爆破振动对巷道围岩损伤破坏的研究

为了探究巷道围岩在多次爆破振动下围岩累积损伤的现象,以淮北信湖矿某掘进巷道为研究对象,测定了多个掘进循环下爆破振动对围岩松动圈的影响,同时利用地质雷达对围岩进行无损探测。测试结果说明:在循环爆破振动冲击波的反复作用下,围岩松动圈在增大,说明损伤程度在不断增加;但随着掘进面的推进,保留岩体的损伤最终会达到一种稳定状态,且距离爆心距远区的围岩所受的影响很小。     

某矿爆破作用下台阶岩体损伤区测定试验

露天矿台阶爆破对于爆区后侧岩体具有极强扰动,会诱发岩体内次生节理产生与原生节理开裂贯通,对于台阶稳定性与爆破参数设计具有显著影响。结合乌努格吐山露天铜钼矿的爆破开采,利用钻孔摄像技术观测爆破前后岩体裂隙发育程度,确定孔壁节理随爆距增加其演化特征规律;利用爆破振动监测设备获取露天台阶爆破区域后方振动波的传递与衰减规律。现场测试结果发现,随着爆距增加,岩体裂隙倾角由近水平向竖向发育,岩体内部裂隙发育程度也逐级递减,爆破波在岩体内的振幅逐渐衰减。综合岩体微观与宏观的测试结果,并参考我国爆破振动安全标准,确定乌努格吐山露天铜钼矿台阶爆破时后方损伤区大致距爆点12～16 m,结果为后续边坡稳定性分析与爆破参数优化提供了基础数据。     

深部节理化岩体巷道开挖稳定性分析

为了研究深部节理化岩体巷道分步开挖的稳定性问题,以新城金矿-1080 m中段巷道为工程背景,建立离散元三维数值模型,分析了巷道开挖对节理化岩体塑性区和位移的影响情况。结果表明：开挖会造成节理化岩体超前2.0 m处产生塑性区,与非节理化岩体相比,节理化岩体掘进巷道时,受扰动岩体的超前影响范围大于2.0m;巷道各处岩体的位移随开挖的推进逐渐增长,其增长幅度在掘进工作面刚开挖通过时最大,通过之后次之,通过之前最小。     

爆破振动对白云鄂博西矿边坡稳定性的影响

通过对靠界爆破振动进行测试,研究不同地质条件、不同爆破形式下,爆破振动在岩体中的衰减规律,了解爆破振动对岩体的伤害程度,得出按目前白云鄂博西矿生产爆破的方式,最大段起爆药量在不同边坡分区对应的最小安全距离及爆破振动波延时间,并提出在靠界爆破时采用预裂爆破技术,可将爆破振动对边坡岩体的破坏降到最小。     

基于PPV安全判据的顶板弱化爆破参数优化设计

针对综采工作面高地应力坚硬顶板弱化问题,以祁东矿3245工作面为工程背景,通过LS-DYNA模拟得到了初始地应力20MPa、侧向压力系数为0.5时顶板岩体中爆炸应力波和爆破振动的时间历程曲线,研究了峰值应力与振速随爆心距的衰减规律。通过引入初始应力修正系数对PPV安全判据得出的裂隙区半径进行修正,最终结果表明最大炮孔间距小于13.4m时顶板岩石的爆破损伤效果较好,现场应用对研究结论的合理性进行了验证,可为类似工程爆破的参数设计提供参考。     

深部高应力下不同巷道掘进速率对围岩稳定性的影响

研究了不同加卸荷速率条件下岩石破坏特性及其蠕变性质, 结果表明, 加卸荷速率越大, 岩体的强度越大, 蠕变越小。同时以金川二矿区巷道掘进工作面的工程地质情况及生产技术条件为背景, 研究了掘进速度对巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明: 掘进扰动在工作面前方和巷道周围尤其在四个角点位置引起围岩破坏, 随着掘进速率的增加, 破坏区体积减小; 岩体开挖卸载导致掘进工作面前方及两帮形成耳状应力集中区, 随着推进速度的加快, 掘进工作面前方应力区向工作面移动, 围岩应力及应力区面积均减小; 掘进扰动引起围岩的位移变形, 最大位移发生在巷道顶底部, 随着掘进速率的增加, 围岩的位移减小。现场生产时适当加快工作面掘进速率, 有利于保持巷道的稳定及改善巷道维护状态。     

安顺煤矿煤岩电磁辐射测试技术研究

随安顺煤矿开采深度的加深,工作面回采时异常动力灾害发生的危险性显著提高。为防范灾害事故,可基于煤岩受载破坏过程电磁辐射强度与煤岩破坏的相关性,采用电磁辐射仪测试煤岩体的损伤破坏状态,对煤岩体动力灾害事故危险性进行预测,通过设置三采区轨道下山、四采区轨道风门0～300 m处为对照组,对四采区轨道、回风、胶带三条下山掘进巷道进行煤岩电磁辐射测试,并对其监测数据进行规律分析。研究结果表明：掘进作业严重影响巷道内应力分布与煤岩破坏状态,靠近掘进点的部位所受应力扰动更为明显,掘进较深、支护稳定的巷道所受影响较小;巷道危险区的煤岩电磁辐射强度相对较高;存在断层时,断层周围电磁辐射信号较强;掘进煤巷的应力受扰动情况比岩巷更加稳定,且所受应力普遍较小。     

