基于小波变换的爆破振动信号不同频带能量分析

针对爆破振动信号持续时间短、突变性快的非平稳特征及振动信号三向传播特征,结合某露天矿逐孔爆破实测数据,利用小波分析技术,分析某点实测轴向、径向、垂向三向振动信号分频能量分布特征。研究结果表明：频带能量的最大值与质点峰值振速基本处于相同位置,总体成正比例关系,个别频带能量最大值并不处于峰值振速位置;逐孔起爆三向振动信号在不同频带能量分布不同,各向能量主要集中在250 Hz以内,250 Hz以后能量基本消失;由于周围建（构）筑物固有频率较低,据爆源140 m处振动数据的能量主要集中在15 Hz以上,因此,此次爆破共振对建（构）筑物的影响较小。研究结果为爆破振动安全评价提供了新的途径。     

逐孔爆破技术在某露天石灰石矿的试验

通过分析普通排间毫秒延时起爆技术和逐孔起爆技术在某露天矿中的应用与试验情况,从爆破振动主振速度、主振频率和能量分布等方面进行了对比分析。试验表明,在同等条件下,逐孔起爆技术可以明显降低爆破振动,且爆破效果好。     

不同炮孔直径爆破振动频带能量特征小波分析

结合某高铁站爆破振动实测数据,分析不同炮孔直径对爆破地震效应的影响,对爆破振动控制具有一定意义。利用小波分析方法,获得了不同直径炮孔爆破振动信号的频带特征参数。研究结果表明:不同炮孔直径的爆破振动信号成分主要分布在31.25~250 Hz中高频范围内,小孔径炮孔的主频高于大孔径的主频;小孔径炮孔的低频成分所占比例小于大孔径炮孔,且随爆心距增加,两种孔径的低频成分都有增加趋势;大孔径爆破与小孔径爆破相比,爆破振动能量衰减慢、振动持续时间长;采用小孔径、多数量炮孔布置对降低爆破振动能量有一定效果。     

冻结立井模型爆破振动信号的小波包分析

从能量分布特征角度研究爆破振动信号,以达到认识爆破振动危害并提出危害控制方法的目的。结合冻结立井爆破模型试验,获取冻结岩壁指定点爆破振动信号,采用db6小波基对爆破振动信号进行小波包分析,得到各信号不同频带能量分布,研究了高程差、等效距离对振动信号能量衰减规律的影响,利用量纲分析法建立了能量预测公式,并通过实测数据回归分析验证了其正确性。结果表明:各测点振动信号能量随着时间的变化表现为高频部分衰减快、低频部分衰减慢的特征;爆破振动能量分布范围广泛,主振频带较宽且由多个分振频带组成;随着高程的增加、传播距离的增大、能量有向低频集中的趋势;能量大小与药量成正比,与等效距离成反比;结论为鄂尔多斯盆地冻结岩层爆破能量衰减规律、安全性评价提供理论依据。     

深孔台阶爆破振动衰减及信号能量频域分布特征

为分析露天矿深孔台阶爆破振动幅值和频率随水平距离和高程变化的衰减规律,进行了5次爆破振动测试,分析了不同地形条件下爆破振动的衰减特点;利用小波包方法分析爆破振动信号能量的频域分布。结果表明,露天深孔台阶爆破振动存在明显的高程放大效应,三向振速中水平向振速较大,主振频率为7～10 Hz,爆破振动信号能量主要分布在7.3～14.6 Hz和14.6～29.3 Hz频带。     

梅山铁矿井下中深孔减震爆破技术研究与实践

中深孔爆破是无底柱分段崩落法主要开采工艺之一,但爆破产生的能量只有少部分被用来破碎矿岩,而大部分能量则以地震波的形式耗散,当起爆药量过大时,就会产生强烈的地表震动,影响地表建筑物的安全稳定性和居民的生活。结合梅山铁矿井下中深孔爆破震动影响越来越明显的问题,在对井下中深孔爆破振动传播规律研究的基础上,采用以逐孔起爆等多种减震爆破技术,大大降低了中深孔爆破震动程度,同时改善了井下落矿质量。     

逐孔微差爆破在吉劳露天矿的应用研究

逐孔起爆微差爆破技术由于具有提高爆破效果、降低爆破振动等优点,被广泛应用于实际工程中。目前,塔吉克斯坦吉劳露天矿台阶爆破存在着爆破振动过大、大块率较高、生产效率较低等问题。为提高爆破效果,采用逐孔微差爆破。通过微差时间相关的半经验公式,获得孔间及排间合理的延期时间。通过爆破试验,表明了合理的逐孔微差爆破技术能够改善爆破质量。     

