摘要：依托金厂沟梁金矿中深孔落矿工业实验,开展急倾斜薄矿脉中深孔落矿爆破参数优化研究。基于非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA开展多种方案的数值模拟,分析了不同爆破参数下窄矿脉爆破应力场分布特征和窄矿脉爆破夹制作用下爆破裂隙区域的形成过程。计算结果表明,抵抗线在0.8~1.2m范围内,相同孔距下自由面中心位置有效应力峰值随着抵抗线增大呈现衰减趋势;孔距在0.9~1.6 m范围内,相同抵抗线应力峰值随孔距增大而增大,孔距增大的同时,上下盘围岩损失程度也随之增大。选择孔网面积作为衡量依据,随炮孔密集系数增大,有效应力增量减缓,密集系数超过1.5后,矿石损失贫化加剧。综合各方案模拟结果,1.0m×1.4m为最优的爆破参数。将优化结果用于现场实验,爆破后采用三维激光扫描系统进行评估,实测爆区体积为设计体积的91.8%,爆破并未导致矿体上下盘围岩垮落,爆破效果良好。

摘要：炸药使用受到严格管控,限制了岩石等脆性材料在爆炸动载荷下破坏机理的研究。为了建立安全有效模拟炸药爆炸动载荷的实验手段,进而深入精细开展岩石等脆性材料在爆炸冲击载荷作用下的破坏机理等研究,提出了利用金属丝电爆炸模拟炸药爆炸进行破碎岩石与脆性材料的实验方法。设计并开展了金属丝电爆炸模拟球状药包和柱状药包破碎水泥砂浆试件实验,论述了试件模型的制作方法与实验流程。采用高速相机拍摄试件表面裂纹的形成与扩展过程,采用罗氏线圈测量金属丝电爆炸过程电流。研究了充电电压对试件破坏过程与破坏效果的影响,对比分析了电爆炸载荷与炸药爆炸载荷的异同点,以及金属丝电爆炸实验方法的优势。结果表明:随着充电电压升高,金属丝电爆炸的峰值电流越大,但是上升沿时间不变;金属丝电爆炸可有效破碎岩石类脆性材料,是模拟炸药爆炸破碎岩石类脆性材料的有效方法,具有安全、无污染、能量可控、使用方便、可重复性高等优势;在模拟球状药包与柱状药包爆破实验中,随着电压逐渐增大,试件表面裂纹出现的时间越早、数量越多,破碎块度越小;与炸药爆炸相比,金属丝电爆炸以冲击波作用为主,气体的作用可忽略不计;在电压为50 kV(能量5.0 kJ)条件下,直径0.4 mm、长100 mm的直线型铜丝电爆炸峰值压力约为49.05 GPa;金属丝具有细长的特点,通过改变电极直径与金属丝的长径比,可开展与现场爆破参数高度几何相似的小型化的球状与柱状药包爆破模型实验。

摘要：为了研究应力波加载速率对岩石破碎与能量利用效率的影响,利用杆件纵向撞击面局部变形的非线性模型设计了5种不同曲率半径的锤头,获得了非等入射能与等入射能条件下不同加载速率的入射应力波,并对红砂岩进行了冲击试验.结果表明:随着应力波加载速率的增大,砂岩试样破碎块度的分形维数呈近似线性增长关系.在加载速率相同的情况下,砂岩试样破碎块度的分形维数随入射能的增大而增大.随着入射应力波加载速率的增加,破碎能耗密度增大.在加载速率相同的情况下,入射能越大岩石破碎能耗密度越大.在非等入射能条件下,岩石破碎过程中的能量利用率随着入射能的增大呈明显的下降趋势.实际生产中最优的应力波形必须综合考虑破岩效果和能量利用率等因素.

摘要：随着能源的日益紧缺,页岩气开采尤为迫切。页岩致密低渗,为提高产量必须利用增产措施提高储层渗透率。酸化预处理可有效改善岩石孔隙结构,增强孔隙的连通性,进而提高页岩渗透率及产气量。本试验采用质量分数3%氢氟酸和10%盐酸的混合酸对湖南牛蹄塘组页岩样品进行了酸化浸泡处理,通过超景深显微镜观察了不同酸化时长下页岩层理、裂隙和孔隙结构特征的演化规律,统计了页岩孔隙直径、频次、频率及孔隙度随时间的变化趋势,分析了酸化对页岩内部气体流动的影响。实验结果表明:①牛蹄塘组页岩中的脆性矿物沿层理发育,酸化处理后长石及石英矿物强烈溶蚀,可形成沿层理发育的裂隙;②随酸化时长增加,页岩表面石英、长石的出露面积先增大后减小,酸化后期,脆性矿物与周围矿物间孔隙明显增加,孔隙向深部腐蚀且呈现连通的趋势;③根据不同酸化时长页岩孔隙统计特征可见酸化分为两阶段:酸化初期为产生新生小孔阶段,酸化后期孔隙增大阶段;④酸化使页岩原始致密的单一孔隙结构转变为裂隙和孔隙并存的双重介质结构。孔隙度随酸化时间的增加呈先提高后降低的趋势,现场生产中应综合考虑储层特性和酸岩反应,设计最优作用时间。

摘要：以焦家金矿试验采场为工程依托,开展缓倾斜中厚破碎矿体采场稳定性分析.通过对焦家金矿-390 m中段试验采场的工程地质调查、矿岩力学性质试验,获得了表征矿山岩体工程质量的多种指标;应用岩石质量Q分级和RMR分级系统,对试验采场岩体稳定性进行评价分析;基于修正的Mathews稳定图法和临界跨度设计法,对采场暴露面尺寸和最大跨度进行优化.分析认为,当回采进路跨度小于8 m时即可保证采场的稳定性.将所得到的结果应用于现场工业试验,现场采用暴露面尺寸为7.5 m×15 m的进路进行回采,采用现场观测的手段进行回采过程的监测.结果表明,在回采过程中进路的顶板及围岩并未发生垮落及剥落现象,采场围岩稳定性良好.

