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爆破动载下锯齿状岩-充界面胶结充填体损伤规律研究

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煤炭学报 2024年

作者：邱泓杰邱贤阳张舒史秀志陶明曹日红曹铭宇中南大学资源与安全工程学院

地下矿山采矿和充填作业过程中形成的胶结充填体在爆破动载作用下的损伤失稳与岩-充界面形态有直接关系。以往研究常将岩-充界面简化为平面状，但根据采场空区探测结果，岩-充界面往往具有锯齿状特征。本文运用连续介质理论和有限差分... 详细信息

地下矿山采矿和充填作业过程中形成的胶结充填体在爆破动载作用下的损伤失稳与岩-充界面形态有直接关系。以往研究常将岩-充界面简化为平面状，但根据采场空区探测结果，岩-充界面往往具有锯齿状特征。本文运用连续介质理论和有限差分法数值模拟软件，建立了3种不同形态的锯齿状岩-充界面胶结充填体模型为实验组，1种平直状岩-充界面胶结充填体模型为对照组；推导岩体爆破等效腔腔壁上的爆炸荷载，并将其添加到数值模型中以模拟二步骤采场边孔爆破；结合充填体破坏损伤判据，研究了爆破动载作用下胶结充填体动力损伤响应，获得了岩-充界面锯齿宽度(SW)、灰砂比(CSR)、孔边距(SHD)、垂直应力(σh)等因素对充填体损伤范围和破坏模式的影响规律。结果表明：(1)平面状岩-充界面下胶结充填体的损伤区域形状近似于矩形，而锯齿状岩-充界面的锯齿宽度越大，胶结充填体的损伤区域形状越接近菱形，更易发生楔形破坏；(2)当σh相近时，对于CSR不同的两层相邻胶结充填层，CSR越大，充填体各质点的峰值振动速度衰减越慢，损伤区域面积也随之越大，相邻两层充填体之间越容易因振动速度不一致而诱发层间错动；(3)当CSR相同时，σh越大，损伤区域面积越小；此外，胶结充填体的损伤区域面积与SHD呈明显负相关，在工程实践中，当边孔药量不可减小时，应选择合理的SHD以维持胶结充填体矿柱稳定。

关键词：爆破动载胶结充填体岩-充界面动力响应损伤

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基于满管输送的充填管路优化研究

黄金科学技术 2024年第1期32卷 160-169页

作者：徐泽峰史秀志黄仁东丁文智陈新中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

满管输送可以延长充填管路的使用寿命,提高矿山充填作业效率。基于凡口铅锌矿新探明边缘矿体开采的充填需求,针对现有充填管线直径100 mm无法实现满管输送的问题,以地表管线SL1和地下管线L2-2为研究对象,开展充填管路优化研究。首先,运... 详细信息

满管输送可以延长充填管路的使用寿命,提高矿山充填作业效率。基于凡口铅锌矿新探明边缘矿体开采的充填需求,针对现有充填管线直径100 mm无法实现满管输送的问题,以地表管线SL1和地下管线L2-2为研究对象,开展充填管路优化研究。首先,运用理论计算,得出输送分级尾砂和细尾砂时,SL1的满管率分别为0.62和1.95,L2-2的满管率分别为0.72和2.26;其次,以最优满管率0.8为标准,通过公式推导,得出输送分级尾砂和细尾砂时SL1的理想水平管径分别为87 mm和155 mm,L2-2的理想水平管径分别为94 mm和168 mm;最后,利用CFD构建管道模型,运用Fluent软件进行变径满管流的数值模拟,通过对管道的压力及出口最大流速等进行对比分析得出,输送分级尾砂时减小管径可以增大满管率,且仍可自流输送;输送细尾砂时增大管径可以降低泵送压力。模拟结果证明此优化方案合理且具有很强的可行性。

关键词：矿山充填满管输送管线优化数值模拟管道变径 Fluent软件

深井高应力环境下束状组合孔拉槽爆破优化研究

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黄金科学技术 2024年第2期32卷 318-329页

作者：邱泓杰邱贤阳张舒陈辉史秀志沈文博陶铁军段武全中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 新疆大学地质与矿业工程学院新疆乌鲁木齐830047 贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 中铁贵州工程有限公司贵州贵阳551700

为探究深井高应力环境下,采场束状组合孔拉槽爆破损伤破裂规律,采用LS-DYNA数值分析软件进行研究。通过建立平面数值模型,分析了无静应力、单向静应力和双向等值静应力3种条件下束状组合孔爆破破裂损伤情况。此外,对不同静应力条件下束... 详细信息

