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露天地下联合开采中地下爆破开采对露天边坡的影响研究

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中国矿业 2024年

作者：彭爱全谭靖唐海袁刚郭子洋张肖雨马谕杰中国核工业华兴建设有限公司湖南科技大学资源环境与安全工程学院

为研究露天地下联合开采过程中地下爆破开采对露天边坡的影响，利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA建立了最危险工况下地下爆破开挖的简化模型，并对模型中爆源至露天边坡面的岩体损伤扩展过程及爆破振动速度衰减规律进行了分析。在此基... 详细信息

为研究露天地下联合开采过程中地下爆破开采对露天边坡的影响，利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA建立了最危险工况下地下爆破开挖的简化模型，并对模型中爆源至露天边坡面的岩体损伤扩展过程及爆破振动速度衰减规律进行了分析。在此基础上，将模拟所得到的数据运用到现场试验中进行验证。研究结果表明：当地下采场采用未考虑高程放大效应影响的理论安全最大段药量60 kg进行爆破时，露天边坡实际振动速度将超出其安全允许阈值10 cm/s，影响边坡的安全与稳定；在地下爆破开采过程中，首先在炮孔附近岩体出现损伤，随着应力波的传播，在距离爆源最近的边坡坡脚处出现损伤，而后沿边坡坡面进行扩展，并逐渐扩展至整个边坡；而岩体内爆破峰值振动速度随着爆源距的增大而减小，衰减速度呈现出先衰减快，后衰减慢的规律，但在临近边坡坡面处峰值振动速度出现放大效应，且爆源至露天边坡坡面的损伤演化过程与振动速度衰减规律相互对应；为确保在最危险工况下边坡的安全与稳定，在实际工程中地下开采最大段药量应当控制在40 kg以内。研究结果可为类似矿山的安全生产提供借鉴。

关键词：露天地下联合开采数值模拟露天边坡爆破振动安全控制

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地应力影响下立井爆破扩掘岩石块度形态

科学技术与工程 2024年第30期24卷 12909-12919页

作者：郭子洋唐海袁刚马谕杰张肖雨黄靖龙湖南科技大学资源环境与安全工程学院湘潭411201 湖南科技大学深海深地矿产资源开发技术与装备教育部工程研究中心湘潭411201

为获取不同地应力下的爆破岩石块度信息,避免在立井正向爆破扩掘中出现爆后岩石块度过大的现象,通过有限元ANSYS/LS-DYNA建立了立井计算模型,研究了岩石碎片面积分布规律,分析了不同类型裂隙面的形成效果;最后对岩体应力状态进行分析,... 详细信息

为获取不同地应力下的爆破岩石块度信息,避免在立井正向爆破扩掘中出现爆后岩石块度过大的现象,通过有限元ANSYS/LS-DYNA建立了立井计算模型,研究了岩石碎片面积分布规律,分析了不同类型裂隙面的形成效果;最后对岩体应力状态进行分析,判定对应裂隙面的形成效果,明确大块岩石的形成位置,并在此基础上提出爆破方案设计建议。结果表明:随着地应力的不断增加,碎片面积分布区间变广,主要分布区间由0~300 cm^(2)逐渐向300~900 cm^(2)过渡,且爆后岩块向不规则体发展;当地应力超过5 MPa时,爆破会产生1500~1800 cm^(2)的碎片,接近允许最大碎片面积1736 cm^(2),产生的爆破岩石块可能堵塞导井;靠近设计开挖面的岩体底部其垂向应力较大,水平裂隙面形成受阻,爆破易产生大块岩石;靠近开挖岩体上表面处的岩体其垂向应力较小,容易形成水平裂隙面。可见,在设计立井爆破扩掘方案时,应考虑在靠近设计开挖面岩体的底部加强装药,并按照从扩掘岩体上部至下部的顺序,依次起爆相同装药高度的炸药,改变岩体应力状态,减小爆后岩石块度,避免爆生岩块堵塞导井。

关键词：扩掘爆破岩石块度导井地应力数值模拟

不同位置爆源作用下硐室围岩损伤规律的数值模拟研究

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爆破 2023年第2期40卷 181-190页

作者：唐海马谕杰夏祥袁超张肖雨范磊姜威振湖南科技大学资源环境与安全工程学院湘潭411201 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

爆破作用下硐室围岩的损伤扩展过程对硐室抗爆设计具有重要意义。为探究不同位置爆源作用下硐室围岩的损伤扩展规律,利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA建立了顶爆、拱顶侧爆、侧爆、底部侧爆及底爆5个等爆源距数值计算模型,对模型中的岩... 详细信息

