岩石爆破块度分布的分形与分维

应用分形几何理论研究了岩石爆破块度的分形特性，发现岩石的爆破块度分布具有良好的分形特性。建立了爆破块度分维数与爆破参数的关系。由此可进行岩石爆破参数的优化和爆破块度的预测。     

岩石爆破块度分布的分形结构

应用分形几何理论研究了岩石爆破块度的分形特性，发现岩石的爆破块度具有良好的分形结构。建立了爆破块度的分维数与爆破参数的关系。由此可进行岩石爆破后的块度估算，爆破块度的预报和爆破参数的优化。     

基于计算机视觉的爆破块度分布统计

爆破块度是评价矿山爆破效果的重要指标。传统的块度统计方法存在效率低、限制多等问题。基于计算机视觉的爆堆块度统计方法,具有高效、精确、灵活的优势。针对爆堆块度统计的计算机视觉识别问题,提出了一种结合Mask B-R-CNN和HSV变换的形态学优化的块度统计方法,并对实验室和鞍千矿业公司的矿山现场爆堆块度统计进行了验证。结果表明,与筛分法相比,基于计算机视觉的爆堆块度分布统计方法的误差小于3%,验证了该方法用于爆堆块度统计的可行性。矿山现场试验结果表明,与传统的矿岩区域提取方法相比,该方法提取矿岩区域更为精准,可应用于鞍千矿业公司的矿山现场;3个爆堆块度分布的累计概率曲线相似,大块率分别为4.21%、3.37%、3.12%,爆破效果较好。     

分形几何学在爆破块度统计中的应用

本文介绍了利用分形几何学的分维数表征岩石爆破破碎块度的统计意义,推导了分维数的求解方法。在实验室条件下采用浇注的混凝土试件代替岩石进行爆破实验,然后应用提出的方法进行了分维数计算。认为分维数是评价岩石爆破块度分布的理想指标,对预期岩石块度的爆破参数设计具有指导作用。     

原地爆破浸出筑堆块度预测的神经网络方法研究

针对现有爆破块度预测模型存在的不足，应用神经网络理论，对原地爆破浸出爆破筑堆块度的预测进行了研究。根据原地爆破浸出工艺爆破筑堆的技术特点，构建了3层前馈型神经网络结构。基于国内外原地爆破浸出爆破筑堆工程实例，采用BP算法对网络进行了训练，建立了原地爆破浸出工艺爆破筑堆块度分布与其影响因素间的非线性映射关系。采用测试样本对模型进行了测试，结果表明：所建立的模型用于原地爆破浸出爆破筑堆块度的预测是可行的，模型精度是可靠的。     

露天矿层状岩体爆破抛掷方向及参数优化

为了优化爆破参数,探究了露天矿层状岩体倾向与爆破抛掷方向之间的关系。以黄麦岭露天矿山为例,进行现场单孔爆破漏斗试验,然后统计爆破后的大块和飞石,绘制爆破漏斗剖面图。最后进行孔网参数的正交试验研究,应用Split-desktop软件记录爆破后的块度分布,确定了最优方案。研究表明,当爆堆抛掷方向与岩层倾向垂直时爆破效果最好。矿石/易爆岩石以及难爆岩石的最优孔网参数分别为5.5 m×3.7 m,5 m×3.5 m。研究成果为露天矿中深孔台阶爆破提供了科学依据。     

用标准照片法评价爆堆块度

南非钢铁公司锡兴露天矿,由于岩石类型和可用炸药品种的不同,寻求与钢绳铲装载相匹配的最优穿爆参数甚为复杂。最近采用的爆堆块度测定法是通过对比各种爆破设计的爆破效果演变而来的。这种方法的基本原理与库兹-拉姆爆堆块度模型有关,故有     

节理裂隙岩石爆堆形状预测研究

爆堆形状是徇爆破效果的重要指标之一。作者充分考虑了运动岩块间的碰撞作用,采用Weibull模型预测了露天台阶爆破的爆堆形状,并通过小模型实验和理论值进行了对比,得出用Weibull分布曲线来模拟台阶爆破的爆堆形状具有很强的实用性,可为台阶爆破的参数设计更加合理提供理论依据的结论。     