为探究深井高应力环境下,采场束状组合孔拉槽爆破损伤破裂规律,采用LS-DYNA数值分析软件进行研究。通过建立平面数值模型,分析了无静应力、单向静应力和双向等值静应力3种条件下束状组合孔爆破破裂损伤情况。此外,对不同静应力条件下束状组合孔的孔间距和外围辅助空孔的布置方式进行优化,并进行工程试验验证。研究结果表明:相比无静应力条件,单向静应力和双向等值静应力条件下束状组合孔爆破损伤裂纹扩展受到抑制,静应力越大,抑制作用越显著。工程实践表明,根据静应力的大小调整束状组合孔孔间距和外围辅助孔布置方式,能够获得良好的拉槽爆破破岩效果。

关键词：爆破束状组合孔高应力孔间距损伤 LS-DYNA软件深井

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会宝岭铁矿爆破振动危害控制研究

黄金 2024年第3期45卷 5-8页

作者：王正英翟利军石绍飞史秀志邱贤阳苟永刚临沂会宝岭铁矿有限公司中南大学资源与安全工程学院河海大学海洋与近海工程研究院

随着国民对美好生活的向往,矿山需要更加重视爆破振动给人和建(构)筑物造成的不良影响。基于会宝岭铁矿爆破振动实测数据,利用萨道夫斯基经验公式研究矿山爆破振动衰减规律,分析爆破振动安全距离,确定不同中段开采的允许最大段药量,为... 详细信息

随着国民对美好生活的向往,矿山需要更加重视爆破振动给人和建(构)筑物造成的不良影响。基于会宝岭铁矿爆破振动实测数据,利用萨道夫斯基经验公式研究矿山爆破振动衰减规律,分析爆破振动安全距离,确定不同中段开采的允许最大段药量,为矿山的安全开采提供理论依据和指导意见。结果表明:距离工作面1197.21 m之外的房屋建筑不存在爆破振动安全问题,而矿区内保护对象一般离爆源400~500 m,若要达到0.2 cm/s的爆破振动速度,允许最大段药量需控制在200 kg左右。

关键词：爆破振动衰减规律安全判据萨道夫斯基经验公式最大段药量

利用Mathews合成图与动静荷载数值模拟评价倾斜矿体采场稳定性

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中国有色金属学报 2022年第5期32卷 1504-1514页

作者：张宗国史秀志邱贤阳中南大学资源与安全工程学院长沙410083

倾斜矿体采场在开采后会暴露出较大的顶板及上盘,稳定性状况非常复杂,为了研究其稳定性及稳定的概率,本文通过Mathews合成图、考虑静荷载和爆破动荷载的FLAC3D数值模拟两种方式展开了研究。以某铅锌矿四个倾斜矿体采场为研究对象,采用RM... 详细信息

倾斜矿体采场在开采后会暴露出较大的顶板及上盘,稳定性状况非常复杂,为了研究其稳定性及稳定的概率,本文通过Mathews合成图、考虑静荷载和爆破动荷载的FLAC3D数值模拟两种方式展开了研究。以某铅锌矿四个倾斜矿体采场为研究对象,采用RMR及Q′值法进行了岩体分级,使用重新绘制的考虑稳定等概率线的Mathews合成图和拟合的稳定等概率线公式,得到了四个采场顶板及上盘的稳定性状况和稳定概率;采用FLAC3D中加入爆破荷载的方式研究了采场在静力和动力下的稳定性。结果表明:由于考虑了暴露时间对采场稳定性的影响,发现暴露时间对岩性较差的采场影响尤其显著;Mathews稳定图法与数值模拟法相互验证,可较全面地分析倾斜矿体采场的稳定性。

关键词：岩体分级 Mathews稳定图数值模拟动态扰动稳定概率

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不安全行为决策中情绪作用机制的脑电研究

中国安全科学学报 2023年第1期33卷 32-40页

作者：张舒王双史秀志中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学安全理论创新与促进研究中心湖南长沙410083

为预防不良情绪对个体行为决策的影响,避免不安全行为,从神经层面探究情绪对不安全行为决策过程及结果的作用机制。基于事件相关电位(ERPs)技术,采用“1个刺激-2种按键选择(S-K1/K2)”的试验范式,开展脑电(EEG)试验,探究正负性情绪对不... 详细信息

为预防不良情绪对个体行为决策的影响,避免不安全行为,从神经层面探究情绪对不安全行为决策过程及结果的作用机制。基于事件相关电位(ERPs)技术,采用“1个刺激-2种按键选择(S-K1/K2)”的试验范式,开展脑电(EEG)试验,探究正负性情绪对不安全行为决策的影响机制。结果表明:负性情绪下,个体更倾向于作出不安全行为,也更容易冲动决策。相较于正性情绪,负性情绪下P200平均波幅更小,表明负性情绪抑制个体早期对风险信息的注意力投入,干扰对风险信息的早期感知与侦测;N2平均波幅更大,表明负性情绪干扰风险信息分析过程,导致个体出现更大的认知偏差和认知冲突;晚期正成分(LPP)平均波幅更小,表明负性情绪严重干扰晚期注意力的持续投入,对风险判断过程造成更大影响。情绪通过干扰早期感知与侦测、影响风险信息分析和风险判断过程来间接影响行为决策结果。在此基础上构建基于情绪作用的安全行为决策模型,该模型能够从情绪角度调节人的不安全行为。