爆破作用下硐室围岩的损伤扩展过程对硐室抗爆设计具有重要意义。为探究不同位置爆源作用下硐室围岩的损伤扩展规律,利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA建立了顶爆、拱顶侧爆、侧爆、底部侧爆及底爆5个等爆源距数值计算模型,对模型中的岩体采用RHT模型分析了不同位置爆源作用下硐室围岩的损伤扩展过程。在此基础上,在模型中沿爆源至硐室边界处等距离地设置了10个振速监测点,研究了爆源中心至硐室边界处的振动速度衰减规律。结果表明:相同爆源距不同爆源位置下硐室围岩的损伤扩展规律为首先在距爆源最近距离处出现“损伤点”,在“损伤点”形成后,损伤区沿着硐室边界逐步扩展,最终形成沿硐室边界处的损伤区。相较于爆破振动速度衰减规律,爆破振动波在硐室围岩处发生全反射,使硐室围岩处爆破振动速度出现放大效应。同时,爆源至硐室围岩处的损伤演化与峰值振速变化规律相互对应,将硐室围岩处峰值振速放大效应与硐室围岩的损伤结合,认为硐室围岩是否产生损伤可通过监测其振动速度进行确定。

关键词：不同爆源位置 RHT模型围岩损伤振动速度数值模拟

微量稀土Ce元素对高强海洋平台用钢CCT曲线的影响

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轧钢 2024年第4期41卷 30-35页

作者：母志鹏董瑞峰张肖雨崔青玲陈基权吴彦杰内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

为探究微量稀土元素对高强度海洋平台用钢相变行为的影响,利用Formastor-FⅡ全自动相变仪,测定了不同稀土Ce元素含量FH460钢的相变点和过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线。对FH460钢在不同冷速条件下的显微组织进行观察,并测量了显微硬... 详细信息

为探究微量稀土元素对高强度海洋平台用钢相变行为的影响,利用Formastor-FⅡ全自动相变仪,测定了不同稀土Ce元素含量FH460钢的相变点和过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线。对FH460钢在不同冷速条件下的显微组织进行观察,并测量了显微硬度。结合第一性原理计算分析了稀土Ce元素对FH460钢组织转变的影响机理。结果表明:随着稀土Ce元素含量增加,FH460钢的Ac3温度升高、Ac1温度下降,扩大了奥氏体区;与未添加Ce元素FH460钢相比,不同Ce含量FH460钢CCT曲线形状基本不变,但珠光体转变区和贝氏体转变区扩大,且Ce元素抑制了马氏体的转变;当冷速在30~90℃/h时,由于添加稀土Ce元素,FH460钢硬度显著高于未添加Ce元素的FH460钢;微量稀土Ce元素的添加未改变FH460钢在不同冷速下的组织演变规律,但是加入微量稀土元素Ce元素后,珠光体组织得到了细化,且含量也明显增加,同时促进了贝氏体的转变和马氏体板条间距减小。

关键词： FH460海洋平台用钢稀土Ce元素连续冷却转变显微组织

稀土（Ce）对5083铝合金耐腐蚀性能的影响

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稀土（Ce）对5083铝合金耐腐蚀性能的影响

微量稀土元素对高强度耐候桥梁钢组织性能影响

第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：胡永刚董瑞峰张肖雨陈基权内蒙古工业大学

我国作为铝生产大国,2020年电解铝产量近3731.7万吨,约占全球总产量的57.18%。5083铝合金常作为船侧、船底外板、肋板等船体结构用材料和舷窗、舷墙等舾装结构用材料[1-2]。虽然铝合金具有较好的耐大气腐蚀性能,但是在船舶制造行业使用... 详细信息

我国作为铝生产大国,2020年电解铝产量近3731.7万吨,约占全球总产量的57.18%。5083铝合金常作为船侧、船底外板、肋板等船体结构用材料和舷窗、舷墙等舾装结构用材料[1-2]。虽然铝合金具有较好的耐大气腐蚀性能,但是在船舶制造行业使用量大的5083铝合金和6061铝合金,因为海洋环境的潮差区和浪花飞溅区加上近海的工业污染,面临着严重的腐蚀失效问题。据相关统计数据显示,2020年我国因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的3-5%。研究表明,通过加入微量的稀土元素铈合金化,在基本不提高制造成本的前提下,可以较大的提升5083铝合金和6061铝合金的耐腐蚀性。关键要解决的问题是:熔炼中稀土元素收得率的冶金工艺和稀土合金化对铝合金显微组织的作用机理的深入研究。稀土Ce在铝合金铸造过程中主要作用是变质、净化富铁相和微合金化,改善凝固组织,细化晶粒,改变夹杂物性质,在表面形成一层钝化膜。同时对铝合金还有固溶强化、细晶强化、第二相强化等强化作用。可以显著提高钢的力学性能及耐腐蚀等性能。加入铝合金的稀土元素主要有三种形式:稀土元素量少,几乎全部固溶在ɑ基体中;稀土量超过该稀土在铝合金中的固溶度,则一部分固溶在ɑ基体中,另一部分偏聚在相界、晶界和枝晶界;由于稀土量过大,稀土与合金中的其他元素形成很多新相,而大多数新相均出现粒子化、球化和细化的特征[3]。如图1所示。本实验研究了5083铝合金中加入稀土Ce后耐腐蚀性能的变化。实验结果表明,加入微量Ce后,铸态显微组织明显细化,微观偏析减弱。加入0.012%的Ce形成部分弥散相,阻碍位错与晶界运动,基体保留更多细小的亚晶组织。相对于大角度晶界,细小的晶界与晶内之间腐蚀电位差减小,腐蚀电化学原动力减弱,沿晶界腐蚀敏感性降低[4]。同时,稀土Ce的添加使得铝合金表面形成钝化膜,有效阻止氯离子向基体运动。

