摘要：目前地下厚大矿体开采方法主要采用嗣后充填法,研究爆破开采对围岩和充填体的动力学响应至关重要。为此,针对鞍本区域某厚大矿体空场嗣后充填法开采中面临的围岩—充填体损伤破坏和地表爆破振动控制安全问题,通过拉—压剪耦合爆破损伤力学模型数值模拟,开展了围岩—充填体损伤区空间分布规律研究,揭示了矿体与充填体的损伤区分布以及爆破震动波传播规律,为爆破参数优化设计提供理论支撑。研究结果表明:在采场生产爆破作用下,可将爆破损伤区划分为强扰动区(D=1.0)和弱扰动区(D<1.0),强扰动区深度均大于弱扰动区,整体分布随着深度呈现出非线性递减规律;充填体对爆破振动波的传播有明显地弱化机制,振动速度场总体呈现出非对称分布,地表监测质点峰值振动速度满足规范要求。

摘要：为研究径向应力梯度对隧道岩爆多元灾变信息响应特征的影响,采用自主设计的新型岩爆试验方法与应力路径,研究不同径向应力梯度下岩爆的灾变过程、碎块抛射、声发射信号特性及能量演化特征等多元信息。基于岩爆三维多晶离散元数值分析方法,研究多物理量响应的岩爆孕育演化全过程;探讨径向应力梯度对岩爆破坏的影响机制。研究结果表明:径向应力梯度为20/50/80 kPa/mm,岩样均发生不同剧烈程度的岩爆破坏,岩爆灾变过程为颗粒局部弹射、岩石劈裂成板、板折断裂成块和块片全面弹射。随着径向应力梯度增大,岩样破坏模式由拉伸破坏逐渐转变为剪切–拉伸破坏。岩爆的形成机制归纳为张拉破坏、剪切破坏及拉–剪复合破坏3个渐进过程。随着径向应力梯度的增加,岩样的RA-AF值分布范围及数量逐渐增多,且剪切裂纹区域的分布范围及数量逐渐增大。岩爆碎块多以粗、中和细粒为主,岩爆碎块宏观块体特征反映了岩石破碎程度,岩爆碎块的破碎程度随着径向应力梯度的增大而增大。不同径向应力梯度下,岩样的总能量转化速率>弹性应变能转化速率>耗散能转化速率,且弹性应变能转化率越高、耗散能转化率越低,致使岩爆发生的烈度等级越高;在岩爆能量演化过程中弹性应变能与耗散能存在明显的竞争演化机制。利用数值分析方法再现岩爆孕育演化全过程,亦能反映岩爆多元分区破坏特征。根据岩爆破坏特征可将岩爆划分为破裂剥离型与爆裂抛射型。

摘要：竖井作为矿山重要的生产设施,其稳定性决定了矿山正常生产与人员安全。受资源量日渐枯竭影响,为了保证矿山产能顺利过渡,对某金矿竖井保安矿柱内的高品位矿体进行了残矿回收可行性研究。针对复杂采空区周边的残矿回收问题,融合工程经验法与相似材料试验,提出了一种保安矿柱回采评价方法。该方法通过Mathews稳定图对采场结构参数进行了初步设计,再利用室内相似材料试验模拟开挖过程,通过相似材料的变形与破裂对参数取值合理性进行研究,最终提出保安矿柱内矿体回收方案与采场结构参数。以该矿主竖井保安矿柱内残矿回收为研究背景,利用所提方法进行了回采过程模拟,在满足生产安全与岩层沉降控制标准的前提下,确定了在保安矿柱内采场与现有采空区之间留设10 m宽间柱的回收方案。所提方法与研究结果不仅为该矿竖井保安矿柱内的残矿回收提供了理论支撑,还为其他同类型矿山的残矿回收提供了参考。

摘要：爆破产生的爆堆大块率问题一直以来都影响着矿山的生产效益.利用机器学习机制中集成学习思想实现大块率预测.以满洲里乌山铜矿实际采集的36组实测数据为例,整理形成10种特征数据.通过给定参数循环训练调优,再用交叉验证网格搜索的方法进行模型二次调优,并对比调优实现后模型与随机森林法、XGBoost模型、LightGBM模型和CatBoost模型进行效果对比.结果表明,经过两轮调优后的CatBoost模型预测效果明显高于其他几种模型,R~2准确度可达98.83%,证明了两轮调优后CatBoost模型具有较高的预测水平,验证了该方法在大块率预测研究中的可行性,为爆破参数设计和大块率优化分析提供了可靠的参考.

摘要：基于茂木式岩石真三轴试验原理,介绍真三轴试验机设计中的岩石体积变形测量、端部摩擦效应、应力空白角效应以及真三轴条件下的峰后行为捕捉关键试验技术。此试验系统具有高刚度、大吨位及高响应等特点,能获得真三轴条件下多种硬岩的全应力–应变曲线。同时,利用该试验系统,对不同减摩方案下的摩擦系数进行测试,并评估端部摩擦效应对岩石变形的影响。结果表明:硬脂酸和凡士林混合物具有较好的减摩效果,真三轴试验中,建议采用此减摩方案。端部摩擦往往造成岩石变形的不均匀分布,且对岩石的变形模量和强度有所提高。

摘要：针对思山岭铁矿深埋厚大矿体所采用的阶段矿房嗣后充填采矿法的结构参数优化问题,基于正交试验方法设计了16种模拟方案,运用FLAC3D进行数值计算,建立了表征采场结构参数的5个因素与表征采场稳定性的8项指标之间的对应关系。将得到的16组对应关系作为SOM模型的输入数据集,经过无监督的竞争学习,建立SOM模型。基于所建立的SOM模型,完成了扩展方案的正向预测、结构参数反向预测以及影响采场稳定性的主因素分析等工作。研究结果表明:采场长度对采场稳定性影响最大,采场高度次之,其他因素影响相对较小。适合思山岭深埋矿体采矿方法的最佳采场参数为:段高100 m,采场长50 m,矿房和矿柱宽度15 m,尾砂充填。

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：结合焦家金矿的矿床地质条件与开采工艺,设计了4种回采方案,建立了矿体三维模型,进行模拟计算分析。通过对4种开采方案的变形、应力与塑性区的综合比较发现:在矿体上盘较为破碎的情况下,4种开采方案的顶板变形量相差不多,难以对4种开采方案进行优化评价。从控制矿体顶板应力与降低塑性区体积出发,正三角开采方案较为合适。结合巷道开挖后围岩的应力分布状态,通过运用数理统计的方法,研究分析了采场施工行为对波速的影响。根据超声波速度变异性,建立了基于岩体波速变异性的动态调控方法。从试验数据和采场实际数据分析可知,随着进路的回采,波速频率特性变低,塑性松动区的范围在扩大,围岩稳定性降低,逐渐呈失稳状态。通过在回采过程中引入调控手段,试验采场稳定性良好,从而为回采方案调控提供了一条新途径。

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。