基于ape的中深孔爆破振動(dòng)分析與控制

基于ape的中深孔爆破振動(dòng)分析與控制

1礦體地質(zhì)特征目前，公豐山煤礦主要采用深度礦床，主井深度為1000m。這是中國(guó)最大的金屬礦山之一。礦體位于青山背斜的軸部,賦存于石炭系黃龍組～船山組層位中,呈似層狀產(chǎn)出。礦體走向NE35°～40°,兩翼分別向北西、南東傾斜,中部?jī)A角較緩,而西北及東南邊部較陡,最大傾角達(dá)30°～40°;礦體沿走向向北東側(cè)伏,側(cè)伏角一般10°左右。礦體賦存于-690～-1007m標(biāo)高,其水平投影走向長(zhǎng)1810m,最大寬度882m,最小寬度204m,平均厚度34m。礦體主要為含銅磁黃鐵礦、含銅蛇紋石和含銅矽卡巖,直接頂板主要為大理巖,底板主要為粉砂巖和石英閃長(zhǎng)巖。原巖應(yīng)力在方向和量級(jí)上主要受地質(zhì)構(gòu)造控制,量值在30～38MPa。最大主應(yīng)力方向與礦體走向大體一致,為NE-SW方向,近似水平,屬高應(yīng)力區(qū)。冬瓜山礦采準(zhǔn)巷道在高圍巖應(yīng)力及頻繁生產(chǎn)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)等因素綜合作用下,其穩(wěn)定性問(wèn)題是當(dāng)前制約礦山實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,也是影響礦山安全生產(chǎn)的重大隱患之一。為滿足生產(chǎn)實(shí)踐,目前該礦井下生產(chǎn)采用大爆破落礦方式。由于單次爆破段藥量大,產(chǎn)生爆破振動(dòng)較大,可能對(duì)采準(zhǔn)工程和地表建筑物的穩(wěn)定性造成破壞性影響,導(dǎo)致支護(hù)工作量加大,不僅影響礦山生產(chǎn),而且?guī)?lái)很大的安全隱患,因此研究爆破振動(dòng)對(duì)采準(zhǔn)巷道的影響,得出不同爆破方式下爆破振動(dòng)對(duì)采準(zhǔn)巷道的破壞判據(jù),提出爆破振動(dòng)作用下采準(zhǔn)巷道的合理支護(hù)形式,對(duì)冬瓜山礦的產(chǎn)能保障具有重要意義。2測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)一般組成為傳感器、中間交換器(放大器)及記錄裝置三個(gè)部分,選用四川成都中科動(dòng)態(tài)儀器有限公司生產(chǎn)的EXP3850爆破振動(dòng)記錄分析系統(tǒng)。該測(cè)試儀主要用于對(duì)地震波、機(jī)械振動(dòng)或各種沖擊信號(hào)進(jìn)行記錄與數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出、顯示打印、存盤的便攜式儀器?？扇ǖ啦⑿胁杉?最高采樣率50kHz;A/D分辨率12Bit,分4段存儲(chǔ),每段16k數(shù)據(jù),現(xiàn)場(chǎng)可用筆記本電腦經(jīng)RS232串口直接設(shè)置采樣率、量程等參數(shù)。直接與壓力、速度、加速度等各種傳感器相連,并將其模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行存儲(chǔ),再經(jīng)自身的RS232接口和筆記本電腦(或臺(tái)式電腦)通訊,由計(jì)算機(jī)進(jìn)行波形顯示、譜圖顯示波形的各種特征參數(shù)及測(cè)試結(jié)果的表格顯示、打印和存盤等。圖1為該測(cè)試系統(tǒng)照片。選定56#勘探線6#采場(chǎng)進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè),為研究爆破振動(dòng)對(duì)鑿巖硐室和出礦水平巷道穩(wěn)定性的影響,在-760、-825m水平分別布置了5組測(cè)點(diǎn),每組測(cè)點(diǎn)兩個(gè),布置在巷道頂板和邊幫,具體如圖2,圖3所示。