台阶地形爆破振动放大效应研究

基于台阶地形爆破振动监测与数值模拟分析,对台阶地形条件下的爆破质点峰值振动速度放大现象进行了研究。结果表明:随着水平距离的增加,台阶表面质点峰值振动速度总体呈现减小的趋势,但在台阶中部会出现一定的放大现象;振动速度放大系数n随着水平距离的增大,先呈现逐渐增长的趋势,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便维持在某一水平范围内;随着埋深的增大,振动速度放大系数n呈现逐渐减小的趋势。但受水平距离的影响较为明显,当水平距离增加到足够大时,放大系数n便不再随埋深发生较大变化。在量纲分析的基础上,结合现场观测数据与数值模拟结果,得出了台阶地形的爆破质点峰值振动速度计算模型,对类似工程的爆破振动速度计算具有一定的参考价值。     

土石方爆破的振动监测与分析

某工程的土石方开挖采用大直径深孔爆破方式。对该工程的前期爆破进行了振动监测。通过对实测数据的回归分析，得出了计算爆破质点振动速度的经验计算公式。振动监测数据表明，爆破振动持续时间与测点距爆心距离无关或关系不大，与爆破参数及测点处的地质条件有关，且爆破参数的影响最为明显。     

爆破振动在台阶边坡上的传播规律与预测分析

基于台阶地形模型爆破振动测试实验,研究爆破振动在台阶地形的传播规律及测点位置对爆破振动速度预测的影响规律。结果表明,爆破振动速度随着水平距离的增加总体呈衰减趋势,恒有垂直方向爆破振动速度远大于水平径向和水平切向,台阶边缘爆破振动速度存在局部放大现象;将台阶不同位置测点分成三类:Ⅰ类(包括全部测点)、Ⅱ类(包括水平地面测点、台阶中部、根部测点)、Ⅲ类(包括水平地面测点、台阶根部测点),分别应用萨道夫斯基公式和高程修正公式进行预测,发现高程修正公式的预测精度明显优于萨道夫斯基公式;Ⅲ类测点预测进度最优,Ⅱ类次之,Ⅰ类最差。建议进行边坡地形爆破振动速度预测时,只选取边坡台阶根部测点的振动速度进行预测分析。     

深孔爆破振动安全判据的确定与估算

本文根据实测资料提出1(厘米/秒)的质点振动速度作为对农村民房爆破振动的安全判据,提出了深孔爆破时计算质点振动速度的公式,同时列出了在安全爆破条件下药量—距离的数据,供爆破设计者参考。     

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。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论,引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子,重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法,结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测,并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高,水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小,分别为14.62％、12.46％、12.17％,预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论，引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子，重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法，结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测，并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高，水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小，分别为14.62％、12.46％、12.17％，预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

孔径对爆破质点震动速度衰减的影响

介绍了爆破震动观测系统选择和测点布置原则，讨论了孔径对质点震动速度传播规律的影响，认为小孔径爆破时，质点震动速度衰减有明显拐点，其拐点位于10倍等效距离处，大孔径爆破时，质点震动速度衰减则没有明显拐点；小孔径爆破质点震动速度随等效距离衰减较快，大孔径爆破质点震动速度随等效距离衰减较慢。     

浅埋隧道掘进爆破空洞效应研究

为分析浅埋隧道爆破的"空洞效应",研究爆破区域上方两侧相同距离条件下的地表振动变化规律,以贵州某隧道爆破工程为背景,在现场进行爆破振动试验。现场试验结果表明:(1)浅埋隧道掘进爆破产生的爆破振动存在"空洞效应",使得成洞区上部地表振动速度大于非成洞区上部地表振动速度;(2)当采用16.8kg药量爆破时,测点4的放大系数为1.19,测点3的放大系数为1.32,测点2的放大系数为1.23,测点1的放大系数为1.18,说明随着爆心距的变化,测点振动速度放大系数呈先增大后减小的趋势;(3)对于浅埋隧道施工爆破,为保护隧道上方建(构)筑物的安全,应以成洞区上部地表振动监测为重点。     

