基于EEMD-Hilbert变换的爆破振动信号频带-能量分布特征研究

为研究爆破地震波传播时的能量分布规律，以某基坑爆破工程为工程背景，利用EEMD-Hilbert工具，分析了同一测点不同方向、同直线不同爆心距以及同爆心距离不同最大段药量的爆破振动信号。结果表明，垂向信号能量主要集中在中频带，水平径向信号能量在中、低频带均有分布，水平切向信号能量主要集中在高频带；同次监测下，随着爆心距增大，信号高频能量衰减得更快，信号能量分布占比从高频向低频转移；爆心距相等的情况下，增加单段最大药量会促进信号低频能量占比增加，药量显著增大时，低频信号占比增加更为显著。     

长岭山采石场硐室爆破震动测试分析

以具体硐室爆破为背景,结合现场震动测试,对测得的震动速度进行了回归分析,得到了场地爆破震动衰减规律。分析结果还表明:在爆源近处,质点震动速度峰值垂向大于径向,在爆源远处,质点震动速度峰值径向大于垂向;质点垂直向的震动频率随爆源距的增加而减小,质点水平向的震动频率随爆源距的变化没有规律性;质点持续震动时间,随爆源距的增加而增加。     

预裂缝对爆破震动信号频率的影响研究

在预裂爆破理论的基础上,结合现场预裂爆破试验和实测爆破震动数据,从频率域分析了预裂缝两侧爆破震动信号的变化特征。利用傅里叶变换和连续小波变换,分别得到了预裂缝两侧爆破震动信号的功率谱和尺度能量图。通过对比发现爆破震动信号途经预裂缝后,主震频带变宽,但增加的只是中高频成分,同时爆破震动信号低频成分的能量大幅衰减,主震频带往高频发展。     

基于小波包能量谱的多台阶地形爆破振动信号能量分布分析

对露天矿多台阶爆破震动信号进行小波包分解,分析表明,爆破振动能量集中于高低两个频段,当爆心距与高程不断增大时,爆破振动能量向低频段集中;当频率小于125Hz时,在同一水平的坡顶与坡脚处,坡顶处高频能量所占比例较大,当频率大于125Hz时,坡脚处爆破振动能量所占比例明显高于坡顶处;坡顶处频率大于125 Hz的高频能量所占比例较小,随着高程与爆心距的增大,其值变化幅度不大,维持在13%左右。     

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。     

不同爆破参量对爆破振动信号能量分布的影响

为研究不同爆破参量对爆破振动信号能量分布的影响,采用小波包分析技术对不同爆破参量下某矿山的爆破振动信号进行了小波包能量分析,结果表明,随着爆心距的增加,0~15.6 Hz爆破振动信号的能量占总能量比例呈上升趋势,增幅为45.88%;15.7~62.5Hz的能量占总能量比例明显降低,降幅达56.7%。同样的,随着最大单响药量和高程的增加,0~15.6 Hz爆破振动信号的能量占总能量比例也呈上升趋势,增幅分别为33.86%和26.33%;15.7~62.5Hz的能量占总能量比例明显降低,降幅分别为50.64%和39.76%。随着爆心距、最大单响药量及高程的增加,爆破振动信号的主振频带有向低频发展的趋势。而该频率接近该矿山边坡的固有频率,容易发生共振,导致边坡失稳。     

岩层破裂信号与爆破微震信号特征对比分析

为对比分析岩层破裂信号与爆破微震信号的特征,利用快速傅里叶变换、小波包变换等信号分析方法,以济宁二号煤矿１０３下 ０３工作面为例,对两种微震信号特征进行了分析.结果表明:爆破信号的信号幅值较岩层破裂信号高,且爆破信号的起跳幅值较高;爆破信号的主频高,且频率分布较为分散复杂,而岩层破裂信号的主频低,且频率主要分布在２０~１００Hz;爆破信号的最大能量频带大于２０,大部分能量位于高频带,岩层破裂信号的最大能量频带小于２０,大部分能量位于低频带;建立多元参数的微震信号识别模型,克服单指标的缺陷,可为矿山信号的识别提供参考.     

