割模型的矿石类别IoU达到78.43%。将系统部署到某矿露天采区旋回站,通过一年多的工业生产实践,结果表明,本系统达到了设计要求,实现从采集到分析、信息展示全流程的自动化、无人化、智能化,可以进一步为智能爆破提供数据支持。     

TBM滚刀破岩过程及细观机理颗粒流模拟

采用颗粒流再现了锦屏大理岩脆-延-塑性转化特征,利用获得的细观参数建立TBM滚刀破岩离散元模型,模拟了单个TBM滚刀侵入断续单裂隙岩体过程,分析了裂隙倾角和围压对滚刀破岩效果的影响规律,最后从细观层面探讨了滚刀破岩机理。结果表明：含单裂隙岩体在单刀作用下,总体上表现为压缩性破坏、规则裂纹萌生与扩展、粉核区形成和主裂纹贯通4个阶段;当裂隙水平时翼裂纹萌生于裂隙中部,裂隙倾角较小时翼裂纹萌生于距尖端一定距离处,随着裂隙倾角的增大翼裂纹在裂隙尖端萌生。随着围压的增大,粉核区的范围逐渐变大,在高围压作用下出现侧向裂纹向自由面扩展;裂隙岩体比完整岩石更容易发生破坏,而且不同倾角裂隙岩体破坏难易程度也有所不同,总体上表现为：15°<45°<60°<0°<30°<90°<75°破岩由易到难。有围压条件下破岩难于无围压条件,且困难程度随着围压的提高而增大。     

节理倾角对岩石隧道掘进机破岩特性影响的数值研究

为研究节理特征对岩石隧道掘进机（TBM）盘形滚刀破岩特性的影响,采用颗粒离散元法（PFC）建立了不同节理倾角下双滚刀破岩模型并进行数值仿真,研究不同节理倾角对应的岩石破碎模式、裂纹数目和破岩比能。结果表明:（1）倾斜节理的存在改变了裂纹扩展规律,裂纹呈现不对称性扩展模式。节理的存在改变了裂纹的延伸方向,限制主裂纹向下扩展。节理倾角越大,对主裂纹的萌生与扩展起到的阻碍作用越明显。节理倾角较小时,裂纹沿节理倾向延伸,有利于双滚刀间裂隙的贯通,有利于岩石碎屑的剥落;（2）节理倾角对剪切裂纹的影响较小,主要影响拉裂纹数目。总裂纹数随节理倾角的增大先增大后减小,当节理倾角为30°时达到最大。从滚刀破岩效率来看,节理岩体存在一个最优节理倾角。当节理倾角在30°附近时,破岩比能最小,破岩效率最高。基于颗粒离散元法PFC2D可以较好地模拟节理岩体双滚刀破岩过程,弥补室内试验无法进行细观特性研究的缺陷。     

基于试验对小断面硬岩巷道爆破掘进参数的优化

 针对煤层附近小断面硬岩巷道爆破施工高效爆破和低成本的要求,采用循环施工试验,工序写实,结合围岩条件和施工实际情况对掏槽方式和炮眼深度这两个重要的爆破参数进行优选。实践检验表明,小断面巷道的爆破施工采用复式掏槽外加辅助空眼可以取得较好的爆破效果,炮眼深度的确定应在提高炮眼利用率的前提下,兼顾提高工人劳动生产效率。     

断顶爆破治理冲击地压技术研究与应用

新汶矿区的主采煤层顶板均为较坚硬的砂岩,厚而坚硬的顶板较难垮落,在工作面回采过程中在采空区形成大面积悬顶,顶板对煤体压缩做功积聚大量的弹性能,为有效地防治冲击地压,确定了合理的爆破方案对顶板实施了爆破卸压,并通过数值模拟和应力现场实测表明,超前爆破明显改善了顶板条件,获得了有效的应力释放和卸压效果,从而很大程度避免了冲击地压的发生。     

金源煤矿1321工作面冲击地压综合防治研究

金源煤矿1321工作面具有冲击地压倾向性,通过煤层高压注水,借助电磁辐射仪和钻屑法监测,结合深孔卸压爆破的综合防冲措施,安全生产20万t煤炭资源。     

TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法

采用改进的有限元-光滑粒子流体动力学耦合（FEM-SPH）的方法,建立了TBM单滚刀和双滚刀破岩的三维数值耦合模型,研究了TBM破岩机理,研究结果表明,压碎区形成阶段,在单滚刀推力的作用下,微裂纹向下扩展形成扇形破坏区;在切向力的作用下,微裂纹向前扩展形成另一个扇形破坏区,两个扇形破坏区组成了锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,侧向裂纹的扩展速度大于中央裂纹的扩展速度;在微裂纹扩展阶段,中央裂纹的扩展速度大于侧向裂纹的扩展速度;当滚刀向岩体的边缘滚动时,边缘部位的岩石以扇形失效;压碎区形成阶段,每个滚刀单独作用在岩石上,在每滚刀的下方形成一个锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,由于滚刀之间的相互作用,赫兹裂纹改变扩展方向;在微裂纹扩展阶段,赫兹裂纹连接和贯通,形成岩片。     

软岩巷道周边控制爆破的研究

软岩中的光面爆破,往往眼痕率低,出现超挖,效果不理想,对此进行了分析,导出崩落眼爆破损伤光爆层岩石的损伤因子对光爆层岩石性质的影响关系以及损伤岩石中的光爆参数计算式;指出采用岩石定向断裂爆破技术,并考虑崩落眼爆破对光爆层岩石的损伤效应,设计出相应的光爆参数,是提高软岩光爆效果的有效方法。同时,也为进一步研究软岩的光面爆破理论与技术明确了方向。     

基于优化Canny-Ostu算法的爆破块度识别

为探讨露天矿台阶爆破块度的空间分布特征,利用无人机拍摄爆破后爆堆图像,结合图像识别算法提取块度分布特征。最后,通过数值分析对爆堆的空间分布特征及影响因素进行分析。结果表明,Canny-Ostu算法能够准确识别爆破块度,并可用于快速评估爆破质量。爆破块度特征参数符合对数正态分布,表层块体的统计平均面积是底部的3倍,而最大直径和长度是底部块体的1.5倍。炮孔填塞率与大块面积成正比,而延期时间、炸药单耗和炮孔排距与大块面积成反比。研究结果可为矿山台阶爆破参数优化提供参考。