测量验收在采掘工程中起着监督和指导作用,然而传统地下矿的爆破验收流程与方法均难以满足现代生产需求,进而影响到地下矿山开采的效率和质量。为提升地下矿山测量验收工作效率,以眼前山铁矿-213 m水平巷道为研究对象,探讨了一种基于高精度激光SLAM算法的新型测量验收方法,通过获取地下矿山开挖前后的巷道点云数据,为后续的数据分析与处理奠定基础。在数据处理过程中,采用点云去噪、ICP配准、点云分割和切片等一系列方法,建立了一套完整的地下矿山采掘工程测量验收流程。点云去噪技术能够有效去除数据中的噪声,提高数据的纯净度和可信度;ICP配准方法则通过迭代优化实现点云的精确对齐,确保了数据的高度一致性;点云分割和切片技术则为不规则爆堆体积的精准计算提供了有效的解决途径。基于本文研究成果,该方案显著提高了高精度激光SLAM测量验收方法的工作质量与效率,不仅能够为地下矿山开采过程中的施工质量提供保障,还为地下矿山爆破设计优化提供了重要的技术支撑。
合理的爆破施工方式是保证水封洞库稳定性和水封性的关键,在某水封洞库进行爆破地震波检测、声波探测,并结合HHT信号分析方法,通过EMD、EEMD分解方法对比、识别并弱化信号模态混叠效应以提高信号分析准确性,最后利用边际谱、瞬时能量谱、三维能量谱、围岩松动圈等评价不同爆破方案对水封洞库开挖爆破的影响。结果表明:EEMD-Hilbert分析方法可以一定程度上改善传统EMD分解带来的模态混叠问题,通过EEMD分解重构后的振速时程曲线更加平滑、可靠性更高;通过信号重构后的边际谱分析,发现双侧壁导坑法频带分布在200~380 Hz范围,单侧壁导坑法的频段范围更窄,集中在110~250 Hz之间,两组方案的低频能量均占比较少;双侧壁导坑法瞬时能量合值高于单侧壁导坑法,两组方案瞬时能量均主要集中在首段掏槽孔上,分别占总瞬时能量的41.67%和23.73%,单侧壁导坑法瞬时能量分布更为平均且较双侧壁导坑法更低;通过声波探测分析:双侧壁导坑法两侧拱腰松动圈范围约1.0~1.2 m,单侧壁导坑法扩挖面、导洞面松动圈范围分别为0.8 m、1.0~1.2 m。通过EEMD-Hilbert与声波探测联合分析可知,单侧壁导坑法相对更适合该洞库爆破施工。
精准、高效的爆炸物检测技术可实时监控爆破材料的存储、运输及使用环节,及时排查过期或不稳定爆炸物,通过痕量检测手段识别非法爆炸物残留,为安全生产监管和公共安全防范提供技术支撑,平衡工程效率与安全环保的双重需求。开发了基于银纳米簇(AgNCs)基底检测爆炸物的光纤拉曼传感器,将拉曼技术与光纤传感技术结合,实现爆炸物的高灵敏光谱检测与信号传输,用于高灵敏度检测痕量TNT。通过银-硫键修饰的4-氨基苯硫酚(4-ATP)处理的AgNCs基底作为TNT的捕获探针,TNT-4-ATP复合物的形成进一步增强了TNT的SERS信号,确定TNT的检测限(LOD)可达10-10 M。
