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裂隙岩体工程爆破动力响应规律研究

裂隙岩体工程爆破动力响应规律研究

作者：薛小蒙中南大学

学位级别：硕士

摘要：自然界的岩体通常发育有大量的节理裂隙等结构面,结构面相互交叉将岩体切割成不同形状的岩块。根据块体理论将块体进行稳定性评价,划分为稳定、可能失稳及失稳三种类型。可能失稳的块体通常暴露于临空面中,并且在地下重复爆破开... 详细信息

摘要：自然界的岩体通常发育有大量的节理裂隙等结构面,结构面相互交叉将岩体切割成不同形状的岩块。根据块体理论将块体进行稳定性评价,划分为稳定、可能失稳及失稳三种类型。可能失稳的块体通常暴露于临空面中,并且在地下重复爆破开采扰动下可能沿结构面发生破坏,造成岩体工程的破坏。因此研究爆破动力对裂隙岩体工程的影响具有重要的实际意义。以铜坑矿为工程研究背景,通过实地测量、现场试验、ANSYS数值模拟及理论分析相综合,分析了裂隙巷道在爆破动力扰动下的响应规律,主要研究内容与结果：(1)通过地质调查,确定了节理裂隙发育情况,选定了某巷道为研究对象;基于块体理论,对巷道周围的可能失稳岩块进行提取和划分。(2)通过现场现场爆破振动测试获取了振动数据,并利用MATLAB软件计算出与波衰减系数有关的k,α值。(3)通过建立结构面不同状态下的有限元分析模型,分析了结构面厚度、角度和材料特性对应力波传播影响。结果显示波的衰减程度与结构面厚度成近似正比关系;结构面角度值越大,对应力波的阻碍作用越大;结构面充填物物理性质与两侧岩石相差越大,结构面对应力波的阻碍作用越大。(4)利用ANSYS软件建立了裂隙巷道爆破动力响应模型,分析了巷道围岩动力响应规律。通过对质点振速、位移和应力综合分析可知：质点振速峰值虽然在安全范围内,但在巷道顶部和迎爆侧的结构面材料中会产生较大的拉应力,拉应力值可能造成结构面材料破坏,导致岩块沿结构面发生失稳破坏。图53幅,表19个,参考文献74篇

关键词：裂隙岩体爆破动力块体理论应力波结构面

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结块矿石诱导崩解工艺参数的响应面法优化

金属矿山 2017年第1期46卷 56-59页

作者：薛小蒙章林王杰中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司安徽马鞍山243000 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000

含硫破碎矿石堆积产生二次结块,利用诱导崩解技术实现结块矿石跌落冲击破碎是一种处理结块矿石的新方法。采用ANSYS-LSDYNA仿真模拟与响应面分析相结合的方法,实现了以结块矿石崩解率为崩解效果评价指标的工艺参数优化。在单因素试验的... 详细信息

含硫破碎矿石堆积产生二次结块,利用诱导崩解技术实现结块矿石跌落冲击破碎是一种处理结块矿石的新方法。采用ANSYS-LSDYNA仿真模拟与响应面分析相结合的方法,实现了以结块矿石崩解率为崩解效果评价指标的工艺参数优化。在单因素试验的基础上,根据Box-Benhnken试验设计原理,获得了各因素对崩解率影响的显著程度,绘制了各因素及其交互作用对崩解率影响的响应曲面和等高线;以跌落高度、触地角度、弱结构体抗拉强度为自变量,崩解率为响应值,建立了响应面方程。研究表明:触地角度对崩解率影响最为显著,其次是跌落高度,抗拉强度影响最小;确定了矿山诱导崩解结块矿石工艺参数值围:跌落高度A≥5.8 m、触地角度B=52°~62°,抗拉强度值越小越好。最后,提出了诱导控制措施,为矿山诱导崩解结块矿石提供了技术指导。

关键词：结块矿石响应面法诱导崩解崩解率参数优化

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岩体结构面对爆炸冲击工程响应的影响

中南大学学报（自然科学版） 2017年第6期48卷 1560-1567页

作者：胡建华高宏伟薛小蒙周科平中南大学资源与安全工程学院湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室湖南长沙410083 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司安徽马鞍山243000

基于裂隙岩体的结构面是矿山安全生产的重要影响因素,对爆炸冲击应力波的传播规律有重要影响,以铜坑矿岩体力学参数为基础,采用ANSYS/LS-DYNA软件,建立结构面厚度、倾角及结构面充填材料对爆炸冲击工程响应的数值模型,获取结构面对爆炸... 详细信息