关键词：不安全行为情绪行为决策作用机制脑电(EEG) 事件相关电位(ERPs)

基于改进未确知测度的充填管道磨损风险性评价模型

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矿冶工程 2022年第1期42卷 10-14页

作者：丁文智史秀志石勇中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为准确预判充填管道磨损等级,以金川龙首矿等4个矿山为例,选取了12个评价指标建立充填管道磨损评价体系,结合未确知测度理论,构建基于改进未确知测度的充填管道磨损风险性评价模型。该模型克服了评价指标之间的差异性和不确定性,以评价... 详细信息

为准确预判充填管道磨损等级,以金川龙首矿等4个矿山为例,选取了12个评价指标建立充填管道磨损评价体系,结合未确知测度理论,构建基于改进未确知测度的充填管道磨损风险性评价模型。该模型克服了评价指标之间的差异性和不确定性,以评价指标体系和指标分级模式为基础,确定各指标测度函数,建立各指标测度矩阵,并基于层次分析法-熵权法组合确定指标权重,得到多指标综合测度向量,最后借助改进的置信度准则准确预判充填管道磨损等级。结果表明,基于改进未确知测度的充填管道磨损风险性评价模型预测结果与实际吻合,表明该模型能有效预判充填管道的磨损风险,为充填管道磨损风险性评价提供了一种可靠的新方法。

关键词：管道输送充填管道磨损风险组合赋权未确知测度风险性评价

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不同抵抗线下地应力对漏斗爆破破碎的影响

中南大学学报:英文版 2023年第8期30卷 2686-2700页

作者：邱贤阳沈文博张宗国陈辉史秀志 School of Resources and Safety Engineering Central South UniversityChangsha 410083China School of Geological and Mining Engineering Xinjiang UniversityUrumqi 830047China

地下深井开采中,高地应力对岩石爆破破碎有重要影响,然而高应力条件下岩石爆破破岩的机理尚不清楚。本文采用模型实验和理论分析方法,研究地应力对漏斗爆破破碎的影响机制。首先采用混凝土试块开展围压加载下漏斗爆破试验,研究不同抵抗... 详细信息

地下深井开采中,高地应力对岩石爆破破碎有重要影响,然而高应力条件下岩石爆破破岩的机理尚不清楚。本文采用模型实验和理论分析方法,研究地应力对漏斗爆破破碎的影响机制。首先采用混凝土试块开展围压加载下漏斗爆破试验,研究不同抵抗线下漏斗爆破破碎特征;然后建立了考虑炮孔壁应力集中的三维理论模型,进一步研究了地应力作用下漏斗爆破破裂机理。实验和理论结果表明:1)抵抗线较长时(超过6 cm),爆破漏斗体积随着加载围压的增加而减小;2)加载围压对爆破破碎程度的影响随着抵抗线减小(小于5 cm)由抑制作用转为促进作用;3)在高应力加载方向上的径向压裂受到抑制,反射拉伸压裂受到促进;反之,在低应力加载方向上的反射拉伸压受到抑制,而径向压裂受到促进。减小漏斗爆破抵抗线长度和增加孔间距是利用地应力促进岩石爆破破碎的最佳途径。

关键词：漏斗爆破地应力爆破破碎抵抗线

深基坑支护结构选型决策的Fisher判别分析模型

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重庆大学学报（自然科学版） 2011年第9期34卷 109-116页

作者：李必红周健史秀志中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

针对传统的深基坑结构选型评价方法存在的问题,应用统计学理论并遵循'安全、经济、合理'的原则,选取了10个实测指标作为影响深基坑支护方案选型的判别因子,建立深基坑支护结构选型的Fisher判别分析模型(FDA)。利用国内64组深基坑支护实... 详细信息

针对传统的深基坑结构选型评价方法存在的问题,应用统计学理论并遵循'安全、经济、合理'的原则,选取了10个实测指标作为影响深基坑支护方案选型的判别因子,建立深基坑支护结构选型的Fisher判别分析模型(FDA)。利用国内64组深基坑支护实例作为学习样本进行训练和检验,对水泥土重力式、土钉墙、桩锚、桩撑、地下连续墙等5种深基坑支护方案进行优选,并利用回代估计法对FDA模型进行检验。经过训练后的模型回判估计的误判率为14.1%。对另外10组待判样本进行测试,正确率100%。此外利用该模型对某市新世界中心工程深基坑支护结构选型进行决策,结果与实际情况符合较好,说明该模型在研究深基坑支护结构选型中具有良好的实用性和有效性,可为解决深基坑支护结构型式的优化选择提供一种新思路。

关键词：深基坑支护结构选型决策 Fisher判别分析分类