3爆破振動(dòng)測(cè)試在井下,為保證爆破地震波質(zhì)點(diǎn)振速的準(zhǔn)確觀測(cè),確保傳感器固定良好,在測(cè)點(diǎn)處打孔,預(yù)埋固定螺栓,爆破振動(dòng)測(cè)試時(shí)將傳感器旋入螺栓即可。由于整個(gè)測(cè)試工作只能根據(jù)礦山生產(chǎn)安排和爆破參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)進(jìn)行,不能影響礦山正常生產(chǎn),因此,爆破振動(dòng)測(cè)試所得到的結(jié)果也是根據(jù)實(shí)際爆破后產(chǎn)生的震動(dòng)的測(cè)試而得來(lái)的,每次爆破前統(tǒng)計(jì)的爆破條件如表1所示。測(cè)試前先設(shè)置好儀器參數(shù),為了避免其他因素觸發(fā)記錄儀,測(cè)試必須和現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)同步進(jìn)行,在起爆之前30min打開(kāi)記錄儀,撤離現(xiàn)場(chǎng)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn),獲得了-760、-825m水平頂板、邊幫拉底爆破振動(dòng)測(cè)試參數(shù),其中-760m水平爆破振動(dòng)測(cè)試參數(shù)見(jiàn)表2、表3。采用薩氏公式,分別對(duì)拉底爆破振動(dòng)速度選取不同藥量與爆心距指數(shù)比例關(guān)系進(jìn)行擬合,得到-760m、-825m水平頂板以及邊幫拉底爆破振動(dòng)速度預(yù)測(cè)公式,見(jiàn)表4。-760m、-825m水平頂板以及邊幫拉底爆破振動(dòng)速度對(duì)數(shù)散點(diǎn)見(jiàn)圖4～圖7。4爆炸振動(dòng)的控制措施常用的爆破振動(dòng)控制方法有段最大藥量控制(或稱比例藥量控制法)、微差干擾降震等幾種有效方法。(1)差爆破振動(dòng)強(qiáng)度爆破振動(dòng)峰值強(qiáng)度主要與炸藥量、爆心距及介質(zhì)條件有關(guān),而在這些條件中人為控制最有效的因素是炸藥量。大量實(shí)踐證明,微差爆破振動(dòng)峰值強(qiáng)度的大小,主要取決于最大分段藥量。將一次爆破藥量分成多段微差延期起爆,使得爆破振動(dòng)峰值減小為受最大段藥量控制,這樣一次爆破規(guī)?？蓴U(kuò)大很多倍而不會(huì)產(chǎn)生大的震動(dòng)從而達(dá)到降震的目的。但在爆破振動(dòng)應(yīng)力波能量方面,總裝藥量比單段最大藥量更影響其大小。因此為了有效降低微差爆破地震效應(yīng),在控制單段最大藥量的同時(shí),也應(yīng)盡可能降低總藥量數(shù)。(2)雷管段數(shù)的影響微差爆破降振實(shí)質(zhì)是起爆各段藥量單獨(dú)作用,減少爆破振動(dòng)振幅增加的可能性,從而降低振動(dòng)強(qiáng)度,在單純靠控制比例藥量或段最大藥量不能滿足要求時(shí)一般應(yīng)當(dāng)結(jié)合微差爆破來(lái)干擾降振。該方法關(guān)鍵是控制段微差時(shí)間。理論分析表明,如果兩個(gè)波形互相疊加,其相位差為0.5T或1.5T(T為震動(dòng)周期),疊加后的幅值最小;而當(dāng)相位差為2T時(shí),則疊加后的幅值最大。因此為了降震、選用延遲間隔為0.5T或1.5T的雷管段數(shù)。為了使一次爆破總量達(dá)到生產(chǎn)及施工要求,在冬瓜山銅礦階段空?qǐng)龇ㄋ煤蟪涮畈傻V法中,采用孔內(nèi)微差起爆,在起爆雷管精度比較高的情況下,孔內(nèi)微差間隔取25ms是可行的,但是從多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的振動(dòng)信號(hào)分析,由于現(xiàn)場(chǎng)各種因素以及雷管精度的影響,常有跳段現(xiàn)象產(chǎn)生,引起不同段別的雷管幾乎同時(shí)起爆,對(duì)于地下結(jié)構(gòu)需要重點(diǎn)保護(hù)的,在選擇微差雷管是可以