矿山预裂爆破效果预测的BP神经网络法

为简化矿山预裂爆破效果预测环节、提高预测精准度，针对传统预裂爆破效果评价注重预裂坡面成型的不足，考虑到露天矿山边坡时常受到爆破破岩振动等动态荷载影响的特点，结合BP神经网络，提出了既考虑坡面成型标准又顾及爆破振动对边坡影响的矿山预裂效果预测方法。将单孔装药量、平均孔深、孔距、振动速度峰值（水平、垂直）、振动主频（水平、垂直）、爆心距等参数作为神经网络输入参数，将预裂坡面的平均振动速度、半孔率、不平整度、裂隙系数等参数作为神经网络输出参数。基于24次临近边坡的爆破技术数据建立了矿山预裂爆破效果的BP神经网络预测模型。3次现场爆破预测试验表明：通过神经网络内部的自组织结构，将岩石性质、工程地质条件等与控制预裂爆破效果有关的因素进行简化，可将平均振动速度的预测相对误差控制在7%左右，将半孔率、不平整度、裂隙系数的预测相对误差控制在3%左右，对于提高爆破预裂效果的预测精度有一定的参考价值。     

预裂爆破成缝机理的数值模拟研究及其应用

为了验证数值模拟技术在预裂爆破中的实用性,根据云南省布沼坝露天煤矿西帮边坡治理实例,通过ANSYS/LS-DYNA软件对不同爆破参数条件下的预裂缝过程进行模拟,并对预裂缝的爆破效果进行了计算分析,得到几组爆破效果较好的线装药密度、孔间距、炮孔直径参数。将这几组预裂爆破参数分别应用于现场试验中,从坡面半孔率、坡面平整度、孔口位置岩体破碎状况、有无根底、孔壁岩石上有无爆生裂纹、有无超挖现象以及对保留岩体的减震效果几个方面对预裂爆破效果进行评价,得到1组最优参数。实践证明:采用数值模拟与爆破试验相结合的方法对爆破参数进行优化,爆破成缝效果明显。     

露天矿山边坡预裂爆破导向空孔技术研究及应用

针对露天矿山边坡预裂爆破,建立导向空孔爆破计算模型,分析导向空孔孔径、装药炮孔不耦合系数、装药炮孔与导向空孔孔距对预裂爆破效果的影响。针对别斯库都克露天煤矿的边坡预裂爆破,根据现场已有设备型号,确定预裂孔和导向空孔孔径为120 mm,最佳不耦合系数为1.5,开展装药炮孔与导向空孔不同孔距下预裂爆破试验,对保留岩体预裂成缝、半孔率及平整度进行综合评价,得到孔距为2.2 m时,预裂缝成型好,保留岩体的损伤程度最小,边坡半孔平均成型率达到87.6%,边坡壁面光滑,根底情况良好,无浮石、碎石,取得了较好的边坡成型效果,提高了边坡保留岩体的稳定性,可供类似工程参考借鉴。     

切缝药包在露天控制爆破中的应用研究

为解决传统预裂爆破与光面爆破技术难以满足现如今高质量、高标准施工要求的难题,根据切缝药包的作用机理,对切缝药包在边坡预裂爆破中的应用进行研究。根据现场施工情况,设计相应爆破参数,进行切缝药包预裂爆破参数优化试验,并对切缝药包预裂爆破和传统预裂爆破的工程应用进行对比研究。试验结果表明:在中硬岩、90 mm直径预裂孔的条件下,采用外径40 mm、内径36 mm,切缝长度0.8m,切缝宽度10mm的PVC管作为切缝管进行切缝药包预裂爆破,其爆破效果较好;通过与传统预裂爆破相比,切缝药包预裂爆破后预裂缝宽度增加了1.12倍,预裂面不平整度减少了52.8%,半孔率提高了21%,振动速度峰值降低了29.02%,有效减少了爆破能量对保留边坡与周边构建筑物的损害,显著提高了爆破施工的质量。     