旨在探讨工程爆破系统的风险管理体系建设,以实现对爆破活动全生命周期、全过程、全方位、全要素的质量、安全、环境与职业健康风险的系统化管理。立足于树立全面的质量、安全和环境意识,倡导运用系统工程的方法论,对工程爆破领域的风险进行深入剖析。文章遵循国际通行的ISO9000(质量管理体系)、ISO45000(职业健康安全管理体系)及ISO14000(环境管理体系)标准,构建了一套科学的风险管理框架,提出以“全链条设计、一体化实施”为原则,将标准、计量、检验检测和认证认可等技术手段相结合,形成工程爆破系统风险管理以PDCA(PLAN-DO-CHECK-ACT)循环为基础的风险管理模式。这一模式强调预防为主,通过持续改进,确保风险在可控范围内。文章进一步引入数字孪生技术,构建了工程爆破B-NQI(Blast-NQI基于风险的工程爆破质量、安全、环境与职业健康的数字化集成)系统,实现了风险信息的实时监控、预测、控制及决策支持,大大提升了工程爆破系统风险管理的效率和精准度。研究不仅丰富了工程爆破风险管理的理论体系,也为行业实践提供了可操作的工具和方法。通过构建B-NQI系统,有助于降低工程爆破过程中的各种风险,保障项目顺利进行,同时也为保障工人安全、保护环境提供了有力保障。
不锈钢06Cr18Ni11Ti与铸钢20Mn爆炸焊接复合板可用于高寒地区桥梁建造,为探究不锈钢06Cr18Ni11Ti与铸钢20Mn其焊接界面特征,使用两组不同焊接参数焊接不锈钢06Cr18Ni11Ti与铸钢20Mn。通过光学显微镜和扫描电镜分析焊接界面形态;对样品进行拉伸、弯曲试验以及硬度测试;利用扫描电镜对焊接材料的断口形貌进行分析。结果表明:在界面形态分析中,间隙10 mm的样品熔化层厚度大于间隙4 mm的样品熔化层。界面波纹越大,熔化层越厚。腐蚀铸钢20Mn一侧均观察到焊接界面富集奥氏体,间隙为4 mm的样品未观察到明显孪晶,间隙为10 mm的样品中观察到孪晶。拉伸试验结果表明:界面结合强度大于20Mn强度,间隙4 mm和间隙10 mm的样品均呈韧性断裂。在90°弯曲试验中,焊接界面均未出现分层和裂纹,表现出优异的抗弯性能。在硬度测试中,不锈钢06Cr18Ni11Ti和铸钢20Mn经过爆炸焊接后硬度分别大于各自的原材料硬度,越靠近焊接界面,硬度有着显著的提升,20Mn对加工硬化更加敏感,硬化效果就更加明显。在断口形貌分析中,间隙4 mm和间隙10 mm的样品断口均呈河流状。
为了控制隧道成型一般采用光面爆破,光面爆破需要控制线装药密度,常规做法采用空气间隔轴向不耦合装药,各段炸药需用导爆索连接。但导爆索使用量大,价格高昂,审批困难,且做不到装药均散性。目前隧道掘进周边孔在不使用导爆索时均采用底部集中装药结构,会产生严重超欠挖。为此设计了一种新型聚能管,这种新型聚能管结合了PVC半管和聚能罩,并增设了固定环,不仅能准确控制炸药用量,简化装药过程,还能保证整个装置的稳定性,且不受有水环境制约,确保能量的高效传送,有效控制了隧道超欠挖。为评价新型聚能管的爆破效果,首先通过殉爆试验验证在采用新型聚能管时,多节被发炸药在60 g药量下间隔30 cm可以稳定传爆,又通过数值模拟证明该新型聚能管切缝效果良好。新型聚能管在汾阳至石楼高速公路东山隧道进行了工程应用,实现线装药密度200 g/m无导爆索光面爆破,半孔留痕率达到90%,有效减少超欠挖,经济效益显著,具有较好的推广价值。
