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2018年度省科技奖励项目公示(矿山爆破破碎能量优化利用与应用示范)

 

 

 

 

根据《关于2018年度辽宁省科学技术奖提名工作的通知》的规定,现将辽宁科技大学拟提名参加2018年度辽宁省科技奖励评审的1个项目予以公示。

自即日起7日内,任何单位或个人对公示项目的创新性、先进性、实用性及推荐材料的真实性和项目主要完成人、主要完成单位及排序持有异议的,可以书面形式向辽宁科技大学提出,并提供必要的证明材料。为便于核实查证,确保实事求是、客观公正地处理异议,提出异议的单位或者个人应当表明真实身份,并提供联系方式。凡匿名异议和超出期限的异议,不予受理。

特此公示。

联系单位:辽宁科技大学

通讯地址:辽宁省鞍山市铁东区千山中路185号

联系电话:0412-5928161

 

附件:辽宁科技大学拟提名的2018年度省科技奖励项目

                       

 辽宁科技大学

                             2018年5月14日

 

 

2018年度省科技奖励申报项目公示

项目名称

矿山爆破破碎能量优化利用与应用示范

提名者

辽宁科技大学

提名意见

本项目对矿山爆破优化中炸药有效能量利用、炸药特性与岩石动态特征匹配及岩石在循环动荷载作用下累积损伤变化的研究,可从根本上解决能量释放与爆破破碎的关系优化这一技术难题,有效控制矿山爆破破碎与损伤,提出考虑岩石损伤程度在内的爆破参数优化方法,基于三维形貌扫描提取并计算三维彩色等高图上各像素点的坐标数据,提出评定岩石表面不规则几何体体积的理论方法,建立三维粗糙度参数Vp,该描述方法克服了粗糙度各向异性及不同方向上存在随机性的理论缺陷,更准确的还原岩石的微观形貌特征,最终形成指导岩石爆破破碎研究与设计的基础理论,提出了高效靠帮控制爆破技术,并应用于矿山爆破及矿石破碎生产实践,推动矿山实现节能降耗。创造了良好的经济和社会效益。2015年新增经济效益2982万元,2016年新增经济效益7821.3万元,2017年新增经济效益17321.5万元。

本项目取得了一系列技术创新成果,共获得7件发明专利授权,16件实用新型专利授权,发表论文26篇。

经中国爆破行业协会专家鉴定(评审),部分技术创新达到国际领先水平。

同意推荐《矿山爆破破碎能量优化利用与应用示范》申报辽宁省科学技术奖,对照辽宁省科学技术奖授奖条件,推荐该项目申报2018年度辽宁省科技进步一等奖。

项目简介

本项目属于矿业工程与爆炸力学学科交叉领域,项目针对爆破作用下岩石损伤变化过程、破碎能耗及碎块形态之间的匹配关系进行深入研究,结合理论分析,动态力学试验,数值模拟与现场试验等手段,创新了岩石损伤描述方法,得出了岩石损伤在不同炸药能量输出结构作用下的激活规律,探索岩石动态响应与爆炸与冲击能量之间的影响关系,有助于完善爆破破碎与损伤理论,建立以岩石损伤定量描述为基础的一套爆破设计、优化与效果监测技术。通过控制爆破破碎后碎块的损伤分布形态,减小无用爆炸能耗的作用,提高爆炸能量利用率,研究成果将进一步推动岩石爆破破碎理论的完善,提出针对具体岩石特性的以有效能耗为基础的破岩机理,并可在矿山领域进行普遍指导应用,具有重要的理论意义和应用前景,在矿岩爆破破碎、碎矿磨矿与边坡稳定性等方面均产生了巨大的经济效益与社会效益,降低矿山采选综合成本,推动了绿色矿山建设。

客观评价

本课题针对爆破作用下岩石损伤变化过程、破碎能耗及碎块形态之间的匹配关系特征,依托国家自然科学基金(51474123)、辽宁省自然科学基金(20170540456)、鞍山市科技项目(2015-3490)及鞍钢矿业多项科研计划,对矿山爆破优化中炸药有效能量利用及炸药特性与岩石动态特征匹配进行研究,取得了一系列成果:1)使用无边缘活动轮廓(Active Contour Without Edge,C-V)模型,基于岩石表面粗糙原理提出了冲击作用下岩石碎块损伤度的量化方法; 2)建立了冲击能量、岩石原始损伤和破碎形态、碎块内损伤之间关系的定量描述方法; 3)利用爆破应力波能量衰减特征描述爆破能量利用率,实现了根据爆破能量分布规律对爆破参数进行优化;4)建立定义动态强度增强因子作为冲击荷载下岩石强度增量指标,以矿岩纵波波降比对矿岩累积损伤程度进行定量描述,对爆破设计进行指导;5)提出基于三维粗糙度参数Vp的形貌描述方法,克服了粗糙度各向异性及不同方向上存在随机性的理论缺陷,更准确的还原岩石的微观形貌特征;6)研发了高效靠帮控制爆破技术,为露天矿山边坡维护工程、井下掘进工程提供可靠的技术方案。

