单段爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析

爆破振动分析是研究爆破振动危害控制的基础,也是控制爆破振动危害的前提。根据爆破振动信号具有短时非平稳的特点,利用小波包分析技术对满足分析要求的单段微差爆破振动信号的能量分布特征进行研究。首先,简略地介绍了小波变换与小波包分析的特点。其次,基于MATLAB对单段爆破振动信号进行小波包分析,得到了爆破振动信号在不同频带上的能量分布图。最后,总结了单段爆破振动信号频带能量的分布特征。结果表明,在单段爆破中,爆破震动信号成分主要以中高频(39Hz~156Hz)为主,低频成分(39Hz以下)所占比例极少。     

爆破条件对爆破震动信号分析中小波包时频特征的影响

非平稳信号的小波包分析是在小波变换基础上发展起来的 ,它对小波分析中没有细分的高频部分进一步分解 ,从而能够对信号局部信息进行更为精细的掌握。爆破条件是影响爆破震动时频特征分布的主要因素之一。本研究中 ,针对在不同段药量、不同微差间隔时间及近似相同的其它条件下产生的爆破震动信号 ,运用小波包分析方法对其进行了时频分析 ,主要探讨了段药量、段微差间隔时间对爆破震动时频分布的影响规律。段药量对爆破震动波形时频特征的影响主要体现在各层小波包主振频带内的细节信号峰值质点振速方面 ,各细节信号的峰值质点振速随段药量增加而增大 ,但主振频带分布保持基本的一致性 ,同一主振频带下小波包细节信号的阻尼比也趋于一致 ;段微差时间间隔对爆破震动时频特征的影响主要表现在 :延长各主振频带小波包细节信号的振动持时 ,不同微差单段波形的叠加增加了主振频带个数 (优势频率个数 )并使各频带内的优势频率值有微弱增大的趋势     

露天边坡爆破地震波能量分布特征研究

为探索爆破地震波在边坡上传播时的能量分布规律,结合露天矿爆破振动监测实例分析,利用小波变换分解及反应谱分析的方法,对不同高程的爆破振动信号在各频带间的能量分布特征进行了研究。结果表明:爆破振动信号的能量主要分布在0～64 Hz,各信号的切向、垂向、径向主振频带不同,水平方向的主振频带几乎都比竖直方向的主振频带低一个频带;随着高程的增加,爆破振动信号能量主要分布频带逐渐变窄,主振频带趋向于低频带;在节理裂隙发育的岩体中,爆破地震波频率成分复杂,相对能量主要分布频带变宽,是由于裂隙发育岩体结构的多振型对其响应的结果。在既定的坡形中,边坡爆破地震波的振动速度与能量存在一定的高程放大效应,频带间能量的放大系数存在差异,主要与不同高程的信号各频带间的相对能量分布特征变化有关;不同的结构体对爆破地震波的选择放大作用不同,相同的结构体对不同传播方向的爆破地震波的选择放大作用也存有差异。     

深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(<50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

段药量对爆破振动信号时频特性的影响研究

为研究段药量对爆破振动信号时频特性的影响,进行不同段药量的单孔爆破振动试验。基于实测数据,利用小波分析和ＡＯＫ时频分布相结合的方法,对不同段药量的爆破振动信号在不同频带内展开,并以频带能量比、频带能量持续时间为指标,研究段药量对爆破振动信号时频特性的影响。结果表明,段药量对爆破振动信号时频特性影响很大：随着段药量的增加,爆破振动信号的低频能量所占总能量的比例增加且频带能量的持续时间相应延长。研究成果可揭示段药量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、降振的研究提供分析基础。     

缓冲孔对爆破振动信号幅频特性影响研究

为探索缓冲孔对爆破振动信号的峰值质点振动速度、主振频率和各频带能量分布等的影响,依托贵州某露天矿临近边坡爆破振动试验,获得了现场主爆破和缓冲爆破的振动信号。分别采用小波包分析和数值模拟方法对采用主爆破和缓冲爆破的振动信号进行分析。结果表明,临近边坡缓冲爆破具有明显的减震效应。相同测点条件下,水平切向振动信号的减振率最大,减振效果最好。且随着测点距爆源的距离越近,其减振效果越好。爆破振动信号的能量主要集中于60 Hz以内且分布极不均匀,存在多个主振频带。设置缓冲孔进行临近边坡爆破时,其振动信号的能量更向高频的主振频带集中,有利于避开边坡的自振频率。     

