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离心不耦合条件下寒区碎软岩体预裂爆破参数优化方法

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金属矿山 2024年第9期 161-166页

作者：潘祖瑛张西良仪海豹崔正荣杨海涛刘智兵中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000 马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000

一般来说,预裂爆破采用同心不耦合装药结构,但由于药柱自身重力原因,药柱和炮孔壁贴合在一起,这种情况可能增强了对预裂爆破保留岩体的损伤。基于传统预裂爆破技术,结合理论分析,提出了离心不耦合装药条件下任意一点的不耦合系数计算公... 详细信息

一般来说,预裂爆破采用同心不耦合装药结构,但由于药柱自身重力原因,药柱和炮孔壁贴合在一起,这种情况可能增强了对预裂爆破保留岩体的损伤。基于传统预裂爆破技术,结合理论分析,提出了离心不耦合装药条件下任意一点的不耦合系数计算公式,推导出其与同心不耦合系数的关系,并比较了2种装药条件下预裂爆破对保留岩体的损伤情况。以白云鄂博西矿为例,在现有2种规格预裂药柱基础上,依据理论分析得出:在不改变预裂孔直径的前提下,当预裂药柱直径为60 mm时,需要对预裂孔孔距和预裂孔装药结构进行优化。通过开展现场试验,对预裂孔孔距和预裂孔装药结构进行了优化,得出了最佳孔网参数。通过三维倾斜摄影技术建立三维模型,对孔网参数优化前后的爆破效果进行了评价,孔网参数优化后半壁孔率提升了27.09%。研究表明:孔网参数优化后,对于保护采场边坡、维护边坡安全稳定具有积极作用,对于类似工程也有借鉴意义。

关键词：离心不耦合寒区碎软岩预裂爆破现场试验三维倾斜摄影

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扰动诱发高应力岩石动力响应及岩爆灾变机制

中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2463-2475页

作者：蔡鑫陈立业周子龙王运敏代碧波程传清黄英华中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司金属矿山安全与健康国家重点实验室马鞍山243000 长沙矿山研究院有限责任公司金属矿山安全技术国家重点实验室长沙410012

为揭示深部矿山岩爆发生机制,以硬质红砂岩为研究对象,利用岩石动静组合加载试验系统开展了无轴向静压及4个轴压条件下的不同入射能冲击试验,获得了纯动载及动静组合加载下岩样的力学行为与破坏特征。结果表明:试样最终形态分为完整、... 详细信息

为揭示深部矿山岩爆发生机制,以硬质红砂岩为研究对象,利用岩石动静组合加载试验系统开展了无轴向静压及4个轴压条件下的不同入射能冲击试验,获得了纯动载及动静组合加载下岩样的力学行为与破坏特征。结果表明:试样最终形态分为完整、轴向劈裂、表面剥离、即时型粉碎和滞后型粉碎五类,其中,表面剥离和滞后型粉碎两类破坏模式表现出“岩爆”特征,即Ⅰ型应力−应变曲线、峰后释放能量、岩石自身静应变储能驱动碎片弹射、明显压剪破坏面;根据碎片弹射与动力加载的相对时间,进一步将表面剥离与滞后型粉碎破坏分别对应深地工程中的“即时型”和“滞后型”岩爆;动力扰动是岩爆的关键诱发因素,触发岩爆的临界扰动能随轴压比升高而逐渐降低。

关键词：岩爆动静组合加载深部高应力动力扰动破坏模式临界扰动能

深部破碎软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术

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爆破 2024年第3期41卷 75-84页

作者：汪禹张西良李龙福殷登才崔正荣王小兵金科金属矿山安全与健康国家重点实验室马鞍山243000 马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司马鞍山243000 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司马鞍山243000 安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司马鞍山243111

随着矿山开采深度逐渐增加,深部破碎围岩工程地质条件转为复杂多变,极大程度上影响巷道等工程施工过程及后续使用安全;为确保深部破碎软岩巷道施工过程中安全及质量,提出了软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术。针对钟九铁矿-550 m水平... 详细信息

随着矿山开采深度逐渐增加,深部破碎围岩工程地质条件转为复杂多变,极大程度上影响巷道等工程施工过程及后续使用安全;为确保深部破碎软岩巷道施工过程中安全及质量,提出了软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术。针对钟九铁矿-550 m水平6号交岔点岩体裂隙极为发育、稳定性差等特点,拟采用超前控顶措施加固顶板围岩,提高深部破碎软岩巷道的承载力。为便于6号交岔点掘进施工,沿6号交岔点东北侧方向划分17个掘进区,并采用“四步”台阶法分段施工。针对同段起爆数码电子雷管,起爆器系统可随机设置单发雷管起爆间隔时间为3~5 ms,实现同段炮孔单孔单响,降低爆破振动对6号交岔点影响。根据不同掘进区总体岩性情况,优化支护方式(管棚支护、W型钢带及锚索支护等联合支护方式等),确保6号交岔点后续使用期安全。试验结果表明:采用超前控顶加固、控制分区爆破技术,降低破碎软岩巷道顶板偏帮、下沉,保证6号交岔点断面成型效果,削减其支护、后期维护等综合成本达8.7%,该技术可为类似巷道施工提供一定指导建议。