黑岱沟露天煤矿抛掷爆破振动规律研究

为提供露天矿抛掷爆破设计和安全校核依据,以黑岱沟露天矿第二采区为工程背景,通过抛掷爆区的振动监测和回归分析,分别对露天矿开采过程中爆破振动波的峰值振速和主振频率衰减规律进行了研究。结果表明:对于同一条测线,水平径向x方向的振速比水平切向y方向与垂直方向z方向的振速大,且预裂爆破带后的振动强度明显减小;主振频率随着爆心距的增大,同样有衰减的趋势,且黑岱沟露天煤矿南区爆破振动主频在3～30 Hz。     

凸形地貌对爆破震动传播影响的试验分析与探索

基于实测数据,对同一水平平台爆破震动监测的数据进行线性回归分析,得到爆破震动在水平地形上传播的萨道夫斯基衰减公式。在相似地质条件下,将不同高程的实测数据与该点使用水平地形上衰减公式计算的数据进行对比,验证凸形地貌对爆破震动传播产生的放大效应,并将获得的结论通过经验公式进行了验证;试验分析发现,相近高程、相同最大段装药量条件下,随着爆心距的增加,爆破震动的放大系数逐渐减小,超过一定距离后高程放大效应消失;在相近高程、相同爆心距条件下,随着最大段装药量的增加,高程放大系数反而逐渐减小;爆破震动垂向速度的高程放大系数随爆心距的增加逐渐减小,径向速度的高程放大系数随爆心距的增加表现较为稳定。     

立井爆破掘进空隙高度优化设计的小波包分析

为了研究空隙高度对井壁震动强度影响,利用有限元建立井筒爆破模型并采集震动信号,根据工程现场监测数据对模型及其使用参数有效性进行检验,应用小波包分析方法对模拟信号进行频谱分析,为便于对比不同空隙高度相同位置监测点各子频带能量,提出能量归一化因子。研究结果表明:空隙高度是影响井壁震动强度重要因素,存在最不利空隙高度;本工程最不利空隙高度2.7 m,最优空隙高度3.6 m,在相同爆破方案前提下,震动峰值能量降低20%。各子频带能量衰减规律不一致,底模顶端、底端衰减规律也不相同,绕射端附近区域能量震荡激烈。底模井壁处于爆破地震波绕射作用局部震荡区域,爆破震动强度与爆心距相关关系不成立,顶端与底端震动强度没有固定大小规律。     

基于平均频率和HHT变换的隧道爆破震动信号研究

爆破地震波振速、频率和能量的传播规律一直是国内外相关学者研究的热点。以某实测信号为基础,首先基于萨道夫斯基公式构建了适宜本地区的振速衰减模型,研究结果表明场地地质条件较好;其次基于"平均频率"概念分析了其衰减模型,分析结果表明,爆破地震波三个分量中,垂直方向和水平切向的"平均频率"随着爆心距的增加表现出较好的规律性,而水平径向出现局部突变情况;最后基于HHT变换分析了距离爆源水平距离5,10,15,20,25 m处爆破地震波Hilbert能量及瞬时能量衰减规律,结果表明,Hilbert能量谱除局部表现出异常之外,整体表现为衰减趋势;瞬时能量谱则表现出较好的规律性,随着爆心距的增加,瞬时能量逐渐递减。     

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。     

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。     

液态二氧化碳相变破岩振动能量分布研究

采用Hilbert-Huang变换方法对地铁基坑开挖工程中液态二氧化碳相变破岩时引起的振动信号的频谱特征、能量分布进行了研究。结果表明, 液态二氧化碳相变破岩时引起质点振动的频率主要分布于0~100 Hz范围内, 能量主要集中于0~20 Hz, 且随距离增加能量逐渐向高频带集中分布; 一定距离条件下能量分布主频带内的垂向分量能量比例最高, 水平径向次之, 水平切向最小, 平均值占信号总能量的70%以上, 且随震源距增加逐步降低并趋于一致; 质点瞬时能量起伏与其振动幅值对应, 主要作用于0~0.5 s的时间段内。     

