智能无线远距离起爆系统在露天矿山爆破的应用分析

智能化、无人化爆破是矿山爆破发展的重要方向,同时也是矿山安全生产的重要保障,智能无线远距离 起爆系统则是其中的重要环节。 为避免因起爆能量不足或爆破网路连接失误造成盲炮的爆破安全事故,提出了智能 无线远距离起爆系统。 实现了孔和孔之间没有物理导线连接、网络和起爆器之间没有母线连接的无线、远距离的起 爆,研制出智能起爆控制器和智能无线起爆模块,实现了智能无线远距离起爆系统的爆破作业场景。 该系统不仅为 无线远距离起爆提供了新的思路,同时为现场爆破实现智能化、少人化开采提供了一定的理论依据。 研究结果表明: 该系统在起爆过程中工作效率可提高 20% ~ 80%,耗材成本仅增加 2. 12% ~ 13. 82%,具有进一步推广应用的潜力。     

旋转钻进过程中的破岩能耗特征分析

获取钻进参数进行能耗分析是实现高效钻进的手段。为探究旋转钻进破岩过程中钻进参数与破岩能耗的相关性,通过室内钻进试验研究钻进参数对钻进速度的影响;提出了能时密度指标,并通过数值模拟对旋转破岩过程中的能耗特征进行分析。研究结果表明：旋转钻进岩石的轴压和转速与钻进速度成正相关,破岩能耗与钻进位移呈线性关系,钻进千枚岩的最佳试验参数为轴压650 N、转速400 r/min;基于钻进比功建立钻进破岩能时密度公式,能时密度随轴压和转速的增加呈先下降后上升的趋势,能时密度集中于0.0069 J/(mm³·s)时能耗最低,钻进效率最优。     

孔底间隔介质对岩体损伤规律研究

为研究孔底不同间隔介质装药条件下,爆炸荷载不同,对岩体损伤、炸药与岩体之间的能量传递影响。利用数值模拟软件ANSYS/Autodyn,基于JH-2本构,建立小比例单孔爆破模型,获取孔底不同间隔介质装药条件下,不同强度爆炸荷载作用下对岩体损伤的影响规律;计算现场混装炸药JWL状态方程,引入台阶爆破模型,获取减少药量,添加孔底间隔介质,对岩石细观损伤、应力变化、能量传递影响规律;借助图像处理手段,对不同装药条件下岩石损伤与破碎块度进行量化处理,对能量传递效果作出评价。研究结果表明：（1）炸药与岩石合理匹配会提高能量传递效率,爆热越高的炸药,释放能量越多,传递到岩石能量也越高。（2）孔底间隔装药条件下,炸药与岩体匹良好,间隔介质为水介质可提高损伤5%,匹配度较差时,水介质可提高损伤12%。（3）当减少药量,改变装药结构,合理添加孔底间隔介质,会达到与连续装药条件下相近损伤效果。研究可为工程设计中连续装药与孔底间隔装药条件下炸药选型提供参考。     

岩石劈裂拉伸试验的能量耗散分析

利用直径50 mm的霍普金森试验装置,对长径比为0.5的三种岩石进行动态平台巴西圆盘劈裂拉伸试验,分析了岩石试件在动态加载过程中能量的应变率效应、能量耗散特征和破坏形态。结果表明:反射能与入射能比值大于50%,透射能与入射能比值在10%以内,试件耗散能与入射能比值在10%~45%,因此,试件端部粉碎三角区的面积大小存在差异;在进行冲击试验过程中为提高岩石试件破碎的能量利用率,需尽量避开应变率200~300 s-1范围;岩石的抗拉强度、弹性模量、应力峰值的对数与能量耗散的对数具有显著线性关系。     