关键词：破碎软岩台阶法施工支护方式数码电子雷管

基于矿柱失稳风险分析的采空区关键矿柱重定义与辨识

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岩石力学与工程学报 2024年第1期43卷 216-225页

作者：蔡鑫黄涯帅周子龙袁纪锋臧海智陈璐黄英华付俊王运敏中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 长沙矿山研究院有限责任公司金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司云南昆明650051

采空区大规模坍塌是地下矿山典型灾害之一,采空区内关键矿柱失稳是其发生的重要诱因。为精准辨识采空区内的关键矿柱,基于采空区矿柱群连锁失稳机制与风险理论,完善采空区关键矿柱基本概念,并创新提出一种基于矿柱失稳风险分析的关键矿... 详细信息

采空区大规模坍塌是地下矿山典型灾害之一,采空区内关键矿柱失稳是其发生的重要诱因。为精准辨识采空区内的关键矿柱,基于采空区矿柱群连锁失稳机制与风险理论,完善采空区关键矿柱基本概念,并创新提出一种基于矿柱失稳风险分析的关键矿柱识别方法,主要包含以下步骤:(1)通过现场调研或经验估计,获得采空区矿柱强度分布特征,进而构建采空区矿柱强度概率密度函数;(2)引入应力扩散最大距离公式,计算各矿柱承载应力,从而获得各矿柱的失稳概率;(3)假定任意矿柱率先失稳,通过矿柱应力动态更新迭代方法,计算单矿柱失稳诱发柱间应力传递与矿柱群系统失稳特征;(4)利用采空区矿柱群承载面积损失率指标定量表征单矿柱失稳致灾性(单矿柱失稳诱发采空区坍塌灾害的严重程度);(5)联合矿柱失稳概率及其致灾性,确定各矿柱失稳风险值,取失稳风险值最高矿柱为采空区关键矿柱。将提出方法应用于Fetr6矿区进行验证,结果表明,该方法所需参数较易获取,计算过程简单,物理意义明确,较传统安全系数法结果更科学、合理,有望在实际工程中取得广泛应用。

关键词：采矿工程采空区地下矿柱群连锁坍塌关键矿柱失稳概率失稳致灾性风险评估

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大断面隧道掘进爆破分区优化设计研究

金属矿山 2024年第9期 142-150页

作者：汪禹张西良仪海豹李龙福崔正荣杨海涛吴林王潮汐金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司安徽马鞍山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

某隧道工程地质、水文地质等条件均较复杂,采用原爆破设计施工方案(常规“两步”台阶法)常出现隧道断面超挖、冒顶等情况,严重制约了隧道工程建设,无法满足隧道工程建设目标,需对原设计方案参数进行优化调整。根据隧道断面规格、工程岩... 详细信息

某隧道工程地质、水文地质等条件均较复杂,采用原爆破设计施工方案(常规“两步”台阶法)常出现隧道断面超挖、冒顶等情况,严重制约了隧道工程建设,无法满足隧道工程建设目标,需对原设计方案参数进行优化调整。根据隧道断面规格、工程岩性等条件,为控制隧道顶板暴露面积、防止顶板冒落及降低支护成本等,优选“CRD法”“三步台阶”及“两步台阶”作业法,开展隧道爆破分区掘进试验研究,并严格控制隧道顶板周边孔布置间距(400~450 mm)。为降低隧道爆破数码电子雷管使用量,隧道顶部周边孔采用导爆索与32 mm乳化炸药绑扎(胶布缠绕),各炮孔间通过导爆索传爆,取代传统光面爆破参数。现场施工结果表明:Ⅴ级围岩隧道采用“CRD法”施工,顶部超、欠挖量满足技术规范;Ⅳ级围岩隧道采用“三步台阶”施工,炮孔残留率达60%~72%;Ⅲ级围岩隧道采用“两步台阶”施工,炮孔残留率达84%~94%。优化传统光面爆破参数布置,利用导爆索实现顶部周边孔孔间传爆、孔内起爆,可总体降低数码电子雷管使用量,降低爆破成本约18.5%,该技术可为类似隧道工程及地下矿山巷道掘进爆破提供参考。

关键词： CRD法台阶法施工光面爆破导爆索数码电子雷管

基于数码电子雷管起爆特性的预裂爆破技术试验研究

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金属矿山 2024年第7期 152-158页

作者：李龙福汪禹江东平仪海豹詹思博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 马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司安徽马鞍山243000

进路式充填采矿方法通过将矿体划分成矿房和矿柱,采取两步骤回采方式,即一步骤先回采矿柱并充填,待充填体达到设计强度后再进行二步骤矿房回采,在此种开采方式下,若矿岩条件比较差且钻爆参数不合理,不仅会导致矿房回采后采场边帮轮廓成... 详细信息

