井下爆破振动的衰减规律研究.pdf

I S S N 1 6 7 1 一 2 9 0 0 C N 4 3一1 3 4 7 / T D 采IR I 技术第7 卷第2 期 M i n i n g T e c h n o l o g y , V o l . 7 , N o . 2 2 0 0 7 J u n 年6月 . 2 0 0 7 井下爆破振动的衰减规律研究 廖大学 ’ ， 史秀 志 “ ， 刘 金明 ’ 1 . 黄沙坪铅锌矿， 湖南郴州市 4 2 4 4 2 1 ; 2 . 中南大学资源与安全工程学院， 湖南长沙 4 1 0 0 8 3 摘 要 通过对铜绿山 矿井下采场爆破振动刚试， 得出其爆破振动衰减规律。结果表明， 地下与地面爆破振动衰减规律的差异很大， 应用萨道夫斯基经验公式时， 不能简单套用地 表连续介质中 爆破振动衰减规律的经验数据， 而需要对施工现场的爆破振动进行实 测。 关键词 爆破振动; 地下采场; 振动衰减规律 井下爆破往往对采场岩体稳定性产生很大的影 响， 因此， 有必要对爆破振动衰减规律进行研究。 1 测振系统与测试地点 整个爆破振动测试系统由传感器、 爆破振动自 记仪、 便携电脑和打印机组成。传感器是将爆破地 震模拟信号转换为电信号的装置， 按照测参试量的 不同分为位移传感器、 速度传感器、 加速度传感器; 按照转换装置的不同分为磁电式传感器、 压电式传 感器等。 2 4 5 m中段6 3 0 1 采场采用V C R法回采， 爆破 作业频繁， 顶板暴露面积大， 在铜绿山矿采场中 具有 代表性。因此， 选择在此采场进行现场测试， 爆破振 动测点选择在采场顶板。在采场顶板的3 个测试点 上各布置水平和垂直2 个速度传感器。 ’ 安装传感器 之前， 先将测点处岩石锉平， 再用硅胶将传感器粘 牢。爆破药孔位置变化时， 水平传感器要相应调整 角度， 重新安装。 源关系等因素直接相关， 即与爆破药量、 爆源至测点 距离、 传播介质衰减系数等量化指标相关。一般情 况， 爆破振动的衰减规律采用实测数据用萨道夫斯 基公式进行回归得出， 即对萨道夫斯基公式两边取 对数得到 l g v 1 醒 a l g p ， 令Y l g v i , l g v , ， ⋯ ， l g v 一 ， , X{ l , l g p ; } , C 1 g K , a 一 ‘ ， 则 公式 简 化 为矩阵方程 Y二X C。结合测试数据， 采用最小 二乘法， 可得出地下矿山爆破振动衰减公式中的K 和a 值， 将数据复制到M i c r o s o f t e x c e l 表格上， 利用 M i c r o s o f t E x c e l 图表向导功能， 得到x Y 散点图 见 图1 。 M i c r o s o f t e x c e l 程序自 动求出一元线形回归 方程及其参数， 并求出决定系数R的平方值。 2 测试过程与数据采集 整个测试工作根据矿山生产来安排， 因而其结 果是根据实际爆破参数和对实际爆破振动测试而获 得的。进人测试现场前， 先设置好仪器参数， 为了避 免其它因素触发记录仪， 测试必须和现场爆破作业 同步进行， 在起爆前3 0 m i n 打开记录仪， 撤离现场。 当 天 采集的 数据必须当天取出， 如果遇到因临 近采 场小爆破的振动提前触发了记录仪或未记录到振动 信号时， 应调整仪器的参数设置。 3 采场爆破振动衰减规律 爆破振速与爆破条件、 传播介质特性、 测点和爆 图I 回归方程中二l g p 与。 二l g v 的 关系 从图1 中看出， 一元线性回归方程为 Y1 . 6 9 5 4 l x 5 . 6 1 3 0 5 , R 0 . 8 2 4 0 3 决定系数R Z 值表明了趋势线的估计值与对应 实际数据之间的 拟合程度。 当R s 等于或近似1 时， 趋势线最可靠。 矿 0 . 8 2 4 0 3 比 较接近于1 ， 所以 趋 势线是可靠的。 6 3 0 1 采场爆破振动衰减方程 萨道 夫斯基公式 为 V 二 2 7 3 . 9 7 8 6 / 3I -Q / R ’”‘ 表1 为K , a 经验值。 由表1 看出， 萨道夫斯基公 式中的K 值与表中软岩石的K值一致， 软岩石的a 廖大学， 等 井下爆破振动的衰减规律研究 值与中硬岩石的a 值相吻合， 说明地下结构的爆破 振动衰减规律与地面连续介质中的爆破振动衰减规 律不同， 两者之间的差异是由于采场特殊的空间构 造造成的。 表1 不同岩石条件的K , a 经验值 岩石性质 坚硬岩石 中硬岩石 软岩石 5 01 5 0 1 5 0- 2 5 0 2 5 0- 3 5 0 1 . 3一1 . 