工作面爆破振动对硐室稳定性的影响

为合理有效地控制和确定安全条件下爆破采煤工艺的爆破炸药量，必须通过井下测振的方式进行测试与评价.结合井下工作面采矿爆破振动测试数据，阐述了振动测试的方法及数据分析过程，针对工作面地质条件获得了采矿爆破对巷道及构筑物的振动衰减规律和频率影响特征，并进一步建立了爆心至保护巷道间距条件下所容许的段最大药量公式，为矿井煤炭安全高效开采提供了可靠的基础资料.     

近煤层岩巷掘进中防治煤与瓦斯突出技术研究

为了保证近煤层岩巷的安全快速掘进,采用FLAC2D分别对煤层距巷道底板5,10 m时的情况进行了数值模拟,研究了近煤层岩巷掘进工作面前方岩层、煤层的应力分布规律,结果表明:煤层距巷道底板5 m时,前方5~20 m为煤层应力集中区;煤层距巷道底板10 m时,其应力集中区在10~25 m,其应力峰值处在煤层距巷道底板5 m时的集中应力区与原始应力区的交界处。根据煤层应力集中区情况,建议煤层距巷道底板5 m时必需采取防突措施,防突长度为掘进工作面前方20 m,并进行了合理的钻孔设计。     

爆破对软岩巷道松动范围影响的测试与分析

针对巷道掘进爆破施工药量日益增大,促进了岩体内裂隙的扩展,使巷道围岩松动圈增大。根据现场施工实际,对爆破前后围岩的松动圈半径进行测试,分析了巷道掘进爆破施工对巷道松动范围扩展的影响。分析结果表明:研究巷道稳定后的松动圈半径在1.8 m左右,其中爆破振动的影响约占10%,爆破动载对松动圈影响的范围在25～30 m;通过调整支护参数,增加锚杆长度,提高了支护的安全可靠性。最后从爆破参数和装药结构2个方面提出了降低巷道掘进爆破动载强度的措施。     

露天矿边坡爆破对既有隧道的影响分析

针对某露天矿边坡爆破开挖工程对山体内邻近既有隧道的影响问题,依据有关规范及参考国内类似工程的经验,确定该隧道围岩质点振动速度控制标准为20 cm/s。对现场爆破荷载作用下隧道围岩质点振动进行了跟踪监测,提出了测点仪器安装方案,对隧道围岩质点振动衰减规律进行了分析,水平径向、水平切向和竖直向峰值振速衰减规律拟合系数均在0.85及以上,并及时反馈信息,优化爆破参数。结合数值分析,得到了隧道围岩振动速度与动应力分布规律,计算得到围岩质点振动峰值速度为19 cm/s,验证了预估药量的可靠性,为工程的顺利进行提供了安全保障。     

爆破荷载作用下空洞效应对围岩振动速度的影响

以某高速公路工程的隧道工程为依托,针对隧道爆破施工中空洞效应对围岩振动速度的影响问题,根据能量法和地震波传播规律推导出爆破荷载作用下已开挖区和未开挖区围岩振动速度计算公式,采用有限差分软件模拟不同荷载作用下围岩振动速度的变化规律,并验证了计算公式的准确性。结果表明,空洞效应下的围岩振动速度数值模拟计算结果和计算公式求解结果误差在6%以内; 爆破荷载0.8 MPa作用下,空洞效应影响较大的区域位于距掌子面8~12 m处的隧道拱顶处,距掌子面8 m处的开挖区与未开挖区隧道拱顶处的振动速度差值为2.23 cm/s,商值为1.21倍; 在一定荷载范围内,荷载越大,空洞效应对围岩振动速度影响越明显,已开挖区与未开挖区振动速度差值的峰值距掌子面越远。     

巷道围岩在爆破荷载下的反应谱特征研究

为探究巷道围岩在井下爆破动荷载下的动态响应规律,采用MATLAB对振动测试数据进行处理,将导出的振速、位移、绝对加速度反应谱以及绝对加速度标准反应谱进行深入研究。研究结果表明:爆心距为185m的速度反应谱在周期2s内出现的峰值数多于爆心距为86m,的速度反应谱峰值数,爆心距为185m出现的10Hz以下的谐波分量多于爆心距为86m出现的10Hz以下的谐波分量,爆破作用对爆心距为185m处围岩损伤影响更大;爆心距为185m、阻尼比为0.05时放大系数为1,容易导致围岩的破坏损伤。研究结果对巷道围岩的支护具有指导意义。     

The mitigation negative effect of tunnel-blasting-induced vibrations on constructed tunnel and buildings

Provided the results of a research conducted to investigate the relationships between the empirical vibration attenuation equation of Peak Particle Velocity (PPV) and the Scaled Charge (SC) through testing the blasting-induced vibrations on the spot of Wanshishan tunnel based on 96 vibration recordings. It is found that the maximum charge amount per delay in Wanshishan tunnel excavating is determined by the buildings on the surface and the constructed tunnel nearby. Considering that the repeated blast loading in tunnel blasting caused accumulative effects of damage on buildings, comfortable threshold damage limits of PPV to maintain buildings safety was given. Dynamic Stress Ratio (DSR) was adopted to study the stability of constructed tunnel on the action of blasting induced vibrations. The method to determine specific maximum charge amount per delay in Wanshishan tunnel excavation was given. It is proved that the findings in this study are very effective to control the negative effects of blasting-induced vibrations on buildings on the surface and constructed tunnel nearby.     