复合顶板具有多层不同岩性的分层,各分层厚度、矿物成分、波阻抗以及节理裂隙等存在显著差异,这常常导致预裂切缝孔装药结构与分层的物理力学性质不匹配,易造成硬岩分层无法预裂,软岩分层因过度消耗爆炸能量形成鸡窝状爆坑,预裂切缝难以沿炮孔全长有效贯通。为实现复合顶板均匀预裂,采用LS-DYNA软件分析了装药结构对复合顶板预裂效果的影响,在此基础上提出了复合顶板均散保压预裂爆破技术;通过开展现场试验,结合爆后对爆生裂隙发育情况的窥视评价,验证了该均散保压预裂爆破技术的可行性。研究结果表明:爆生气体由硬岩分层向软岩分层逃逸是造成复合顶板预裂爆炸能量利用不均的主要原因;复合顶板均散保压预裂爆破技术按照复合顶板分层结构将预裂孔分割成多个腔体,各分层具有独立的爆后保压腔体,满足了预裂各分层的爆炸能量需求,避免了炸药能量过度消耗在软岩分层,提高了硬岩分层预裂效果。
抵抗线作为爆破设计中的核心参数,与岩石的抛掷距离以及破碎程度都有着密切的关系,从而直接影响破碎效果以及最终的爆堆形状。由于水下爆破工程具有显著的复杂性,影响水下爆破效果的因素错综复杂,因此,探究抵抗线参数对水下台阶爆破的影响规律是必不可少的。通过设置不同抵抗线参数的水下台阶钻爆试验,并采用FLUENT-EDEM耦合方法对抵抗线为2 cm、4 cm、5 cm、6.5 cm四种情况下的爆破试验进行数值模拟,将试验与数值模拟相结合综合评估了抵抗线参数对水下台阶爆破效果的影响。结果表明:抵抗线参数增加初期,用于破碎岩石的有效能量占比增加,且爆破漏斗体积也进一步增大,但随着抵抗线的进一步增加,岩体单位体积所承担的爆炸能量反而降低,另外应力波反射作用强度也减弱了,因此爆破块度的不均匀性呈现出随抵抗线先减小后增大的规律。此外,数值计算能较好地对模型试验的爆破效果进行模拟且结果一致,说明运用FLUENT-EDEM流固耦合方法来探究水下台阶爆破块度破碎问题是切实可行的。
海域盾构施工中常遇到大粒径孤石和基岩凸起段,通常采用爆破法进行预处理,爆破预处理的效果是盾构机顺利通过的关键。依托厦门轨道交通2号线工程,综合考虑海域孤石和基岩凸起段的覆盖层条件、爆破块度控制指标及海洋生物安全控制标准,提出了一种盾构隧道孤石和基岩凸起段的精细化爆破预处理方法。具体步骤包括:爆破孔网参数设计;炸药单耗、单孔装药量、平均块度尺寸的计算;装药结构及爆破网路设计;爆破块度分布效果预测;考虑生态环境影响进一步优化爆破方案。现场应用结果表明:爆破预处理后的块度在30 cm以内,满足盾构机推进的块度尺寸要求;盾构机在爆破预处理段能够顺利掘进,与正常段推进参数基本相近。实现了海域盾构隧道孤石和基岩凸起段的精细化、生态化、高效化和安全化爆破施工。
钻爆法在隧洞开挖中得到广泛应用,通常采用光面爆破以达到成型质量要求,但在小断面隧洞中,特别是遇到不良地质条件时,受洞内钻孔条件及装药等限制,难以达到理想的轮廓控制爆破效果,从而影响围岩安全稳定,也会导致后期支护及衬砌成本增加。针对上述问题,依托小断面水工隧洞开展现场爆破试验,探究聚能水压爆破技术应用于不良地质小断面隧洞的爆破参数,利用三维激光扫描技术对轮廓开挖质量进行分析与评价,主要结论如下:(1)超欠挖检测结果表明,同种地质条件下,聚能爆破相对于常规爆破可降低超挖量与欠挖量分别为40.8%和54.2%;(2)通过不同炮孔布置方式下的爆破结果对比分析发现,在弧顶与边墙连接处可不布设孔,利用聚能效应控制成型,可减少拱肩处的超挖;(3)在Ⅳ类围岩的粉砂质泥岩和层状砂岩中,壁面平整度受爆破参数影响较小,主要由岩性决定,且层状砂岩相比粉砂质泥岩平整度可提高30%以上。综上所述,在小断面水工隧洞中合理应用聚能水压爆破技术,可有效提高光面爆破下的隧洞壁面成型效果。