为研究深海多金属结核在垂直管道气力提升系统中不同气流量下的运动特性和气液固三相流的流场特性,采用CFD-DEM耦合方法对垂直管道气力提升系统内气-液-固三相流进行数值模拟。结果显示：随着气流量增大,颗粒群的平均局部体积分数减小、段塞流的出现频率先降低再升高、管内流体流速和颗粒群平均轴向速度增大;管内平均压降随着气流量增大而减小,随着颗粒群局部体积分数增大而增大。因此,可通过压降了解管道内颗粒局部体积分数的变化,从而判断段塞流,防止管道堵塞。

针对深海采矿车全局路径规划问题,提出融合快速扩展随机树(RRT)与人工势场法(APF)的改进算法。基于采矿车运动学模型,通过目标偏向策略优化RRT采样机制,引入自适应斥力系数改进势场函数,提升避障性能与目标可达性;并在两种不同工况下进行仿真验证。结果表明,工况1(复杂环境)中,RRT*-APF改进算法较RRT*算法搜索时间缩短73.1%、扩展节点数减少50.7%,路径长度从1542.35 m缩短至1486.16 m,更适用于复杂环境;工况２(简单环境)中,RRT-APF改进算法较传统RRT算法搜索时间缩短67.4%、扩展节点数减少52.6%,路径长度从973.58 m缩短至910.27 m,更适用于简单环境。

为了精准调控混装乳化炸药爆炸性能,系统考察了水相(硝酸铵/水)、油相(柴油/机油)、剪切速度以及敏化剂比例等参数对混装乳化炸药爆炸性能的影响,利用多元线性回归与通径分析方法建立了装药密度与爆速随各因素变化的量化关联模型。结果表明,适度提高硝酸铵含量(降低水含量)可显著提升爆速;增大油相中机油比例(减小柴油比例)能增强炸药整体能量输出。增大剪切速度可降低乳胶内相粒径,从而提高爆速;但敏化剂比例增大会减小爆速。通径分析结果显示,在调控乳化炸药爆速时,应重点关注敏化剂比例和硝酸铵含量,而在调整装药密度时需主要考虑敏化剂比例和剪切速度。

露天矿边坡稳定性评价指标具有差异性、随机性、模糊性,为克服传统方法在露天矿边坡稳定性评价中指标权重静态、相关性处理不足及指标差异的缺陷,通过改进可拓云模型,运用差异系数替代传统CRITIC法标准差,修正评价指标独立性系数,引入关联度矩阵计算动态权重,建立了多层次多变量的露天矿边坡稳定性动态评价模型,并依据该评价模型对某露天矿3个高陡边坡区域进行稳定性评价。结果表明,该露天矿3个边坡区域的安全等级界限值分别为3.38、3.23、3.37,置信度因子均小于0.05,安全等级均为III级,均属于基本稳定边坡。3个边坡区域的评价结果与刚体极限平衡法、可拓学理论及未确知测度理论结果基本吻合,验证了该模型的适用性与可靠性。

合理的轴向空气柱长度可以使相邻炮孔间形成贯通裂缝,同时孔壁不产生粉碎区,对预裂爆破具有重要作用。通过理论计算分析了孔壁初始冲击压力沿炮孔轴向的变化特征;针对巴润露天矿爆破工程,初步估算了预裂爆破合理的轴向空气柱长度,约为1.5 m,并采用数值模拟分析不同轴向空气柱长度下的爆破后应力变化趋势。结果表明：空气柱段孔壁初始压力沿炮孔轴线呈“U”形分布特征,空气柱中间位置处孔壁压力最小。轴向空气柱长度1.5~2.0 m时,数值模拟应力值回落至10 MPa左右时出现振荡,可满足岩石孔间裂缝起裂和扩展的要求。巴润采场工程实践表明,空气柱长度1.5 m时预裂爆破后坡面不平整度小于10 cm、半壁孔痕率大于85%、爆破振动合成速度为5.782 cm/s,各项指标较优。

针对新城金矿采场爆破进尺不足、炸药单耗过高等问题,开展基于岩体可爆性分级的精细化爆破技术研究。通过分析岩石单轴抗压强度、岩体完整性系数及岩石密度等指标,构建多参数融合的可爆性分级模型,提出修正的BQ指数公式,将岩体可爆性划分为5级。结果表明,新城金矿矿岩以Ⅲ级(中等可爆)和Ⅳ级(难爆)为主。基于分级结果,对中等可爆与难爆岩体分别进行爆破参数优化。工业试验表明,优化后采场进路炮孔利用率从87.3%提升至93.9%,超宽由17.5%降至1.25%,超高由25.0%降至3.3%,实现了光面爆破与围岩扰动精准控制。