基于裂隙岩体的结构面是矿山安全生产的重要影响因素,对爆炸冲击应力波的传播规律有重要影响,以铜坑矿岩体力学参数为基础,采用ANSYS/LS-DYNA软件,建立结构面厚度、倾角及结构面充填材料对爆炸冲击工程响应的数值模型,获取结构面对爆炸冲击下的工程响应特性,并基于神经网络构建结构面参数灰关联神经网络预测模型,确定结构面参数在爆破冲击工程响应的重要度。研究结果表明:结构面前、后测点的质点峰值振速的衰减度与结构面厚度呈指数函数,当结构面厚度为0,5,10,15和20 cm时,衰减度分别为0.365,1.508,2.303,2.418和2.443;结构面倾角对爆破冲击工程响应与衰减度呈正相关,当结构面倾角为30°,45°和60°时,衰减度分别为1.580,2.495和2.698;当结构面的充填材料为胶结、碎屑、泥质时,质点峰值振速的衰减度分别为2.303,2.458和2.598,与充填材料的强度呈负相关;3种因素的影响度由大到小依次为结构面厚度、倾角、充填材料强度。

关键词：结构面爆炸冲击质点峰值振速影响度

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含硫结块矿石诱导崩落分解特性分析

金属矿山 2015年第7期44卷 52-55页

作者：汪为平薛小蒙中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司安徽马鞍山243000

针对铜坑矿矿石结块问题,运用爆破放顶技术,诱导结块矿石的自然崩落分解。以结块矿石为研究对象,利用LSDYNA数值软件对不同跌落角度、跌落高度和弱结构参数条件下的跌落过程进行仿真模拟试验,获得了结块矿石的崩落分解规律,提出了相应... 详细信息

针对铜坑矿矿石结块问题,运用爆破放顶技术,诱导结块矿石的自然崩落分解。以结块矿石为研究对象,利用LSDYNA数值软件对不同跌落角度、跌落高度和弱结构参数条件下的跌落过程进行仿真模拟试验,获得了结块矿石的崩落分解规律,提出了相应的诱导崩落技术参数。研究结果表明:1结块矿石在跌落高度为5 m和崩落角度30°时能够获得很好的崩解效果,崩解率达到100%。2结块矿石与触地接触面的高度应不小于5 m,并且诱导爆破超深面与水平形成的夹角θ需满足5°<θ<30°。研究结果为实施诱导破碎结块矿石的技术工艺和参数提供了理论依据。

关键词：硫化结块矿石诱导崩落弱结构 LSDYNA模拟

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岩体结构面对爆破应力波的影响

金属矿山 2015年第S1期44卷 36-39页

作者：薛小蒙王杰陈继强黄土龙中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司安徽马鞍山243000

结构面的存在会影响应力波在岩体中的传播方式,广西铜坑矿裂隙较为发育,导致生产爆破效果较差,以该矿山为研究对象,通过前期采集到的爆破振动数据,利用ANSYS数值软件,研究了不同厚度、角度和充填材料的结构面对应力波的影响规律。研究... 详细信息

结构面的存在会影响应力波在岩体中的传播方式,广西铜坑矿裂隙较为发育,导致生产爆破效果较差,以该矿山为研究对象,通过前期采集到的爆破振动数据,利用ANSYS数值软件,研究了不同厚度、角度和充填材料的结构面对应力波的影响规律。研究结果表明:1爆破应力波的衰减程度随着结构面厚度的增加而增加;2结构面后测线上的质点X向速度衰减较快,Y向速度衰减较慢3随着角度的增加,结构面对应力波的衰减作用不断增加。4不同充填材料对应力波的衰减程度排序为泥质充填物碎屑充填物胶结充填物。该研究成果可以为矿山在裂隙岩体中进行爆破作业提供参考。

关键词：应力波结构面衰减度振动速度

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复杂采空区下底板残矿安全回采工艺研究

矿业研究与开发 2020年第5期40卷 19-22页

作者：薛小蒙张宗生李小钻程超曾广辉长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012 江西省修水香炉山钨业有限责任公司江西九江市332400

为解决香炉山钨矿复杂采空区下底板残矿安全回采难题,在综合分析国内外类似矿山残矿回采案例基础上,研究提出了中深孔落矿+底部结构出矿的回采工艺。该回采工艺中人员不进入空区作业,回采安全性得到了保证;单采场生产能力相比浅孔作业... 详细信息