玄武岩纤维尾砂充填体力学性能及损伤本构模型研究

为了提高采空区充填体的力学性能,对加入玄武岩纤维的尾砂充填体进行抗压强度试验,研究不同纤维掺量、灰砂比和养护龄期对充填体的抗压强度影响规律,构建充填体损伤本构模型并分析其能量耗散规律。研究结果表明：玄武岩纤维的加入能够明显提高尾砂充填体的抗压强度,随着纤维掺量的增加,充填体的抗压强度呈先增大后减小的趋势,且最优掺量为0.4%,对比素尾砂充填体强度提升了13.277%~24.865%。纤维充填体峰后残余强度较高,引入损伤修正系数的损伤本构模型能合理表述纤维充填体峰后残余强度,根据损伤本构模型可得到充填体的峰值比能演算模型,适量掺加纤维可以提升充填体的峰值比能并减少能量耗散。玄武岩纤维能提高充填体的力学性能,强化矿山采空区充填效果。     

填塞长度对单孔爆破轴向损伤分布影响研究

为研究在爆破过程中填塞长度对圆柱岩样爆破效果的影响,通过数值模拟方法建立了分区域圆柱岩样单孔装药的三维模型。通过改变填塞长度,对爆破过程中填塞物及圆柱岩样的损伤情况、位移变化和裂纹扩展进行了对比分析。结果表明：模拟结果与圆柱岩样实验室爆破裂纹扩展与损伤情况相一致,验证爆破模型可有效模拟岩石爆破过程。在填塞长度为炮孔长度的23.7%内,填塞长度的增加可显著抑制填塞物冲出炮孔程度,而超过此区间后,单位抑制效应微弱。填塞长度从炮孔长度的7.9%到39.5%,岩柱表面裂纹网络复杂程度逐渐降低,但裂隙宽度显著增加。在炸药引爆后岩柱中部区域的损伤值最高,在填塞长度为炮孔长度的23.7%时取得最高值为0.75。在岩柱上部区域,损伤随填塞长度呈现凹形变化,差值在0.0543;而五种填塞长度在岩柱中部区域的损伤差值最大,为0.0679;对岩柱下部区域的损伤影响较小,变动幅度为0.0099。填塞长度的合理选取为实现精确区域爆破和提高爆破效果提供了新的途径。     

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。     

预裂爆破在溪洛渡水电站基坑开挖中的应用

溪洛渡水电站基坑开挖工程施工地形复杂,地势陡峭,施工难度大。通过采用深孔预裂技术,施工中严格控制钻孔质量,爆破炮孔残痕率达93%以上,取得了很好的效果。     

基于LoRa物联的远程智能起爆系统研发

智能起爆系统是有效提升爆破安全管控水平的重要手段之一,现阶段,起爆系统仍存在因起爆能量不足或网路连接失误等难题。研发了基于LoRa物联的无线远程智能起爆系统,对比分析了LoRa技术与主流无线通信技术的区别,简述了智能起爆系统的安全控制及供电设计原理。LoRa通信技术与HM-TRLR-S433 MHz无线远程智能爆破系统具有通信距离远、抗干扰强、体积小等优点;GPS模块选用Air530Z模块,数码电子雷管的接收模块为Zigbee无线透传模块,采用MBus驱动电路将起爆信号发送至数码电子雷管,进而实现无线起爆。同时开展了不同距离、地形的无线远程智能爆破系统抗干扰及系统可靠性试验。结果表明：200~1 000 m的水平距离区间及50~100 m的高差区间内,系统均运行稳定,在电磁干扰、杂散电流干扰下,模块正常率超过90%,振动干扰满足设计要求,系统可靠性高达100%。实现了各个数码电子雷管独立运行,爆破区域智能管控,提高了爆破网路连接的效率与安全性,可以为智能爆破建设、科学管理与决策提供技术支持。     

鞍钢铁矿爆破效果瞬态分析

爆破效果一直是衡量爆破质量的标准,瞬时效果往往对爆破的质量起到决定性作用。就大孤山露天铁矿的实际爆破情况,通过运用TC-4850测振仪对地震波监测和利用高速摄影仪对爆破产生的瞬间效果进行摄影,并用Blasting vibration analysis软件和Pro Analyst软件对测振数据和拍摄的图片分析,得出地震波的衰减情况,充分利用以上指标评价爆破效果,以此指导以后的爆破设计。