电子雷管和导爆管雷管爆破的振动能量对比分析

为了对比电子雷管和导爆管雷管延期起爆对爆破振动能量分布规律的影响,从爆破振动能量角度开展了模型试验与现场试验。基于MATLAB小波包分析方法,将爆破振动信号按频率划分为32个频带,分析了各频带能量和质点峰值速度(PPV)。结果表明:电子雷管和导爆管雷管延期起爆产生的振动能量主要集中在1～4频带(0～125Hz),随着爆破振动能量增加,能量分布趋向于中高频带;振动能量显著影响峰值质点速度大小,导爆管雷管起爆条件下频带由低到高,其PPV先减少、再增加、后减少,呈“N”形分布;现场试验中相比于导爆管雷管,电子雷管起爆条件下的平均降振率为21.3%,平均振动能量降低了32.7%;使用导爆管雷管进行微差爆破作业时,由于导爆管雷管的延期精度较差,导致炮孔之间的振动叠加效应十分明显,爆破产生的振动能量远大于电子雷管起爆产生的振动能量。实际工程中,通过电子雷管设置合理的延期时间可以有效降低爆破振动。     

逐孔起爆技术在基坑开挖中的应用

采用浅孔小台阶爆破方案和逐孔起爆技术,选择合理的孔网参数、延时时间,采用多层覆盖防护,爆后爆区岩石块度均匀,周围建筑物未受到爆破振动及飞石影响,达到了预期的效果.     

露天矿台阶爆破对邻近巷道的振动监测及分析

为了准确分析台阶爆破振动作用下邻近巷道安全性问题,以某铁矿-68m台阶爆破为工程背景,在邻近爆区的巷道布置9个测点并进行爆破振动速度现场监测,研究爆破振动峰值速度在传播过程中的衰减规律并将实测振速值与理论振速值进行比较;利用希尔伯特黄变换方法对巷道监测的信号进行分解与变换处理,根据爆破振动信号能量的分布特征进一步对巷道安全性做出评价。结果显示:巷道内测点振动峰值速度集中于1～10cm/s且主频率变化范围在10～50Hz之间,符合爆破振动安全标准,同时结合爆破振动监测数据及回归分析确定了爆破振动衰减系数K、α,并验证实测振速值与理论振速值的相对误差分布在1.3%～3.8%之间,为巷道安全性预测提供参考。爆破振动瞬时能量谱出现5个峰值且在0.2s时刻达到最大,在0～0.2s时间段内不进行多段雷管起爆以达到减少瞬时能量集中分布的目的。     

高精度雷管爆破振动信号特征比较分析

结合普通雷管和高精度雷管爆破振动监测实验数据,采用小波包分析提取爆破振动信号能量分布特征,对比分析和研究了高精度雷管与普通雷管振动信号在频带分布、不同频带能量方面的特征。结果表明使用高精度雷管实施爆破有助于降低爆破振动。高精度雷管振动信号频带分布较窄,90%以上的能量集中于0~100 Hz,低频带能量占据比重较大,在0~50 Hz内的能量约占总能量的75%~90%。要注意在0~4 Hz内的能量对周围建构筑物的影响,而不能仅仅靠振动速度来判断爆破振动对建构筑物的影响。     

爆破震动信号频带能量分布特征

研究爆破地震波的传播规律,对矿山爆破震动控制十分重要。以红透山铜矿为工程背景,在矿山巷道布置爆破震动信号测点,利用爆破振动监测仪采集测点实际生产爆破震动信号。基于小波信号分析技术,采用MATLAB编写相关程序,对信号进行小波分解与重构,优选适合测试信号的小波基,开展微差爆破震动信号能量分布特征研究。分析爆心距、总药量及传播方向3个因素对爆破震动信号能量分布规律的影响,结果表明：随着爆心距增加,爆破震动信号低频部分所占总能量的百分比变大;采用多分段微差爆破,虽然总药量增大,但是能量分布较均匀;在背向及侧向两个传播方向上,爆破震动信号频带能量分布有一定差异,传播方向对震动信号的能量分布影响显著。     

段数对爆破振动信号的时频特性影响分析

为了研究段数对爆破振动信号时频特性的影响,首先将实测的单段信号利用Matlab7.0编制程序,分别选取10,20,30,40 ms为微差间隔进行叠加,获取了4种微差间隔下不同段数的爆破振动信号,然后利用AOK时频分布与小波分析相结合的方法,从质点振动速度峰值、总能量、主频、频带能量的角度进行了研究。结果表明：随着段数的增加爆破振动信号质点振动速度峰值与主频存在收敛性;总能量和主频的持续时间几乎呈线性增加;频带能量比向高频发展,频带能量的持续时间延长。研究成果可全面揭示段数对爆破振动信号时频特性的影响,并为从能量的角度进行抗振、降振的研究提供参考。     