隧道爆破开挖震动效应的数值模拟

以某工程隧道为例, 基于FLAC^3D软件对隧道爆破开挖引起的地表震动效应进行了数值模拟, 得出在隧道爆破开挖影响区一定范围内已开挖区域地表质点震动速度是未开挖区域地表质点震动速度的2~5倍, 且两者的衰减规律完全不一样。在距掌子面水平距离为5~25 m的范围内, 隧道爆破开挖存在明显的空洞效应, 若忽视爆破开挖空洞效应现象, 则不能确保施工过程中爆破震动的安全性。     

深孔松动爆破对巷道围岩稳定性的影响研究

许疃煤矿3222工作面采用深孔松动爆破技术过断层,通过现场实测数据分析了炮孔周围巷道围岩爆破振动衰减规律,建立了巷道松动圈受柱状装药爆破振动影响的力学模型,得出围岩动态松动圈半径的计算公式,并阐述了爆破的累积损伤效应,为巷道安全支护设计提供了依据.     

水胶炸药聚能光爆技术在岩巷施工中的研究与应用

鹤煤公司现光面爆破技术存在周边围岩超、欠挖仍较严重等问题，特别是在较软弱破碎岩石中，问题尤为突出，且存在着单位耗药量大、爆破震动和空气冲击波强度大、围岩超挖和损伤大等一系列问题。为了保证光爆效果，提高巷道施工单进水平，以鹤煤六矿31采区回风上山岩巷掘进工作面为工程背景，经过井下现场反复试验、摸索、修正、分析总结，对炮眼布置、炮眼角度以及装药结构、装药量进行重新设计及优化，采用水胶炸药聚能光爆技术。工程实践表明，水胶炸药聚能光爆技术提高了岩巷掘进速度，减弱了围岩震动速度，实现了“三提高，一保护”的作用。研究对类似的岩巷掘进工程具有借鉴意义。     

高寒地区矿山爆破振动对岩石边坡的响应特征分析

针对高寒地区爆破振动对岩石边坡响应特征的分析较少。为了研究高寒地区爆破振动衰减规律以及对边坡的响应特征，选取矿区岩石试件分别在-25℃和+20℃条件下进行了岩石波阻抗的测试试验；在6月至8月、11月至翌年1月分别对边坡展开了爆破振动监测试验，进而基于数值模拟手段，对比分析了岩石边坡在6月至8月、11月至翌年1月条件下的响应特征。研究结果表明，-25℃条件下的岩石试件波阻抗增大了28.5%；通过对边坡的爆破振动测试，揭示了11月至翌年1月的爆破振动峰值速度衰减特性；爆破荷载作用下，随着温度的降低，岩石边坡坡底部位的沉降位移呈增加趋势，主要是由于爆破振动衰减速率降低，延长了地震波对边坡的作用时间而造成了位移的增大，研究结果可为后期控制爆破振动对边坡的危害效应提供一定的指导意义。     

爆破振动作用下岩质边坡振动预测新模型#br#

台阶状地形爆破振动的放大与衰减效应是影响边坡及周围构筑物稳定性的重要因素。利用数值程序建立边坡模型，对其地形效应的产生及变化规律进行研究。试验结果表明：台阶状地形岩体表面质点振动速度分布存在明显的非线性放大与衰减效应，放大效应的变化特征与振动频率紧密相关，衰减效应与岩体夹制作用和振源距有关。岩体表面质点的竖直方向振动速度在较低振动频率时呈现出放大现象；台阶状地形条件下，振动频率增强了振动波的地形放大效应。结合萨道夫斯基公式，提出了影响爆破振动速度的高程放大因子和岩体夹制作用因子，完善了边坡地形振动预测方法，为工程爆破施工设计奠定基础。     

临空面数量对爆破振动特征的影响研究

通过河北丰宁抽水蓄能电站探洞中的逐孔爆破试验,对比了不同临空面条件下爆破诱发振动的差异,并采用SPH-FEM耦合方法分别对不同临空面条件下的单孔爆破破碎过程和爆破诱发振动进行了对比分析。研究结果表明,在岩体条件和单响药量相同的前提下,爆破开挖临空面显著影响峰值振动速度的大小,临空面越多,爆破诱发的峰值振动速度越低。爆破设计过程中需要考虑开挖临空面的影响,随着临空面数量增加,场地系数显著减小,衰减系数则变化不明显。