摘要：黑沟矿区露天台阶爆破采用连续装药结构,爆破后大块率高,二次破碎工作量大,严重影响矿山后续铲装作业效率。基于爆破模拟软件JKSimBlast中露天开采2DBench模块,开展露天爆破装药结构优化研究。选择常用空气间隔器作为间隔材料,保持炮孔深度17.5 m和装药长度10 m不变,以空气间隔器长度、中间间隔位置为研究对象,以大块率为评价指标,设计两因素五水平共计25组全因素组合实验。模拟结果表明空气间隔长度相同时随着间隔位置下移,爆破大块率先减小后又增大,存在一个最佳间隔位置。间隔位置相同时随间隔长度增大大块率先减小后增大,进而确定最佳间隔长度2 m与最佳间隔位置距离孔口11.5 m。最后,基于优化结构在5个不同爆破区域开展现场工业试验,选取区域3优化前后爆堆照片作为参考组,利用Split-Desktop爆破分析软件进行数据处理,得到5个区域优化前后大块率并进行比对,结果显示优化后的装药结构爆破后大块率平均降低9.24%,优化后的间隔装药结构有效改善爆破效果,为露天矿装药结构选择和优化提供有益借鉴。

摘要：为了调查抚顺红透山深部采场围岩体片麻岩的力学性能,以进一步探究该采场出现的轻微岩爆和时效性变形失稳机制,地质岩芯被加工成标准三轴试样,采用Rockman207硬岩三轴仪对其进行破坏全过程三轴试验、常偏应力卸围压破坏试验和蠕变试验。试验结果表明:由于受片麻理结构影响,试样的波速–密度–强度关联性不强,单轴和三轴强度离散性大;峰后破坏行为在40 MPa围压以内表现明显的硬岩脆性破坏特点,具有诱发岩爆的可能性;常偏应力卸围压应力路径下的强度比常规应力路径下的强度偏低,卸荷中有明显的塑性变形,预示着卸荷路径可能消耗能量,影响岩爆发生;蠕变试验发现,在低应力水平下没有蠕变变形出现,高应力水平下在典型的加速流变破坏前出现了阶跃型变形,试样破坏模式和矿山深部采场出现的时效性片帮在破坏形态上具有相似性。

摘要：为了研究地下金属矿山高温?高湿?多尘复杂环境对采空区三维激光探测精度的影响,研发采空区复杂环境模拟装置,设计64组正交试验方案,分析温度、相对湿度和粉尘质量浓度对探测误差的影响并进行修正。为进一步量化探测误差,建立BP神经网络预测模型,并应用于某铅锌矿采空区的探测中。研究结果表明:随相对湿度升高,点云平均误差比呈“S”型曲线增长,当相对湿度介于75.0%~85.0%时,增长速率明显加快;随粉尘质量浓度增大,点云平均误差比以40 mg/m3和100 mg/m3为节点呈三段式线性增长,当粉尘质量浓度介于40~100 mg/m3时,增长速率最快,当粉尘质量浓度大于100 mg/m3时,增长速率次之,当粉尘质量浓度小于40 mg/m3时,增长速率最低;温度对点云平均误差比影响较小。模型预测值与实测值的平均相对误差为1.80%,校正决定系数为0.993;修正后的采空区边界标高、体积和顶板暴露面积等参数更加符合实际情况。

摘要：井筒围岩松动圈的测定对于围岩稳定性分析和支护设计十分重要,为探索深井围岩松动圈测定和楔形体识别技术,以纱岭金矿在建主井-1400m井段为背景,采用声波测井法对井筒围岩松动圈进行测定;基于工程地质调查获取井筒围岩节理裂隙信息,采用Dips分析软件确定围岩优势节理组,应用Unwedge对围岩主要楔形体进行识别,获取各楔形体的几何参数,并进行稳定性分析。结果表明,该井段围岩松动圈范围为0.8~2.8m,围岩中存在3组优势节理,楔形体整体安全系数较高,掉落风险较小。研究结果可为纱岭主井支护设计和支护参数优化提供参考,并可对深井围岩松动圈测定和不稳定块体识别提供借鉴。

摘要：针对高应力环境下的深埋厚大矿体,开展安全高效回采顺序设计及优化研究,基于产能、技术和经济指标要求,提出了5种合理的矿房回采顺序和4种矿柱回收顺序,并利用FLAC3D进行数值计算分析.计算结果表明:在回采矿房的5种合理方案中,先开采1#,5#,9#,16#,12#矿房,后开采3#,7#,10#,14#,18#矿房的"大间隔分散布置"的方案,应力集中程度最低,位移变化最小,采场安全性最高,即为矿房的最优回采顺序;在回收矿柱的4种合理方案中,先回收2#,6#,11#,15#矿柱,后回收4#,8#,13#,17#矿柱的方案,应力集中程度最低,采场安全性最高,为最优回采顺序.比较不同方案的应力分布规律和顶板位移变化规律,可以看出,盘区内采场回采后,压应力向盘区中央的矿柱迁移,在盘区内间柱处产生应力集中区,易导致间柱内采准巷道发生变形及顶板垮落现象,需加强支护工作.