关键词：稀土铝合金海水腐蚀

来源： cnki会议评论

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微量稀土元素对高强度耐候桥梁钢组织性能影响

中国稀土学会2021学术年会

作者：陈基权张肖雨杨雄张伟芦永发董瑞峰内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心热轧板材研究所

针对沿海地区所用的大型钢桥,高强度桥梁钢在具备高强韧性的同时还需具有优良的耐腐蚀性能[1-4]。利用TMCP技术下添加微量稀土元素(9ppm)和未加稀土元素对比试验钢,应用金相显微镜、万能拉伸试验机、冲击试验机等研究稀土元素对高强度... 详细信息

针对沿海地区所用的大型钢桥,高强度桥梁钢在具备高强韧性的同时还需具有优良的耐腐蚀性能[1-4]。利用TMCP技术下添加微量稀土元素(9ppm)和未加稀土元素对比试验钢,应用金相显微镜、万能拉伸试验机、冲击试验机等研究稀土元素对高强度耐候桥梁钢显微组织和力学性能的影响规律;通过电化学腐蚀试验,研究了海洋大气环境下耐腐蚀性。结果表明:高强度耐候桥梁钢中添加微量稀土元素,显著细化了钢材的晶粒尺寸,有效提高抗拉强度和-40℃低温冲击韧性。采用Tafer内推法和阻抗分析发现,加入微量稀土元素后,有利于提高钢的自腐蚀电位,降低腐蚀电流密度,抑制电化学腐蚀。此外,稀土元素促进合金元素在锈层富集,锈层逐渐致密,氧气扩散困难,改变了基体与锈层之间界面的电化学条件,促进形成稳定α-FeOOH。微量(小于20ppm)稀土元素的加入,有效改善了高强度耐候桥梁钢的力学性能和耐腐蚀性能。

关键词：微量稀土元素晶粒尺寸力学性能耐腐蚀性能

来源： cnki会议评论

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不同空孔直径对三角掏槽爆破效果的影响研究

采矿技术 2023年第1期23卷 144-147页

作者：张肖雨唐海马谕杰姜威振刘蒙耿世明湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭市411201

为探究三角掏槽炮眼布置中空孔直径对爆破结果的影响,利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA分别在三角掏槽中心设置1倍炮孔直径、2倍炮孔直径、3倍炮孔直径的空孔,分析了不同空孔直径作用下掏槽孔周围岩体的损伤扩展规律。结果表明:在空孔... 详细信息

为探究三角掏槽炮眼布置中空孔直径对爆破结果的影响,利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA分别在三角掏槽中心设置1倍炮孔直径、2倍炮孔直径、3倍炮孔直径的空孔,分析了不同空孔直径作用下掏槽孔周围岩体的损伤扩展规律。结果表明:在空孔与爆源距最小处出现损伤点,损伤点沿着空孔边界逐步扩展,形成空孔周围损伤区,随着时间增加爆源周围形成的损伤与空孔周围损伤区贯通。且空孔直径越大,应力波反射作用越大,致使空孔周围损伤区变大。空孔直径与爆破效果成正比关系,但从凿岩成本综合考虑,本次模拟研究确定空孔最佳直径为2倍炮孔直径。

关键词：三角掏槽爆破数值模拟围岩损伤空孔直径

多次爆破开挖下硐室围岩损伤累积及松动圈扩展规律研究

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市政技术 2024年第2期42卷 164-171,196页

作者：刘蒙唐海温亦品张肖雨何必伍广州市市政集团有限公司广东广州510000 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411100

为了探究硐室围岩在多次爆破开挖下的损伤累积及松动圈扩展规律,结合某试验硐室爆破开挖工程,通过ANSYS/LSDYNA重启动技术模拟多次爆破开挖下围岩的损伤累积,采用地质雷达法测定多次爆破开挖后围岩松动圈厚度,分析围岩松动圈扩展规律,... 详细信息

为了探究硐室围岩在多次爆破开挖下的损伤累积及松动圈扩展规律,结合某试验硐室爆破开挖工程,通过ANSYS/LSDYNA重启动技术模拟多次爆破开挖下围岩的损伤累积,采用地质雷达法测定多次爆破开挖后围岩松动圈厚度,分析围岩松动圈扩展规律,最后明确硐室围岩损伤范围与松动圈厚度之间的定量关系。研究结果表明:多次爆破开挖后围岩损伤累积范围同松动圈厚度一样呈单调递减趋势,增长速率逐次降低,直至不再累积扩展;将损伤变量D在0.25~0.78之间的损伤范围看作围岩松动圈厚度,数值模拟结果与现场测试结果误差较小,说明在一定程度上岩体损伤累积程度的变化就是围岩松动圈厚度的变化。相关结论可为今后爆破开挖下硐室围岩研究提供一定参考。

关键词：硐室围岩爆破开挖损伤累积松动圈数值模拟地质雷达

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微量稀土元素对海洋平台用钢腐蚀性能的影响

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