预裂缝对爆破振动频谱分布特征的影响

预裂孔首先起爆形成贯通预裂缝对随后主爆孔爆破的振动频谱特征和能量分布产生重大影响。依托金沙江白鹤滩水电站左岸坝肩边坡开挖爆破试验,通过对预裂孔爆破和主爆破(主爆孔+缓冲孔)的振动信号进行小波包分析,获得预裂孔爆破和主爆破的功率谱和能量谱。通过对比发现:爆破振动的能量主要集中于40 Hz以内且分布极不均匀,存在多个主振频带。而在同一次爆破试验中,不同测点预裂孔爆破的主振频带比主爆破的主振频带分布更广,主爆破的主振频带集中于低频段,并且主爆破的能量和功率向低频的主振频带集中,反映出预裂孔爆破形成的预裂缝能很好地阻挡主爆破能量的传播,并存在高频滤波效应,频率较高、波长较短的振动应力波被预裂缝过滤,而频率较低、波长较长的应力波能更好地穿透预裂缝。试验结论对揭示预裂缝和对爆破振动传播及其频谱特征变化的影响具有参考价值。     

地铁隧道爆破振动测试及时频特征分析

为确保某市地铁隧道安全、高效地爆破开挖,采用网络测振仪测试了隧道掘进爆破时周边建(构)筑物的爆破振速。基于频率切片小波变换开展时频特征分析,首先得到了测振信号的全频带时频分布特征,进而通过5个主成分频率切片区间更进一步精确提取了爆破振动信号时域、频域分布特征,并得到了相应频带内的爆破振动重构分量。实测数据时频特征分析表明,频率切片小波变换具备独特的信号分析优势,适用于地铁爆破振动信号时频特征提取;此次地铁隧道钻爆法开挖产生的质点峰值振速在0.07～0.85 cm/s之间,主频在13.3～68.9 Hz之间,爆破振速处于《爆破安全规程》规定的安全阈值范围内,爆破方案基本合理。     

立井直眼微差爆破模型试验振动测试与分析

为降低立井爆破施工的振动效应,以立井爆破中两圈直眼为原型,实施三种不同起爆延期的直眼微差爆破模型试验,并用UBOX-5016型爆破振动智能监测仪测试混凝土模型的爆破振动效应。实测爆破振动波表明,微差爆破可减少单段起爆药量、明显降低爆破振动效应;起爆延期25 ms时I段、Ⅱ段爆破振动波形彼此叠加,测点形成干扰降振效应,爆破峰值振动速度较小;起爆延期为50 ms时I段、Ⅲ段爆破振动波形彼此独立,峰值振动速度由单段起爆药量决定。竖向爆破振动波形频谱分析表明,微差爆破振动幅值明显低于齐发爆破,且波形复杂。微差爆破能显著降低爆破振动效应,主振频率较高。     

定向爆破与水压爆破联合拆除水塔的爆破参数选择

从爆炸冲击波的作用时间与水塔的着地时间对比分析入手,讨论了定向爆玻与水压爆破联合拆除水塔的起爆时差和水压爆破用药量,并介绍了一个爆破实例。     

基于爆破漏斗试验的煤体爆破参数研究

从理论上阐释了利文斯顿爆破能量平衡准则,采用黑索金炸药对模拟煤体进行爆破漏斗试验,从而得出了硬煤、中硬煤和软煤的相关爆破参数,根据不同煤体中的炸药埋深、爆破漏斗体积、漏斗半径、爆破漏斗的临界埋深和最佳埋深等内容回归出了不同煤体中爆破漏斗参数之间的数学关系式,并根据炸药量与炸药埋深的关系得出硬煤、中硬煤和软煤的变形能系数分别为2.62 m/kg1/3、3.05 m/kg1/3和3.49 m/kg1/3,试验结果表明:煤体没有同强度的岩体坚韧,所能吸收的爆破能有限;硬煤较中硬煤和软煤难爆,岩体和冻土较硬煤难爆等,为进一步研究煤体中的爆破机理提供数据参考。     