推广应用情况

本项目研究进一步推动了岩石爆破破碎理论的完善,针对岩石损伤特征与最终破碎形态对爆炸能量的匹配关系,建立以有效破碎能耗为基础的岩石爆破破碎理论,2013年起,鞍钢集团矿业有限公司齐大山分公司、大孤山公司以及鞍千矿业有限责任公司开始对本项目中的部分研究成果进行推广应用。在节省穿孔米数、降低大块率与降低破碎能耗等方面获得了突出的经济效益。根据矿岩冲击试验所提供的破碎与损伤能耗规律,找出了爆炸能时密度与损伤破碎的内在关系,结合现场实践应用,通过对现场爆破地震监测数据进行分析,使用EEMD分析技术,优化了炸药与矿岩的匹配。本项目研究成果应用期间,通过对碎块损伤状态的控制,提高矿石内部损伤程度,降低了破碎磨矿环节的能耗,推进了矿山综合成本的优化。2015年新增经济效益2982万元,2016年新增经济效益7821.3万元,2017年新增经济效益17321.5万元。

本项目成功应用表明,该项科学技术成果在加强企业技术改造、推动企业节能降耗方面能够发挥重要作用,并能产生显著的社会和经济效益,随着我国经济建设的不断发展,该项技术将会得到更广泛的发展。

主要知识产权证明目录(不超过10件)

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

一种岩石与炸药匹配优选的爆破试验方法

中国

ZL201540551497.0

2017.01.08

2350214

鞍钢集团矿业有限公司

李传林

郭连军

王永增

张大宁

 

 

 

孟磊磊

有效

发明专利

炮孔爆破径向空气间隔装置

中国

ZL201110429953.6

2013.09.04

1266175

鞍钢集团矿业有限公司

徐连生

杨志富

有效

发明专利

一种露天台阶爆破控制爆堆前冲的爆破方法

中国

ZL201210461737.4

2014.11.16

1510647

鞍钢集团矿业有限公司

徐连生

杨志富

宫长亮

樊伟

有效

发明专利

易沉降炮孔爆破组合式间隔器

中国

ZL201110227825.3

2013.05.01

1190379

鞍钢集团矿业有限公司

徐连生

杨志富

有效

发明专利

炮孔爆破组合式间隔器

中国

ZL201110227829.1

2013.07.10

1230504

鞍钢集团矿业有限公司

徐连生

杨志富

有效

发明专利

用于矿山炮孔填渣的蟹钳式填塞装置

中国

ZL201210198533.6

2014.09.03

1475781

鞍钢集团矿业有限公司

徐连生

杨志富

有效

发明专利

预裂爆破炮孔药卷居中限位装置

中国

ZL201110277702.0

2013.04.17

1176259

鞍钢集团矿业有限公司

汪忠海

解治宇

崔喜权

王志忠

王永增

有效

实用新型

环保型双线性聚能不耦合炸药装药间隔器

中国

ZL201320717502.7

2014.06.11

3609071

 

鞍钢集团矿业有限公司

郭连军

伊志宣

张大宁

杨勇

李珂

李林

 徐鸿博

有效

实用新型专利

霍普金森压杆系统输出杆速度的测定装置

中国

ZL201520403151.1

2015.10.7

4657233

鞍钢集团矿业公司

李传林

郭连军

王永增

张大宁

解治宇

 

 

 

 

孟磊磊

有效

实用新型

一种环保型环向炸药装药间隔器

中国

ZL201120446888.3

2012.10.17

2466098

辽宁科技大学

郭连军

董丰德

张大宁

郑宝刚

费爱萍

赫艳秋

有效

完成人情况

摘自辽宁省科技进步奖提名书中“主要完成人情况表”中姓名、排名、行政职务、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目贡献。

1、邵安林,第一人,董事长,教授级高级工程师,鞍钢集团矿业有限公司,负责项目的整体工作,进行项目可行性研究、主持项目论证、确定计划、方案设计、组织施工、工程验收、主持工程实验,推进和协调项目的开展。

