红透山铜矿深部开采爆破振动测试及其波动特性分析

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作者吴钦正
来源东北大学资源与土木工程学院
出版年2017
摘要
目前,地下矿山破岩主要使用钻爆法。随着浅部资源的枯竭,国内许多矿山相继进入深部开采。相对于浅部,深部岩体面临着“三高一扰动”等问题。在深部环境中进行中深孔爆破开挖,极易引起冒顶、片帮、塌方等地质灾害,威胁巷道及硐室的稳定性。对深部环境下爆破振动波动特性进行研究,分析爆破振动速度和主振频率的衰减规律,对于矿山的安全生产具有重要意义。本文以红透山铜矿埋深超过1100m的47采场为工程背景,配合其生产开采开展爆破振动监测,分析所获得爆破振动信号的波动特性,研究深部环境中爆破振动传播规律,主要研究内容如下:(1)47采场采用的是多段微差爆破,对整段微差爆破振动信号分析时,只选取了某一时刻的峰值振速和主振频率进行分析,而忽略了其他段位,爆心距和爆破药量不能和采场爆破段位准确对应,为了提高分析的精确性,对多段微差爆破振动信号进行分段,运用经验公式分别对整段信号与分段信号振动速度进行回归分析,得到适用于红透山深部环境的爆破振动速度衰减经验公式。(2)采用量纲分析的方法,在选取炸药爆速、单段药量、爆心距、炸药单耗、地质条件作为影响因素的基础上,考虑炮孔密集系数、采场分段高度的影响,分别对整段和分段信号振动速度传播规律进行研究,获得振动速度衰减公式,并进行峰值振动速度预测,将预测结果与经验公式进行对比。(3)选取爆破振动主振频率的主要影响因素,运用量纲和谐原理,建立形式上与常用振动速度预测公式一致的主振频率衰减公式,研究主振频率的传播规律。(4)利用小波包技术,对爆破振动信号频带能量分布特征进行研究。结果表明,在一定爆破条件下,爆破振动强度受爆心距和爆破药量的影响很大,岩体条件的变化对频带能量分布也有影响,爆破振动主振频率随爆心距增大呈现向低频集中的趋势。信号能量集中在150Hz~300Hz之间。(5)以爆破振动安全判据为基础,得出一定爆破条件下最大允许振速,依据经验公式和量纲公式,进行最大单段药量控制、爆破安全距离选择。

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