基于爆破块度的地下金矿钻爆及铲装成本优化

某地下金矿目前已经进入开采阶段,为降低开采过程中钻爆和铲装成本,有必要对爆破块度级配进行优化研究,并得到较合理的上向扇形炮孔爆破块度,从而优化爆破参数。对某地下金矿目前正在爆破回采的不同采区进行铲装时的爆堆拍照,对相应爆破参数下的钻孔数量和炸药用量、铲运环节等成本资料进行收集,并运用Split-Desktop4.0软件,得到不同采区的钻爆与铲装成本与平均块度的关系公式,建立成本模型。成本模型结果显示：基于钻爆与铲装环节的某地下金矿经济合理爆破块度区间为21～24 cm,对应的主要爆破参数为：孔底距约1.9 m,排距约1.5 m,孔深5～14 m。研究结果节约了矿山的生产成本,提高了生产效率,为相关研究补充了理论依据。创新点：将计算机爆破块度分析软件,运用在矿山生产成本优化中,并以此为出发点,探究对应的合理爆破参数,为相关研究提供新思路。     

采场爆破块度分布对铲装运输工艺能耗影响

在资源开采的过程中,由于开采的主体工序能耗分配不合理、设备的能量利用率较低等原因导致矿山企业能耗过高。为此,以司家营矿山露天坑爆破块度为研究对象,进行二维矢量化分析处理,统计并分析采场爆破块度分布的规律,研究爆堆岩体的块度分布对于铲装、运输作业中能耗分布规律的影响。统计分析表明,爆堆块度对露天机械能耗的影响近似符合线性规律,块度越大,铲装和运输能耗越高,铲装和运输工作条件对工序能耗分布差异有较大影响。     

提高炮采工作面块碳率的微差爆破技术及安全措施

在分形几何理论和岩石细观损伤机理的基础上,通过改变不耦合系数、炸药单耗和填塞条件等参数,在实验室进行模拟爆破实验,以优化爆破参数和实现对爆破块度的控制和预测。针对永城煤电集团公司陈四楼煤矿三个炮采工作面的具体情况,对炮采工作面实施微差爆破技术,确定了软煤体、片帮和破碎顶板条件下合理的爆破参数,并提出了炮采工作面微差爆破的安全技术措施;在安全、高效的前提下,块碳率提高了6%～10%,单产增加18 8%。     

放顶煤开采爆破破碎硬顶煤研究

以大同坚硬煤层金属网下放顶煤和全厚一次放顶煤开采试验为原型 ,采用大煤样爆破实验方法 ,按垂直层理和平行层理模拟爆破 ,研究了装药不偶合系数Ke 和线装药密度对坚硬顶煤爆破块度的影响规律 ,提出了模型与原型炸药量的换算关系式 .应用分形理论初步分析了分形块度、表面裂隙分维与爆破能量密度的关系 ;探索了爆破法破碎坚硬顶煤的合理爆破及施工参数 ,并认为垂直层理爆破Ke<1 2 ,而平行层理爆破Ke>1 2 ,有利于提高顶煤体冒放性 .     

煤矸破碎粒度分布规律的分形特征试验研究

为寻找煤矸破碎粒度的分布规律,根据分形理论建立了煤矸破碎粒度分布的分形表达式,并与威布尔分布比较,寻找煤矸破碎特性指数、破碎程度参数、分形维数与各影响参数的关系。首先对不同杆数的滚筒进行煤矸破碎试验,根据实验结果选择合适的杆数,并对参数间的关系进行探讨;其次,对不同杆形的滚筒进行煤矸破碎实验,根据实验结果确定杆形对煤矸破碎粒度分布的影响;最后对不同地质条件下的煤矸进行破碎实验,研究不同硬度的煤矸对煤矸破碎粒度分布的影响。研究结果表明：杆数为6、杆形为三角杆的滚筒破碎效果最好。威布尔分布、分形分布均可表示煤矸破碎粒度的分布规律,但用分形分布表示煤矸破碎粒度的分布规律,能更好地表达煤矸破碎粒度的的分布规律,可以更好地指导生产。     

