大型露天矿半连续工艺台阶爆破参数优化试验

针对大型露天矿半连续工艺生产的需求,通过爆破优化试验,运用非连续变形分析、激光机器视觉台阶坡面成像系统、台阶爆破智能设计系统和精确钻孔信息化施工等技术手段,对台阶爆破中孔网参数、装药结构以及延时时间等爆破参数进行优化,有效控制爆堆的前冲和后翻,实现了控制爆堆前冲距离不大于50m、后翻距离不大于15m的优化研究目标。     

台阶爆破岩石破碎楔块理论及数值模拟研究

在逐排或齐发爆破情况下,一般没有考虑岩石在单个炮孔爆破后产生的空间破碎形态问题。岩石在爆炸作用下产生的空间破碎形态主要受岩石性质,自由面状况、炸药性能等因素影响。逐孔起爆改变了岩石的自由面状况,进而对爆破效果产生了较大的影响。根据露天台阶爆破逐孔起爆条件下岩石动态破碎特征,提出了露天台阶爆破岩石破碎楔块理论,分析了逐孔起爆条件下,体积公式计算炮孔装药量的局限。采用有限元软件ABAQUS/EXPLICT中的CEL方式加载爆炸载荷,并结合混凝土塑性损伤本构(CDP)建立了双坡面三维台阶爆破模型,得到了不同时刻岩体内应力分布云图和裂纹扩展以及损伤演化情况。模拟结果表明:岩石爆破破碎楔块理论更加接近逐孔起爆条件岩石破碎状况,并有利于炮孔装药量计算。     

某矿爆破震动信号的Hilbert-Huang分析

通过某矿山测试所得的爆破震动信号,应用的希尔伯特—黄(HHT)分析法,提取具有实际物理含义的IMF分量,得出爆破震动信号的Hilbert能量谱。分析出该爆破震动的主要频率集中在低频段,从Hilbert能量谱可以直观看出信号能量在时间、频率上的分布情况,这对爆破震动的安全控制具有指导意义。     

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。     

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...     

孔内空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果的影响

为了探究孔内径向空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果和炸药爆轰能量传递过程的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件,开展孔内装药空气间隔为6,8,10,12,14 cm时的数值模拟研究,分析了聚能装药中有药型罩形成EFP和无药型罩形成聚能气流的能量集中释放过程,以及对孔壁的定向侵彻深度。结果表明空气间隔小于10 cm时,聚能气流对孔壁的侵彻深度相对于EFP平均侵深分别提高了53%（6 cm）和29%（8 cm）。空气间隔大于10 cm时,EFP平均侵彻深度相比于聚能气流均增加了26%（12 cm和14 cm）。计算聚能轴线上EFP和聚能气流单位面积通过孔壁的动能,发现空气间隔较小时,聚能气流在空气中衰减耗散的能量小于EFP塑性变形耗能,此时聚能气流对孔壁的侵彻效果较优;空气间隔较大时,爆轰产物空间膨胀造成聚能气流轴线处的密度和动能显著降低,而EFP由于具有高密度和不可压缩性,能量分散小,动能衰减缓慢,此时EFP对孔壁的侵彻效果优于聚能气流。     

基于应变率变化的爆破块度预测模型及应用

为了研究露天台阶爆破岩石块度在炮孔近区的分布规律,更好地预测爆破块度,提出一种基于应变率变化的爆破块度预测模型,从理论上分析了炮孔近区应变率的变化规律,结合炮孔近区块度的分布函数,推导了应变率-块度的分布模型。该模型充分考虑了炸药性能、岩石力学性质及岩体结构对爆破块度的影响。针对现场爆破效果,采用对爆堆不同开挖面进行拍照分析的手段,得到实际的块度分布曲线。通过验证分析得知,基于应变率变化的块度预测模型F50～F80的平均误差为12.5%,能够较为准确地预测爆破块度。     

高精度雷管逐孔起爆地震信号的精确时频分析

靠近煤炭筒仓建筑等的重要设施进行台阶爆破时,必须严格控制爆破振动低频带上能量的大小。基于HHT(希尔伯特-黄变换）方法,结合别斯库都克露天煤矿台阶爆破逐孔起爆方案,研究爆破振动信号的时频及能量分布特征。结果表明：研究建（构）筑物受爆破振动响应,选用爆破振动信号水平分量更为合理;分析爆破振动信号时频特征需结合爆破参数、场地等多因素;高精度雷管逐孔起爆方案可以使爆破振动信号能量分布更均匀,减少能量在10 Hz以下低频带上的分布。