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煤矿斜井掘进爆破振动监测分析与爆破振动控制研究

孙艳军  
【摘要】:本文以山西省忻州市宁武县榆树坡煤矿斜井掘进爆破的地表震动效应为研究对象。文中对爆破振动的监测内容和原理、爆破振动效应的控制及爆破地震波的频域特征理论进行了详细阐述。根据宁武县污水处理厂建(构)筑物对测试的要求及内容,详细讲述了测试方案的制定过程及所选测试仪器的特征,并对大量的测试数据进行分析总结后得出以下结论: (1)斜井爆破掘进中,不同类型炮孔的自由面条件对地表的振动影响较大,从所测得的爆破地震波形图中,提出了掏槽孔爆破产生的地震效应最为强烈,其地表振动速度幅值是其他各类炮孔爆破的2倍以上。 (2)对所测数据分析后,可将斜井掘进爆破对地面振动的影响分为三个区域:爆破前冲影响区、爆破掌子面上方影响区、爆破空洞影响区。爆破掘进时会有一股向前的冲击波,受冲击波的影响,爆破振动数据会大于掌子面正上方的振动监测数据,其主要受到掏槽角度、药量及埋深等因素影响,爆破振动最大值出现在掌子面前方l0m处。而由于空洞效应的影响,地表振动最大值位于掌子面后方1Om。由此监测影响最大区域(掌子面前或掌子面后)的振速,从而了解整个区域的振速最大值。这就能够更高效、更准确的把握斜井掘进爆破对周围环境的影响,对重点区域的把握上提出了方向。 (3)使用萨道夫斯基经验公式对三个爆破影响区域的爆破振动速度进行线性回归拟合后发现,爆破前冲影响区和空洞影响区的衰减参数不符合《爆破安全规程》中的规定,不能建立合理的物理模型。而掌子面上方影响区的爆破衰减参数符合《爆破安全规程》的规定,其衰减规律为: 其中,衰减参数K=135.7,α=1.35,并建立物理模型。通过模型,爆破地震波衰减规律公式可以预测爆破地震波的振动速度,为整个爆破工程顺利安全进行以及污水处理厂的安全提供了技术依据。 (4)对爆破振动波的主振频率进行总结分析后,得出爆破地震波所产生的主振频率主要集中在40~70Hz之间,远远大于地表建(构)物的固有频率则为4~10Hz,因此,两者不会产生共振现象,对污水处理厂的建(构)物不会产生破坏影响。由爆心距与爆破振动频率关系图可以得出,随着爆心距的增加,频率基本上呈减小的趋势。 (5)对于斜井掘进爆破振动的控制,提出了控制掏槽眼爆破的单段装药量,而对于辅助眼、周边眼和底眼的单段装药量则完全可以大于掏槽眼的单段装药量。 (6)调整爆破参数、改变炮眼布置方式完全可以降低斜井爆破掘进产生的爆破振动。 (7)榆树坡煤矿斜井爆破掘进最终安全通过污水处理厂,证明了爆破振动全程监测是此类工程成功的关键。


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