束状孔当量球形药包爆破漏斗的模型研究

束状孔当量球形药包爆破是一种大量落矿的爆破技术,通过综合利用漏斗爆破最优埋深条件及增强爆破中远区破岩作用的束状孔效应,可极大提高爆破作业效率,该项技术在多个矿山开展了大规模应用试验,取得了良好的技术经济效果。开展了不同埋深条件下束状孔当量球形药包爆破漏斗试验,通过三维激光扫描仪精确扫描爆后漏斗体积,建立了束状孔药包埋深与爆破漏斗体积的关系,确定了束状孔爆破药包最佳埋深。通过分析药包埋深比与单位炸药爆破体积的关系特征,采用高斯函数进行了爆破漏斗曲线拟合,得到了爆破漏斗的高斯函数关系式。分析了单位炸药爆炸释放能量、岩石抗拉强度、药包埋深、炸药能量利用率等指标对束状孔当量球形药包爆破作用的影响,为束状孔爆破效果评价提供了定量化表征方法。根据束状孔当量球形药包爆破漏斗试验及漏斗爆破高斯函数模型,开展了4个炮孔及5个炮孔组成束状孔的爆破参数计算,确定了束状孔爆破时药包最佳埋深,为束状孔爆破设计提供了技术参考。     

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。     

基于回归分析的边坡爆破振速高程效应研究

为研究边坡深孔爆破载荷作用下高程差与水平距离2项参数对振动速度影响程度,运用LS-DYNA建立工程相似模型进行模拟,并基于萨道夫斯基公式与高程差修正公式分别对测点振速进行单、多元回归分析。结果表明,经典萨道夫斯基公式对台阶平整地形下的振动速度拟合度较高;边坡面上随高程的改变出现明显的振速放大效应,沿边坡面的爆破振动速度与高程差的相关系数比水平距离与其相关系数高约12%;采用两种速度公式对坡面不同高程差位置的爆破振动速度回归分析,结果显示高程差修正公式的拟合度明显高于萨道夫斯基公式的拟合度。     

确定延时爆破间隔时间的新方法

随着城市的发展,城市爆破对振动的控制越来越严格,延时爆破是比较常用的减振手段之一。依据波的叠加原理与波的干涉,对爆破地震波的叠加效应进行理论分析,可以推导出2孔延时爆炸产生爆破地震波叠加的波动方程,得出延时爆破的最佳间隔时间;同时利用波形峰值包络线的思想与爆破地震波叠加的波动方程,拟合出了测点处质点振动速度的近似解析式;最后通过案例,利用单炮次爆破振动波形图,拟合测点处质点振动速度的表达式,根据不同延时间隔时间爆破振动的理论波形图,确定最佳的延时爆破间隔时间。     

爆破震动条件下露天矿止水幕墙稳定性研究

探究爆破控制距离与爆破参数设计对露天矿地下止水幕墙的影响,确定科学合理的露天爆破方案,采用FLAC3D动力分析模块及傅里叶变换式震源模拟脉冲,模拟分析40,60,80m三种爆破控制距离及两种爆破方案对墙体质点振动速度的影响。研究结果表明,原有的爆破方案在60m爆破控制距离内对地下连续墙具有很大影响,质点振动速度超过安全允许值(2.9cm/s)323%。通过减小孔深、减少装药量、改变装药结构等方式优化调整爆破设计后,爆破控制距离在60m时,墙体质点振动速度为2.48cm/s,满足安全规程要求。基于优化的爆破设计采用孔内微差等控制爆破方式后,距墙体40m的爆破引起的墙体振动最大速度为2.83cm/s,能够保证露天矿爆破开采时地下连续墙的稳定。     

精确短延时球状药包爆破成井技术研究与应用

将基于高精度雷管的精确短延时爆破引入多孔球状药包爆破成井中,采用LS-DYNA动力分析软件模拟了短延时球状药包爆破成井的动态破岩过程,分析了延期时间对成井爆破破岩和振动效果的影响。研究结果表明:随着延期时间的增加,天井爆破模型有效应力峰值减小,有效应力作用时间变长,质点振动速度峰值降低。结合数值模拟结果,从爆破成井效果和质点振动效应两个方面确定了天井爆破延期时间的范围为7～9ms。多孔球状药包爆破成井试验验证了模拟结果,表明精确短延时爆破可优化爆破成井效果,并降低爆破地震效应,有效弥补了炮孔偏斜对爆破的不良影响。     