水厂铁矿采场东帮预裂爆破质量的改进措施

水厂铁矿采场东帮地质条件复杂,节理裂隙发育,影响到界边坡预裂爆破质量。通过对影响该部位的穿孔质量、爆破设计等四方面因素进行调查分析,采取适当增加预裂爆破炮孔直径、合理控制上水平主缓冲孔超深、分段泄水预裂爆破、在预裂爆破区域的两端各留下1～2个空炮孔不爆破、清碴爆破及适当增加预裂爆破药量、减少缓冲爆破药量等措施。结果表明,L8钻机150 mm孔径预裂爆破半壁孔率提高到70%以上,最高达到85%,复杂地质条件部位孔深合格率、角度合格率、半壁孔率分别较F9钻机提升了10%、7%、20%,2种钻机预裂爆破平均半壁孔率达到65%,整体爆破质量得到明显改善,有效降低采矿成本,相关经验对类似条件矿山具有借鉴作用。     

基于TPE-BP神经网络的爆破振速预测模型研究

爆破振动速度是爆破设计需要考虑的的重要因素之一,然而在爆破振动速度预测中,BP神经网络超参数的确定依赖经验公式且具有主观性。为克服这种局限性,并提高振动速度预测精度,采用超参数优化算法TPE对BP神经网络进行超参数优选。以最大段起爆炸药量、炮孔深度、水平距离、垂直距离和炸药单耗参数作为输入量,建立了隐含层数量神经元数量为31个的BP神经网络(TPE-BP)预测模型,该模型的爆破振动速度平均预测误差为2.35%,最大误差为6.29%,与基于经验公式确定超参数的BP神经网络模型和传统的BP神经网络模型相比较,平均预测误差分别降低了23.26个百分点和4.24个百分点,说明参数网络优化后TPE-BP预测模型能更好地拟合振动数据,其预测结果更接近真实值,可为爆破参数设计提供参考依据,从而有效地控制爆破振动。     

露天矿山斜层状边坡削坡卸载爆破技术*

为了改善尖山磷矿边坡削坡卸载爆破时因边坡自然裂隙、地质分层等非常复杂而无法取得理想效果的问题,根据磷矿边坡分层特点,结合预裂爆破和光面爆破2种技术的优点,将岩层间自然裂隙作为预裂缝实施边坡控制爆破,提出了临近边坡缓冲减振爆破技术。在临近开采平台临近永久边坡处布置2排缓冲孔和1排主爆孔,以自然裂隙为预裂缝,缓冲孔按照1/3的比例分段装药,中间填充1.5 m惰性充填料;主爆孔采用连续装药,逐孔起爆技术。该技术实施半年多,削坡后的边坡坡面光滑平整,有效保证了边坡安全,比常规预裂爆破节约了穿孔爆破费用和后期破碎费用近200万元,在加快边坡削坡卸载速度的同时,减小了对边坡的扰动和延缓了边坡的变化速率,有力保障了东采区边坡下方矿岩铲运持续进行,可为类似工程施工提供参考。     

预裂爆破在弓长岭露天铁矿的应用

该文以弓长岭露天铁矿何家采区188m水平的预裂爆破为例,介绍了预裂爆破的钻孔参数、装药参数和施工工艺。应用预裂爆破技术达到了台阶式开采终采边坡一次成型的效果,说明采用该技术可提高边坡的稳定性,降低边坡维护费用,为以后的类似露天矿山实施预裂爆破提供了成功的经验。     