煤截割粒度分布规律的分形特征

为寻找煤粒度的分布规律,根据分形理论建立了煤粒度分布的分形表达式,以此为基础,在不同截割条件下进行试验研究,并与威布尔分布作比较,寻找煤破碎特性指数、破碎程度参数、分形维数与影响参数的关系.试验分为3部分：首先,对不同结构参数的截齿、滚筒进行截割试验,根据试验结果对比2种分布函数对煤粒度分布表达的合适性,并对参数间的关系进行探讨;其次,对不同抗压强度(1.43,1.97,2.48 MPa)的模拟煤进行截割试验,寻找2种分布函数与煤抗压强度的关系;最后,通过变化截割运动参数,研究切屑厚度对煤粒度分布的影响及各参数与切屑厚度的关系.研究结果表明：威布尔分布、分形分布均可表示煤粒度的分布规律,但威布尔分布中的煤破碎特性指数、破碎程度参数不能正确反应煤的破碎程度以及与各截割参数间的关系;而分形分布的分形维数可以正确表达煤的破碎程度,并与煤抗压强度、切屑厚度呈线性关系.     

煤粉碎粒度分布的分形模型

从自相似分形几何原理出发,建立了煤粉碎粒度分布的分形模型,得到了煤粉碎的分形粒度分布公式。结果表明:煤粉碎的粒度分布维数取决于煤粒的粉碎概率和粉碎相似比,影响煤粉碎粒度分布的因素有煤粉碎的粒度分布维数和煤粉碎后煤粒的最大粒径,煤粉碎的粒度分布维数反映了煤粉碎后煤粉颗粒群粒级的粗细程度。通过分形粒度分布与实际粒度分布的比较,验证了本模型的正确性,可用于指导工程实际。     

损伤岩体破碎块度分布的预测

就损伤岩体爆破破碎规律和块度分布预测的几个问题进行了分析研究。基于概率论推导出爆破块度分布分形维数的计算模型。并得了了与以往不同的一个结论为爆破块度分布的预测提供了理论上的依据。     

爆堆矿岩块度分布的计算机图像自动处理系统

对建立的计算机矿岩块度图像自动识别处理系统,引入了“双阈值亮点膨胀递减循环处理”技术进行图像二值化处理,在二值化技术的基础上对爆堆图像进行两次平滑去噪,运用拉普拉斯算子边缘检测法提取岩块边界。配合单一型链结区域增长法创造性地提出最小距分割法运用于区域分割。采用R-R函数对该处理结果进行了双对数回归分析,得到了爆堆矿岩块度分布结果。测试结果表明,系统具有较高的测试精度,误差一般不大于10%,能够满足实际应用要求,是一种具有很好发展前景的测试方法。     

基于分形理论的大直径深孔爆破块度分析

爆破块度作为爆破效果评估的重要因素,对于铲装运输等后续采矿工艺的开展具有极其重要的影响。基于凡口铅锌矿爆破块度优化的现场需要,对三种地下深孔爆破装药结构开展了爆破块度对比分析,运用分形理论研究了装药结构与爆破块度的关系。分析结果表明:分形维数与爆破块度呈现正相关关系,第一种装药结构最为合理,其爆破块度适中,爆破效果最好。研究成果为凡口铅锌矿爆破工艺优化提供了指导,为类似矿山生产实践提供了参考。     

坚硬厚煤层综放开采顶煤预爆破参数研究

通过室内爆破试验、分形理论分析、三维FLAC数值计算和相关工程对比 ,系统地研究了坚硬厚煤层综放开采时的顶煤预爆破技术 ,提出了合理的预爆破方案与参数 ,通过现场实施 ,将顶煤采出率提高了2 5 77%。同时运用拓扑理论分析了预爆破前后的顶煤块度分布。