临近地铁车站爆破振动效应对高层建筑的影响

明晰建(构)筑物的爆破振动响应规律在工程和经济上具有重要意义。针对某地铁车站A出入口爆破施工,运用HHT方法分析某小区2号楼振动信号的衰减特征。研究结果表明：沿高程增加方向,三矢量振速峰值先急剧衰减,后在中间楼层呈波浪形变化并在顶层放大,振速变化分为衰减区(0～26.15 m]、波动区(26.15～71.75 m]和放大区(71.75～94.55 m]。随高程增加,Hilbert谱的形态由三峰值逐渐转变为单峰值结构,能量幅值降低;优势频带由75～125 Hz衰减为10～40 Hz,主频向低频过渡,振速放大区楼层振动频率较低且易引发共振。根据地面测点拟合顶层能量谱的构成,验证了顶层放大效应的实质,是对爆破地震波中与建筑物固有频率接近的能量进行选择放大。     

岩巷掘进中电子雷管爆破振动信号的时频能量分析

挂帮矿地下开采环节伴随着爆破活动的进行,容易导致最终边坡失稳,为探究振动信号的时频能量分布特征,评估振动危害,在和静县备战铁矿开展了多组测振试验。对于监测所得振动数据,运用Hilbert-Huang变换(HHT)法,并结合小波软阈值去噪,从时间、频率和能量的角度对该挂帮矿振动信号进行了分析,同时运用EMD(Empirical Mode Decomposition)延期识别法和瞬时能量延期识别法,对电子雷管实际延期时间进行了识别。分析结果表明:(1)爆破能量主要集中在0～200 Hz频带范围内,主振频带为0～50 Hz;(2)爆破能量朝低频方向发展,在0～10 Hz频带内含有51.22%的能量,低频带内蕴含大部分能量,容易引发建(构)筑物自振,对挂帮矿边坡稳定性具有很大威胁;(3)在0.495 s和1.119 s,即掏槽孔爆破和辅助孔爆破时产生较大能量,因此建议为掏槽孔设置空孔,并适当减小第5段辅助孔装药量;(4)在常规延期下,EMD法和瞬时能量法的雷管段数识别率均为100%,对于实际延期时间的识别,EMD法识别精度为95.2%,瞬时能量法仅为82.6%。初步分析,这是因为EMD法自身进...     

基于EMD-HHT的地下浅孔爆破振动规律研究

为了研究金沙矿业官房矿段地下浅孔爆破作业过程中地震强度过大的问题,采取爆破振动监测手段在地表对两次不同炸药量的爆破作业进行监测.基于HHT方法和EMD分解对地下浅孔爆破地震波信号的峰值振速、频率和振幅进行了分析.结果表明:峰值振速反映爆破振动强度及最大荷载区域,主振频率反映爆破作业下建(构)筑物的动态响应情况.地下浅孔...     

基于小波理论的井下深孔爆破振动信号辨识与能量衰减规律分析

在爆破漏斗试验的基础上,制定了某矿山的深孔爆破方案,在现场进行了深孔爆破试验并实施了振动监测。采用小波分析方法对深孔爆破振动信号频带能量分布进行了分析,发现Ⅳ号测点的频带能量分布与其它4个测点明显不同,从而判定Ⅳ号测点数据失真。利用剩下的4个测点的数据,编制程序计算得到各测点X、Y和Z三向的能量和总能量,回归得到总能量的衰减公式。研究结果表明：在距爆点0～75 m范围内,爆破振动能量随距离增大而迅速降低;在距爆点75～250 m,爆破振动能量维持在一个较低水平且衰减速度非常缓慢;超过250 m以后,爆破振动能量几乎为零。     

冻结立井爆破冻结壁成形控制与井壁减振研究

控制爆破动载荷对冻结管、冻结壁及井壁的扰动和破坏是冻结井筒施工的重要环节。以万福矿井筒掘进工程为依托,采用周边眼普通光面爆破、半圈切缝药包和整圈切缝药包3种形式,运用多重分形理论,提取了3种条件下冻结壁成形图像多重分形谱特征参数;利用频率切片小波实现了3方案下不同频带信号重构;通过小波包算法对井壁爆破振动进行了监测分析,获取了相应信号频带能量分布。结果表明:多重分形谱可用来客观评价切缝药包对冻结壁的护壁作用;井壁振动信号主频较地面爆破振动高,通常在150 Hz左右;随着频率的升高,井壁振动信号振幅和能量都不断降低;在低频段(0~250 Hz),相对于周边眼普通光面爆破,半圈切缝药包能量降低了41.54%,整圈切缝药包能量降低了52.42%,切缝药包在低频段具有显著的"吸能"作用;在中频段(300~500 Hz),由于半圈切缝药包装药能量释放不均衡及井筒结构体非严格对称导致频带能量出现了"选择放大"效应;在高频段(700~900 Hz),能量沿高程"区域集中"现象说明切缝药包的减振效果更多地体现在爆破近区。验证了切缝药包的减振和对冻结壁的护壁作用。