基于拟静力法的露天矿山预裂爆破孔网参数优化设计

以拟静力法为核心,采用FLAC3D数值模拟技术对某露天矿山的预裂爆破孔网参数及爆破效果进行了优化分析,研究目的旨在分析该矿山的合理的预裂参数、保证边坡的稳定性,为矿山的安全生产做出重要贡献。此次研究以室内力学试验为基础,试验得出岩石的物理力学性质,岩石的物理力学参数转化为岩体的物理力学参数,并参照相关规范对爆破的振动进行了静力转化,为数值计算提供基本数据。研究结果显示,当装药量为18 kg时,边坡的安全系数为1.75,但是边坡的位移和水平最大主应力相对较大,且最大水平应力超过了岩体的极限抗拉强度,爆破后边坡存在大量危石冒落的风险;当单孔装药量优化为14 kg时,边坡的安全系数为1.92,不仅边坡的安全系数显著增加,且相邻边坡上位移集中的位置发生了转移,相邻边坡中没有位移相对集中的现象,同时相邻边坡和爆破边坡的坡面水平拉伸应力显著上移,仅仅在边坡的上部存在拉伸破坏的现象,其边坡中下部均没有产生拉伸应力集中的现象,保证了预裂爆破效果,同时为相似矿山的预裂爆破提供了理论基础和科学依据。     

预裂爆破在尖山磷矿高边帮开采中的应用

合理设计预裂爆破参数,能够将爆破振动对采矿预留高边坡的扰动降到最小。以尖山磷矿东采区已形成的高边坡为例,基于爆破理论及经验公式,结合国内外较为成熟的研究结论,确定预裂爆破的炮孔直径、炮孔间距、装药不耦合系数和线装药密度等参数,将预裂爆破试验振动速度值与回归分析得到的边坡质点振动速度公式计算值比较发现,该爆破参数取值的预裂爆破方案的平均减振率可达52.5%,说明优化的预裂爆破方案对高边坡保留岩体的减振效果明显,建议在尖山磷矿东区高边坡周围开采中广泛采用。     

岩质高边坡开挖施工的爆破振动监测与分析

基于量纲分析理论,分析影响边坡爆破振动速度相关物理量,推导并改进考虑高程因素影响的爆破振动速度预测公式,结合某石油储备基地山体边坡爆破开挖工程实地监测,对比分析改进公式与萨道夫斯基等传统经验公式对振动速度的预测精度。结果表明:改进公式对实测数据拟合的线性相关性为0.87,通过在公式中引入边坡坡度项(H/D)可大幅提高振动速度预测精度,垂直向质点峰值速度(PPVz)及峰值矢量和速度(PVS)预测值的最大相对误差分别为9.3%、12.7%,平均值分别为8.2%、9.8%,该公式用于边坡坡面质点振动速度预报切实、可行;PVS是坡面质点空间各方向振动速度时程信息的综合表征,综合涵盖质点3个方向振动速度分量对建(构)筑物的振动累积、破坏效应,选取PVS作为爆破振动安全控制指标更为合理。     

预裂爆破技术在大峰露天煤矿边坡保护工程中的应用

针对简单的控制爆破震动大,对边坡及厂房的震动破坏带来严重的安全隐患,通过采用预裂爆破技术,打减震孔与预裂孔,预裂缝将采掘带和边坡分隔开来,爆破的地震波在预裂带被吸收并产生较强的反射,使透过它的地震波强度大为减弱,从而降低地震效应,减少对边坡岩体的破坏,提高边坡坡面的平整度,保护边坡的稳定性与建筑设施的完整,效果非常好。     

巴润铁矿含水区域预裂爆破参数优化

预裂爆破是金属矿山靠界常用的技术,能够有效减弱围岩的破裂,减弱爆破振动对露天矿山边坡的破坏作用,维护边坡的稳定性。为解决巴润铁矿含水区域预裂爆破效果差这一难题,以现场地质调查和理论分析为基础,开展了巴润铁矿含水区域预裂爆破参数优化研究,得到了较为理想的孔网参数,爆破效果十分理想,保证了边坡的稳定性,为矿山含水区域靠界预裂爆破提供了强有力的支撑。     

预裂爆破在吉劳金矿高陡边坡的应用

为改善预裂爆破效果,降低爆破振动,提升最终边坡稳定性,针对吉劳金矿南部边帮1935平台以上已达到最终境界的情况,采用控制爆破技术改善吉劳金矿南部最终边坡的稳定性和安全性,通过优化预裂爆破参数和调整装药结构,采用分段空气间隔装药结构,在吉劳金矿1915平台进行预裂爆破现场试验,试验区域半壁孔率均达到80％以上,坡面平整性...     