为解决香炉山钨矿复杂采空区下底板残矿安全回采难题,在综合分析国内外类似矿山残矿回采案例基础上,研究提出了中深孔落矿+底部结构出矿的回采工艺。该回采工艺中人员不进入空区作业,回采安全性得到了保证;单采场生产能力相比浅孔作业提高了50%,采矿综合成本降低了15%,实现了难采残矿的安全回采,取得了显著的经济效益,可在类似矿山推广应用。

关键词：缓倾斜厚大矿体残矿回采复杂采空区中深孔底部结构

大直径深孔落矿工艺在低品位厚大矿床开采中的应用

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矿业研究与开发 2020年第4期40卷 8-11页

作者：薛小蒙莫东旭罗佳柳小胜长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012

为实现盘龙矿深部低品位矿床的安全高效开采,通过对矿体形态、工程地质条件及其类似矿山的开采案例研究,提出采用下向大直径深孔落矿方案进行回采。选取828采场作为试验采场,工业试验取得了良好的效果:采场综合生产能力达到300t/d,工作... 详细信息

为实现盘龙矿深部低品位矿床的安全高效开采,通过对矿体形态、工程地质条件及其类似矿山的开采案例研究,提出采用下向大直径深孔落矿方案进行回采。选取828采场作为试验采场,工业试验取得了良好的效果:采场综合生产能力达到300t/d,工作面工效为32t/班,采矿成本较原浅孔留矿法降低了10%。试验结果表明,下向大直径深孔落矿工艺可以实现盘龙矿低品位矿体的安全高效回采。

关键词：低品位厚大矿床大直径深孔采矿法回采工艺技术经济指标

基于Visual Lisp和VBA的爆破辅助设计系统研究与应用

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矿业研究与开发 2020年第9期40卷 149-153页

作者：刘超莫东旭薛小蒙罗佳赖伟长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012

针对竖向深孔阶段矿房嗣后充填采矿法的爆破设计工作量大、工作繁琐,受设计者主观因素影响较大,容易出差错等问题,基于Visual Lisp和VBA语言编程,建立爆破辅助设计系统,实现当次爆破设计自动生成,装药单、爆破器材领料单自动统计。设计... 详细信息

针对竖向深孔阶段矿房嗣后充填采矿法的爆破设计工作量大、工作繁琐,受设计者主观因素影响较大,容易出差错等问题,基于Visual Lisp和VBA语言编程,建立爆破辅助设计系统,实现当次爆破设计自动生成,装药单、爆破器材领料单自动统计。设计过程和结果易于操控,施工管理简单,提高了爆破可控程度。相比于传统的爆破设计方法,采用该设计系统所需设计时间仅为原来的30%;为矿山排产创造有利条件,并且爆破设计精度高、差错率低,有效保障了竖向深孔爆破的效果。

关键词：深孔阶段矿房嗣后充填采矿法 Visual Lisp VBA 爆破设计辅助设计

预切护顶下向深孔落矿在缓倾斜厚大矿体开采中的应用

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矿业研究与开发 2019年第12期39卷 1-4页

作者：薛小蒙张宗生罗佳程超刘冬春长沙矿山研究院湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012 江西省修水香炉山钨业有限责任公司江西九江市332400

香炉山钨矿开采的矿体为缓倾斜中厚-厚大矿体,原采用点柱式浅孔留矿空场法回采,生产效率低,顶板管理强度大。为改善该矿山安全作业条件,提高矿山生产效率,在该矿山Ⅱ盘区W4采场开展预切护顶下向大直径深孔落矿嗣后充填采矿方法应用研究... 详细信息

香炉山钨矿开采的矿体为缓倾斜中厚-厚大矿体,原采用点柱式浅孔留矿空场法回采,生产效率低,顶板管理强度大。为改善该矿山安全作业条件,提高矿山生产效率,在该矿山Ⅱ盘区W4采场开展预切护顶下向大直径深孔落矿嗣后充填采矿方法应用研究。新回采工艺应用后,采场生产能力由原80d/t提高至250t/d,采切工程量由原6.7m/kt降至3.2m/kt,新工艺的应用既保证了回采的安全性,又显著提高了企业经济效益。

关键词：缓倾斜厚大矿体下向大直径深孔回采方案技术经济指标