爆破方案对硐室爆破成本的影响

本文讨论了爆破方案对硐室爆破成本的影响情况。     

巷道爆破掏槽空腔尺寸对爆破效果影响的模拟研究

为了研究巷道爆破掘进过程中掏槽空腔直径对崩落孔爆破效果的影响,运用ANSYS/LS-DYNA对掏槽空腔附近崩落孔的爆破效果进行模拟计算。建立崩落孔孔距A为450 mm、崩落孔抵抗线L和掏槽空腔直径B均为400 mm的初始模型,并以该模型为基础,保持L和A不变,逐步增大B建立额外4个模型。计算并绘制崩落区岩石的塑性应变图,分析得出:随着掏槽空腔直径的增大,岩石塑性应变区域开始增大,爆破效果逐渐改善,当B/L=2时炮孔之间的塑性应变区域连通,掏槽空腔直径对爆破的改善效果达到最优水平;提取掏槽空腔外一系列监测点的拉、压应力值进行分析后得到相同的结论。研究结果可为巷道爆破孔网参数设计提供理论依据和技术参考。     

微差爆破中起爆顺序对爆破振动的影响分析

为了研究不同起爆顺序对爆破振动的影响,通过设置不同测点对大量的微差爆破进行了振动监测。监测数据回归及小波包分析发现:不同的起爆顺序下,爆破抛掷方向不同,爆破抛掷反方向的振动强度最大。不同方向上的爆破地震波主频大小以及振动信号的频带能量分布均具有规律性;爆破抛掷反方向15Hz以内频带所占比例明显高于其他方向,反方向上产生的爆破地震波对周围结构危害相对较大。     

中深孔爆破炮孔布置优化设计研究

中深孔爆破广泛用于金属矿山开采,针对传统炮孔排面布置设计方法绘图工作量大、计算繁重、炮孔总长难以得到最优化的缺点,根据最短路径寻优原理,以孔底距限定选择排面炮孔,将起始炮孔作为起始点,炮孔长度作为权值,把炮孔布置转化为单源最短路径问题,利用Dijkstra算法,在AutoCAD平台上进行二次开发,对中深孔排面布孔设计进行优化研究。实现了中深孔爆破布置设计数字化及其炮孔排面布置方案最优化。结果表明:基于最短路径算法的炮孔布置方案可使炮孔总长缩短约10%,降低了凿岩成本,经济效益显著。     

用深孔控制爆破技术进行危石爆破清除

高边坡上的危石爆破,常常容易产生飞石和滚石,对周围环境安全造成威胁.在爆破设计和施工时,必须了解危石的具体结构特征,充分利用周边的地形地物条件,制定切实可行的爆破施工方案.针对高边坡危石所处的特殊复杂环境,综合采用不耦合装药和空气间隔装药、孔内延期和孔外延期结合等多种控制爆破技术措施,优化爆破技术参数,利用周围的地形地物条件,成功地进行了无覆盖条件下对危石的爆破拆除,在保证安全的情况下取得了比较理想的经济效果.     

中深孔切槽爆破设计与起爆网路可靠性分析

切槽爆破是分段凿岩阶段出矿采矿法的重要爆破工程之一,一般多采用浅孔爆破,其主要问题是爆破效率低,安全性差,而使用中深孔进行切槽爆破可有效解决该问题,但采用中深孔进行切槽爆破时,如发生拒爆现象,处理难度很大,故如何选取安全性可靠、经济合理的起爆网路是最重要的环节之一。基于某矿山实例,确定了中深孔切槽爆破参数,设计选择了两种合理的复式起爆网路,分析了起爆网路可靠性影响因素,采用概率统计原理计算了各自的可靠度,最终确定在一次起爆6排炮孔时,普通复式起爆网路适合该矿山的中深孔切槽爆破。     

破损倾斜烟囱的定向倾倒爆破及效果分析

详细介绍了一座结构不稳、已经倾斜的破损砖烟囱的拆除爆破方案、爆破参数、安全防护等,仔细分析了产生此种爆破效果的原因,最后对此工程实践做了经验总结.     

准光面爆破技术在露天高台段爆破中的应用

在不良地质条件下的高台段爆破开采中,采用常规深孔爆破方法易产生后冲、拉裂,形成边坡危石,且人工不易于处理,对台阶底部作业的人员、设备造成极大的安全隐患.通过改变爆破方法,采用准光面爆破技术;达到维护边坡稳定、安全开采的目的.