预裂爆破技术在江西某露天矿山的应用

露天矿山上部靠帮边坡组的稳定性至关重要,其直接影响下部平台的作业安全。预裂爆破技术在终了靠帮边坡的成功应用不仅能减弱爆破对边坡的震动,保证终了靠帮边坡稳定,还可减少终了靠帮边坡后期的维护与管理费用,为矿山安全生产创造有利条件。采用预裂爆破技术进行终了靠帮边坡控制爆破,根据岩体的地质特征,针对不同岩性部位设置预裂爆破的合理参数,解决了矿山前期开采过程中靠帮边坡爆破质量不理想、裂隙交错、边坡面破碎不完整、散块挂帮率高等一系列问题,确保了最终境界边坡的稳定性。     

不同深度垂直炮孔爆破处理高陡边坡的技术分析

针对露天矿山永久性高陡边坡,特殊情况下无法采用预裂爆破进行爆破开挖时,可沿坡面钻凿不同深度的垂直炮孔进行爆破开挖,钻凿的炮孔底部要处于与坡面平行的倾斜面上,倾斜面与坡面间需有30～40cm的缓冲层,爆破开挖后用液压破碎锤进行“刷坡”处理。采用不同深度的垂直炮孔爆破开挖加液压破碎锤“刷坡”处理的永久性高陡边坡,坡面平整稳定,符合施工质量要求,施工效率明显提高。     

中深孔爆破效果的非线性预测

将神经网络原理应用于河南灵宝罗山矿区中深孔爆破效果的预测中, 选取爆区岩石力学性质、炸药性能参数、爆破设计参数作为影响爆破效果的因素, 建立了神经网络模型, 对爆破效果包括块度、大块率、前冲距离、堑沟边帮平整度、质点振动速度进行了非线性预测。结果表明, 运用神经网络预测模型对爆破效果进行预测, 取得了较好的效果, 同时, 可以根据预测的爆破效果调整爆破参数来满足工程要求。该方法对于节省工程投资和提高工作效率有一定的实用价值。     

PVC管装入多孔粒铵油炸药在露天矿预裂爆破中的应用

基于国外某露天铜矿在预裂爆破时成品乳化炸药紧缺的背景,经过多次试验,利用PVC管装入多孔粒状铵油炸药,合理设计导爆索、PVC管长度,并通过竹片控制药量.爆后边坡平整度较高,残孔率超过80％,达到边坡安全标准,同时保障了矿山生产进度.该种方法在其他类似条件矿山爆破中具有推广应用的价值.     

预裂爆破在精河下天吉水库边坡开挖中的应用

精河县下天吉水库导流、泄洪、排砂洞工程进口明渠右岸边坡开挖。施工钻具为4台KQJ100B型潜孔钻机，马道二层，每层高20m，按马道层数，一次造孔至马道高程，分层、分段往进口明渠内抛掷的施工方法。炸药为20岩石硝氨炸药，分段、导爆索、电雷管引爆。预裂后成果半孔率54％～78％，预裂面平整度不大于20cm，坡比与设计相符，预留马道平台保护层厚度平均60cm，边坡平整度符合规范要求。     

基于PSO优化BP神经网络的露天矿边坡位移预测模型

BP神经网络的初始连接权重和阈值对露天矿边坡位移预测的精度和收敛速度有重要影响。鉴于粒子群优化(PSO)算法具有全局搜索性能和收敛速度快,引入PSO算法对BP神经网络的初始连接权重和阈值进行全局优化,提出了基于PSO优化BP神经网络的露天矿边坡位移预测模型。将所提出的模型应用于实际案例中,并与BP神经网络进行对比。结果表明:该模型能够提高BP神经网络在露天矿边坡位移预测中的精度和收敛速度,预测结果的最大相对误差和平均相对误差分别是0.566 8%和0.353 0%,具有较好的精度和实际应用价值。