5 1 . 51 . 8 1 . 8-2 . 0 4 结语 通过对井下采场顶板爆破振动衰减规律的研 究， 发现地下空间结构的爆破振动衰减规律与地面 的爆破振动衰减规律相比有较大差异。地下采场实 际测试得到的a 值与地表硬岩的a 经验值基本吻 合， 而K 值则与软岩石K 值几乎一致， 这显然与测试 区域内岩体硬度的实际情况不符。因此， 应用萨道 夫斯基经验公式时， 不能简单套用地表连续介质中 爆破振动衰减规律的经验数据， 需要对施工现场的 爆破振动进行实测。 参考文献 [ 1 ]刘殿中. 工程爆破实用手册〔 M ] . 北京 冶金工业出版社， 1 9 9 9 . [ 2 〕陶颂霖. 凿岩爆破〔 M ] . 北京 冶金工业出 版社， 1 9 8 6 . [ 3 ]赵 刚， 等. D S V M系列测振仪在爆破振动测试中的 应用〔 J ] . T - 程爆破， 1 9 9 5 , 1 4 . [ 4 〕陈寿如， 等. 无线自 记测震系统在露天矿山 爆破地震控制中的 应用〔 J ] . 爆破 器材， 1 9 9 8 , 2 . 仁 5 〕史秀志， 等. 铜绿山 矿井下地压活动规律及采场地压控制技术 研究〔 R ]长沙 中南大学. 2 0 0 5 . 收稿日 期 2 0 0 6 - 1 0 - 2 5 作者简 介 廖大学 1 9 6 4 一 ， 男， 高级工程师， 主要从事采矿 工程技术及管理工作， E 一 m a il b s t u d y 1 2 6 . c o m o 上接第n页 2 . 3 原理分析 采场破顶时， 将顶板根据不同情况控制成拱形 和半拱形， 是和采场已有工程分不开的。从采场受 力情况来分析这个问题， 一个采场的矿体主要受力 有自 身重力、 两帮的磨擦力及矿体变形后产生的弯 曲应力， 这3 种力平衡时就能维持顶板的稳定， 否 则， 就发生大冒顶。如果顶板控制为拱形或半拱形 时， 这3 种力的平衡关系就会发生变化， 通过控制采 场顶板窿形， 可以使矿体自 身重力分解出一个向两 帮的压力， 这个压力产生新的磨擦力来抵消矿体自 身重力， 使矿体更加稳固。 3 结语 破顶采场是难度较大的采场， 有经验的采矿工 作者面对这种采场时都会倍加小心。在采矿过程 中， 最好避免这种情况， 但这需要在前期对采场做好 总体规划， 比如， 矿房回采时， 有选择性地将一些穿 脉充填结顶， 只留少量几条穿脉作为通风和进出通 道， 使间 柱回 采时 不 碰到 这种情况。 作者从如 何控 制采场顶板的角度出发， 总结出一套破顶采场的回 采顺序及顶板控制方法， 供以后采矿人员参考。 参考文献 [ 1 ] 刘鸿文. 材料力学 第三版[ M ] . 北京 高等教育出版社， 2 0 0 4 . 收稿日 期 2 0 0 6 - 1 1 - 作者简 介 吕 工作， E一 m a i l 震 1 9 7 5 2 8 一 ， 男， 工程师， 主要从事采犷技术 . h o m e . 1 2 3 4 5 y a h o o . c o m . c n o . 叫 . 卜.闷 . 卜.月 . 卜 .州 . 卜.司 . 卜.月 . 卜.侧 . . .. 口 ，.叫 . . .司卜.， . 户口闷卜.叫卜.‘ . 卜 .门 . ， .侧 . 卜 .叫 . 卜.侧 . 卜.月 . 卜.司 . 卜.司卜.润 . 卜 .司卜.月 . ..侧 . . .明卜.. . 卜.润 . 卜 .闷卜目叫 . . .叫卜.， 卜.闷 . 卜 .司卜.， . 卜.侧 . 卜 ⋯卜.州卜.. . 沪.叫卜.创 . 卜.. . 卜 .阅卜们叫卜.叫 . ，. 上接第2 3 页 4 . 3 爆破毒气影响范围 爆 破 毒 气 影 响 范围R g R ， 二 凡 Q 1/3 4 式中Q为爆破总炸药量， t ; K g 为系数， K g 取 1 6 0 。根据计算， 爆破毒气的影响范围为8 9 3 m ， 大 爆 破警 戒范围 为1 0 0 0 m o 5 结语 爆破实施后， 爆堆整齐、 均匀， 所有药室全部起 爆， 形成堆积面 积约1 . 3 万m 2m， 堆积厚度约2 5 . 7 m 的岩石缓冲层; 2 8 0 m中段预测巷道内设施及设备 没有受到任何影响， 达到了预期的爆破效果。大爆 破直接投资. 2 2 万元， 爆破成本低， 见效快; 同时 消除了一项特大安全事故隐患， 使采空区下部5 1 7 . 3 万t 的保有储量得以回收， 创造了良好的社会效益 和经济效益。 收稿日 期 2 0 0 7 - 0 3 - 0 6 作者简介 刘福春 1 9 6 3 一 ， 男， 高级工程师， 长沙有色冶金 设计研究院采矿分院副院长， 主要从事矿山设计研究工作。