北洺河地下矿山大块控制劈裂爆破技术研究

北洺河地下铁矿巷道内遗留大块难以高效处理,利用面对称金属聚能罩实现对大块的快速劈裂,在铁矿巷道内对大块进行了6组爆破试验,对比0、1倍炸高,2倍炸高时的块度分布、平均块度和爆破形态, 研究了聚能装药参数中炸高、炸药单耗对大块破碎效果的影响。结果表明：无炸高时,碎块主要分布在大尺寸60 ~ 80 cm区间内;随着炸高的增加,碎块主要分布在中尺寸20 ~ 60 cm区间内;有利的炸高使大尺寸区 间内的平均块度降低10%左右、中尺寸区间内平均块度增加30% ~ 45%;同等炸高条件下,炸药单耗的微幅变化对区间内平均块度影响较小;金属射流形态影响着爆破形态,随着炸高的提升,大块二次破碎程度提高, 碎块由轴向对称向交叉对称转变,利用聚能爆破可有效实现对大块的控制劈裂。     

线性聚能爆炸劈裂技术研究

针对露天爆破工程中的二次破碎质量与效率问题,提出利用线性射流侵彻作用对大块劈裂形态进行控制的方法,设计了线性聚能装药结构,使用光滑粒子法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)对有利炸高进行选取,并在有利炸高条件下进行了圆柱型混凝土模型试验,验证了劈裂形态控制的可行性。研究结果表明:线性射流侵彻形成了侵彻轴向两端的张拉应力集中作用,拉长了动力响应裂纹区形状,裂纹区形状决定了劈裂裂纹扩展路径及最终劈裂形态;以射流动能利用率与射流头部速度为指标,可以得到较为可靠有利炸高区间;楔形顶角为90°、60°、45°时,试件分别产生在线性射流侵彻轴两侧较为对称的破碎、径向对称断裂与沿线性射流压缩轴的单主平面劈裂这三种形态;楔形顶角的减小与线性装药长度的增加均可提高射流侵彻轴向主平面的应力集中强度,可减少碎块数量,增大碎块尺寸。     

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。     

露天矿山爆破振动控制技术的综合评价

爆破振动的评价及控制一直是矿山关心的重点问题。结合某矿山具体爆破开挖工程,通过对矿区附近民房的调查,制定了单排减振孔、双排减振孔等控制技术方案,结合现场监测试验与数值模拟手段对振动速度和加速度振级进行了综合评价;引入了无量纲系数分析减振孔形式对爆破振动的影响特性。研究结果表明：相对于无减振孔试验,布置单排减振孔后峰值速度最大降振率可达到 49.8%,加速度振级降低 20%;而双排减振孔试验最大降振率可达到 71.4%,加速度振级降低 60%,降振效果明显。通过无量纲影响系数的定量描述,减振孔深度及直径对减振效果影响较大。     

考虑高程效应的露天边坡计权振级预测方法

为了探讨露天深孔爆破产生的环境振动问题,基于台阶爆破试验,选取岩体特征完整的边坡进行振动测试,分析了水平距离与高程差对环境振动评价量铅锤向计权振级的影响,采用线性与非线性回归拟合法构建了考虑高程效应的计权振级数学模型,与现有数学模型的预测结果进行对比。结果表明：计权振级的衰减特性由水平距离和高程差综合表征,水平距离衰减计权振级的速率比高程差快0.023 dB/m;考虑高程效应的计权振级数学模型能够更准确地预测计权振级,其线性与非线性数学模型预测精度较类似萨氏公式的预测经验公式分别高出0.83和0.96个百分点。     

节理角度对岩石材料的动态响应影响研究

为探究一维动载下节理角度差异对岩石动态响应的影响规律,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对预制完整试件及7组不同节理角度的水泥砂浆试件进行冲击试验;试验前后利用核磁共振成像(NMR)系统对试件的孔隙度及孔径分布进行检测.从动态强度、能量耗散和细观损伤等方面系统地分析节理角度对类岩石材料动态响应特征的影响规律,结果表明:...     

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...