2、郭连军,第二人,副校长,教授,辽宁科技大学,负责项目的整体工作,进行项目可行性研究、起草立项材料、确定计划、方案设计、项目总结。

3、徐振洋,第三人,矿业工程学院系主任,副教授,辽宁科技大学,完成了项目推进指导,研发了高效靠帮爆破技术,提出了基于EEMD分析技术的爆破地震监测数据分析方法。

4、李传林,第四人,教授级高级工程师,鞍钢矿业集团有限公司,负责工业试验协调及技术推广,在爆破能耗利用率数据采集方面做了大量工作。

5、张大宁,第五人,教授,辽宁科技大学,负责试验方案执行,在岩石力学性质试验及现场工业试验方面作了大量工作。

6、王志忠,第六人,教授级高级工程师,鞍钢矿业集团有限公司,负责工业试验协调,在预裂爆破新技术研发中,做了大量工作。

7、于妍宁,第七人,讲师,辽宁科技大学,负责试验方案执行及数据处理分析,在岩石破碎能量耗散及扫描电镜数据分析方面作了大量工作。

8、刘殿军,第八人,高级工程师,鞍钢矿业集团有限公司,负责开展研究工作;协调各单位进行技术推广,组织处理工业现场出现的具体问题。

9、王永增,第九人,高级工程师,鞍钢矿业集团有限公司,负责项目的现场工业试验协调,参与进行项目可行性研究、起草立项材料、方案设计和实施。

10、徐连生,第十人,教授级高级工程,鞍钢矿业集团有限公司,负责项目阶段进度监督,在研发爆破新技术过程中做了大量推进工作。

11、栾丽华,第十一人,副教授,辽宁科技大学,负责工作数据模拟仿真分析,在高效靠帮控制爆破技术研发中,对不同装药结构爆破进行数据模拟,为工业试验参数调整提供了有力支撑。

完成单位

及创新推广贡献

1、鞍钢集团矿业有限公司。为项目的实施新立高效靠帮控制爆破技术研究矿石爆破破碎与损伤能耗规律研究两项公司级科研课题,为项目工业试验提供场地支持,为矿岩爆破破碎能耗有效利用率提供了数据支持。为建立了预裂爆破新技术研发试验区,对新技术的推广进行协调。

2、辽宁科技大学。组织团队参与完成了项目前期情况调研,完成了数据采集分析,进行室内试验、数据模拟等一系列工作:利用SHPB-SEM(霍普金森-电镜扫描方法)试验,采用不同作用形式的能量对矿岩进行冲击,从能量角度分析岩石损伤劣化与动态破碎特征,建立了冲击能量、岩石原始损伤和破碎形态、碎块内损伤之间关系的定量描述方法;建立了定义动态强度增强因子作为冲击荷载下岩石强度增量指标,以矿岩纵波波降比对矿岩累积损伤程度进行定量描述,有效指导了工业现场爆破设计参数优化;研发了高效靠帮控制爆破技术,为露天矿山边坡维护工程、井下掘进工程提供可靠的技术方案;提出基于三维粗糙度参数Vp的形貌描述方法,克服了粗糙度各向异性及不同方向上存在随机性的理论缺陷,更准确的还原岩石的微观形貌特征。参与完成项目的其他工作。

完成人合作关系说明

本项目由鞍钢集团矿业有限公司立项,鞍钢集团矿业有限公司与辽宁科技大学共同研究完成,由项目第一完成人邵安林制定总体研究方案,第二完成人郭连军制定技术方案,第一完成人与第二完成人担任项目组长,共同组织辽宁科技大学与鞍钢集矿业有限公司相关部门人员负责项目组织、管理、协调与应用推广方面的工作,辽宁科技人学负责具体内容研究与应用推广过程中的技术问题,完成人李传林等人在项目产业化过程中进行的发明和创新研究,是推动该公司发展成目前我国矿山爆破技术水平一流的重要原因,郭连军、徐振洋、张大宁等人以本项目研究内容为背景指导了18名研究生,负责项目的试验研究和理论研究,撰写了本项目相关的多篇文章。

双方由2011年8月1日起开始合作,公开成果体现在申报专利与论文发表,合作者排名按项目中实际贡献排名。完成人员排名与具体贞献均真实有效,由鞍钢集团矿业有限公司与辽宁科技大学共同商议确定,不存在争议,知识产权不存在纠纷。