义煤矿区冲击地压微震信号频谱特征分析

利用微震监测系统,搜集了义煤矿区跃进矿、千秋矿和常村矿发生冲击地压时微震信号,对其进行快速傅里叶(FFT)变换,分析微震信号的时域波形及频谱特征。得出如下结论:冲击地压发生时,主震振幅较大,其中跃进矿高振幅持续时间短,波形持续时间(大于0.2s);千秋矿高振幅持续时间长(大于0.3s),波形持续时间长(大于0.4s);常村矿高振幅持续时间长(0.5~1.0s),尾波持续时间(大于0.2s)。低频所占比例较大,频带较宽,其中跃进矿主频集中在0~80Hz,大能量波形主频集中在0~40Hz之间;千秋矿主频集中在0~240Hz,大能量波形主频集中在0~100Hz;常村矿主频集中在0~100Hz,大能量波形主频集中在0~40Hz。     

煤矿工作面微震信号特征及其能量变化研究

为对冲击地压预测指标及阈值的设定提供一定支撑,运用SOS微震监测系统对某煤矿2-228工作面的矿震信号进行远离、实时、动态、自动监测,采用窗口傅立叶变换对微震原始信号进行处理,分析了不同能量级别微震波形及频谱的特征。研究结果表明：不同能量级别下信号所对应的波形形态和频谱存在不同特征。振幅高、主频低且集中、信号持续时间长、尾波相较首波发育明显、衰减速率慢是强矿震的典型特征;随矿震能量的减小,震动衰减速率逐渐变快,信号持续时间变短,首波发育开始明显,速度振幅随相应变低,但振幅降低速率逐渐放缓,主频由集中逐渐向扩散发展,而频率分布范围影响却不大。     

基于 EEMD-HHT 法的露天矿山深孔爆破振动效应研究

工程爆破在我国国民经济建设过程中发挥着重要的作用,但作为爆破有害效应之首的爆破振动是一个不可忽视的问题。为研究露天矿山深孔控制爆破“高程效应”“鞭梢效应”以及爆破振动波能量分布特征,依托星光露天矿山深孔控制爆破工程,通过现场爆破试验研究,提出了一种基于电子雷管精确延时与EEMD HHT信号分析技术的爆破振动效应分析方法。研究表明：爆破振动速度总体呈现衰减趋势,存在高程放大效应,且具有明显的方向性,放大系数表现为垂向（Z方向）>径向（X方向）>切向（Y方向）;同一高程,“鞭梢效应”现象明显,表现为台阶外缘附近岩体质点峰值振动速度大于内缘边坡坡脚处;爆破振动信号能量优势频段分布于10~50 Hz,并且以低频段为主,爆破振动波能量垂向（Z方向）>切向（Y方向）>径向（X方向）。通过对露天矿山深孔控制爆破振动效应的研究,降低了爆破振动对岩体扰动的影响,爆后边坡岩体稳定,轮廓清晰,破岩块度均匀,为类似工程提供了参考依据。     

结构面对爆破地震波幅频衰减效应影响分析

结合贵州某露天矿爆破施工工程,分别采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件和小波包分析方法对结构面影响下的爆破振动的幅频衰减规律进行分析研究。数值模拟结果表明,爆破地震波在未穿过结构面之前和穿过结构面后,振速峰值没有明显的衰减,其平均衰减率分别为7.96%和8.74%。而地震波穿越结构面时,振速峰值衰减明显,其平均衰减率为54.04%。小波包分析结果表明,当地震波穿越结构面时,50 Hz左右频带的能量均呈衰减趋势,其中水平向信号能量降幅为33.78%,垂直向信号能量降幅为31.68%。而20Hz左右频带的能量呈增加趋势,其中水平向信号能量增幅为18.09%,垂直向信号能量增幅为16.12%。     

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。     

微震信号随能量的变化特征——以张小楼井为例

微震信号能反映煤岩体损伤破坏程度,可作为冲击矿压监测及预警依据。基于快速傅立叶变换对微震信号进行时域与频域转换分析,揭示了不同能量级别微震信号及频谱特征差异。研究表明:不同能级下的微震信号波形和频谱特征存在较大差异,高能量矿震信号振幅较大,频率较低,且分布相对集中,震动持续时间长,衰减较慢。研究不同能量级别的微震信号频谱特征为深入揭示冲击矿压能量释放机理提供了参考。