进路式充填采矿方法通过将矿体划分成矿房和矿柱,采取两步骤回采方式,即一步骤先回采矿柱并充填,待充填体达到设计强度后再进行二步骤矿房回采,在此种开采方式下,若矿岩条件比较差且钻爆参数不合理,不仅会导致矿房回采后采场边帮轮廓成形效果差、超欠挖现象严重以及矿石损失率与贫化率较大,而且爆破振动有害效应比较大,充填体损伤垮塌严重,恶化了采场作业条件,严重制约了矿山机械化、规模化开采。为解决此类问题,以某地下矿山为例,利用高精度数码电子雷管的起爆特性,开展了一步骤回采下向孔预裂爆破技术研究与现场试验。结果表明:①采用数码电子雷管预控界面爆破试验方案后,采场边帮预控界面清晰可见,半壁孔痕率能达到60%以上,超欠挖量也可以控制在20 cm以内,为二步骤矿房回采创造了有利条件;②爆破振动峰值大幅降低,爆区附近的充填体得到有效保护,垮塌现象大幅减少;③避免了裸露的导爆索在爆炸过程中产生的噪声和冲击波对爆破作业人员产生危害,有效保护了爆破作业人员身心健康,工作环境得到明显改善;④民爆物品消耗量降低了0.46元/m^(3),有效降低了爆破成本,经济效益显著。上述研究成果可为类似矿山提供借鉴。

关键词：地下矿山矿山爆破数码电子雷管预裂爆破围岩控制

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基于机器视觉的化工多相液态界面智能检测

科技和产业 2024年第11期24卷 229-237页

作者：钱先锋薛艺淳丁蓓杨诚吴勇中钢集团马鞍山矿山研究院中钢矿院(马鞍山)智能应急科技有限公司安徽马鞍山243000

为解决化工生产过程中多相液体界面接触式检测的难题,研究一种基于机器视觉的智能界面检测系统,可实现多相液体界面的外置非接触式检测,并研究界面检测算法的改进及数据集的构建。结果表明,系统的检测误差率仅为5.3%,模型精度达到86.3%... 详细信息

为解决化工生产过程中多相液体界面接触式检测的难题,研究一种基于机器视觉的智能界面检测系统,可实现多相液体界面的外置非接触式检测,并研究界面检测算法的改进及数据集的构建。结果表明,系统的检测误差率仅为5.3%,模型精度达到86.3%,满足了工业应用的精确度要求和实时检测效果,且模型权重文件大小仅为13.6 MB,可在边缘计算设备上部署,在技术上具备了实时、精确、高效的特点,成功地为化工生产中的多相液体分液问题提供了创新的解决途径。

关键词：界面检测机器视觉目标检测 YOLOv5 非接触式检测

不同加载速率下煤体表面变形特性及能量演化特征研究

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煤矿安全 2024年第8期55卷 116-123页

作者：金鹏刘影冯俊军李世庚曲远方安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000

通过数字散斑技术(digital image correlation,DIC)研究了不同加载速率下煤体表面应变场演化特征,分析了加载速率对表面变形场演化过程、变形局部化特征及表面变形能密度的影响规律。研究结果表明:加载速率越高,煤体最终破坏形态越充分... 详细信息

通过数字散斑技术(digital image correlation,DIC)研究了不同加载速率下煤体表面应变场演化特征,分析了加载速率对表面变形场演化过程、变形局部化特征及表面变形能密度的影响规律。研究结果表明:加载速率越高,煤体最终破坏形态越充分,煤体破坏模式也由剪切破坏过度为张性破坏;不同量级的加载速率影响了煤体的变形局部化时刻,加载速率越高,煤体变形局部化启动时间所占整体破坏时间的比重越大;加载速率越高,变形局部化前变形能密度增长趋势越明显,表面变形局部化区域能量积聚越多,变形局部化启动时刻应力越大。

关键词：加载速率煤体表面变形数字散斑技术变形能密度变形局部化

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某难选铁矿磁—重—浮联合选矿试验研究

金属矿山 2024年第7期 99-103页

作者：张斌陈雪张凛赛明雨陈洲中钢设备有限公司北京100000 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000

为确定某难选铁矿石的更高效开发利用工艺,基于矿石性质研究开展了详细的选矿工艺试验。结果表明:①矿石中主要有用成分铁品位为47.26%,铁主要分布于赤褐铁矿中,其次分布于磁铁矿中;主要杂质SiO_(2)含量为28.69%,有害成分S、P含量很低... 详细信息

为确定某难选铁矿石的更高效开发利用工艺,基于矿石性质研究开展了详细的选矿工艺试验。结果表明:①矿石中主要有用成分铁品位为47.26%,铁主要分布于赤褐铁矿中,其次分布于磁铁矿中;主要杂质SiO_(2)含量为28.69%,有害成分S、P含量很低。②矿石采用一段磨矿—弱磁选—强磁选—螺旋溜槽重选—二段磨矿—阳离子反浮选流程处理,获得了产率55.26%、铁品位65.32%、铁回收率76.86%的铁精矿,精矿品质达到了业主要求,可作为选厂技术改造的依据。

关键词：赤铁矿褐铁矿细粒级阶段磨矿反浮选