磁电式速度传感器安装方位角对测试数据的影响研究

现场爆破地震波测试过程中磁电式速度传感器安装方位角出现偏差,会影响正确的测试与回归参数值的获取,进而影响工程的安全性判断与爆破振动规律的确定。在距爆源不同位置以不同水平安装夹角布置4组测点,对现场露天深孔台阶爆破进行爆破振动测试,以此来获取不同距离、不同传感器安装方位角的爆破振动数据。分析结果可知,相同距离处传感器安装方位角不同,其爆破振动速度峰值也不尽相同,径向与切向的振动速度峰值影响最大,最大偏差值可达到184.68%,垂向振动速度峰值影响较小,最大偏差值仅为7.02%;同时K、α回归值也受传感器的安装方位角影响,切向方向最为明显,径向与垂直方向次之。     

单自由面爆破柱状药包最佳埋深优化研究

药包埋深是影响单自由面爆破效果的重要因素之一。针对长山壕金矿露天的掘沟工程,采用ANSYS/LSDYNA构建了不同埋深下单自由面柱状药包爆破的数值模型,并结合现场试验,开展了单自由面爆破柱状药包最佳埋深的研究。结果表明:炸药爆炸后,岩体中会产生应力波扩张并形成爆破漏斗;在自由面附近,随着到埋深的增大,单元的应力峰值衰减速率减慢,漏斗半径减小速率逐渐加快;在阶段底部,随着埋深的增大,单元的应力峰值的衰减速率增大,岩石破坏半径总体呈增大趋势。综合分析,得到该矿山药包最佳埋深为5.3m,并在现场试验中得到了验证。     

高程影响下爆破振动速度衰减模型优选研究

准确预测爆破振动速度是控制爆破危害的重要内容。为了优选高程影响的质点峰值振速预测模型,基于量纲分析理论,综合考虑了测点与爆源之间的位置信息,重构了峰值振速预测公式。以鞍千矿业露天台阶爆破作业为背景,进行爆破振动监测试验,通过线性与非线性回归拟合法分析不同峰值振速预测模型的适用性。结果表明,考虑高程影响的预测经验公式预测精度均大于萨道夫斯基公式;结合测点与爆区之间的直线距离、水平距离和高程差的预测经验公式的预测精度高于其他预测经验公式;推导的预测模型可以较为准确的预测峰值振速,预测精度为91.60%;非线性回归得出考虑高程影响的预测模型可以更好的表征爆破振动在边坡岩体中的传播规律;优选了适用性较好的峰值振速预测模型,预测精度为91.87%。     

最小抵抗线对爆破地震效应的影响

爆破地震效应是使建筑物破坏和其它环境受干扰的因素。在保持炸药量和从药包到测点距离不变条件下,记录了不同抵抗线对爆破地震效应的影响。在抵抗线不同,离探测器距离恒定情况下,典型的药包布置如图1所示。     

高程对某露天矿边坡爆破振动传播规律的影响

以马钢集团某露天铁矿为例,从爆破振动影响下边坡稳定性控制及周边建（构）筑物等的安全出发,采用爆破振动现场测试方法,开展了高程因素影响下爆破振动传播规律试验研究;采用量纲分析提出了萨道夫斯基修正公式。研究结果表明：随着高程差的增加,爆破振动速度在台阶部位岩体上存在“鞭梢效应”,即表现出高程放大效应;爆破振动速度放大系数随测点至爆源水平距离的增加呈现出衰减规律,且放大系数在水平距离300 m范围内较为明显;爆破振动速度随高程差的增加以衰减为主,高程放大效应随高程差的增加而逐渐增大,且高程放大系数在高程差200 m范围内增长迅速,500 m后趋于稳定;高程差的存在增大了爆破振动危害。采用修正的萨道夫斯基公式提高了矿山边坡爆破振动速度预测的精确性,对于采场边坡及周边设施的安全控制具有指导意义。