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露天矿爆破振动对边坡的影响及其预测研究

张袁娟  
【摘要】:地形地质条件是影响爆破地震波传播的关键因素,露天矿山特殊的深凹地形条件造就了其爆破地震波传播的特殊性,传统的萨道夫斯基公式已无法准确预测矿山周围的爆破振动速度峰值。因此,必须找出适合深凹露天矿山的特点的爆破震动传播规律。 基于爆破振动峰值振速预测,分析了相同爆心距、不同起爆点的条件下,预留边帮平台上不同测点峰值振速的变化规律。结果表明:爆源到底部顶点的水平距离和测点到台阶顶部顶点的水平距离相对空间位置对爆破振速的预测有很大影响作用。 通过理论分析得出爆破振动波在岩体中传播、衰减的物理机制,分析了波在露天矿特殊地形中的传播规律,首先通过波在介质中的反射和透射理论,对高程放大效应进行了论证,并结合前人研究经验,得出高程放大效应并不是无限放大的结论。 通过波在单一介质中的传播和多层介质中的传播理论,得出弹性波在岩体爆破体系中的衰减规律,为研究爆破振动衰减规律提供了重要的理论依据。 运用LS-DYNA程序对露天矿台阶爆破进行了三维数值模拟并结合能量分析,研究了爆破振动总能量和峰值振速随着爆心距的衰减规律,研究结果表明:爆破振动峰值振速的衰减规律符合能量的衰减趋势,都发生在爆破振动的近区。 引入了爆破损伤因子,应用LS-DYNA软件的JHC损伤本构模型,模拟了炸药在岩体中爆炸过程,得出了破碎区和裂隙区半径的范围。 在爆破损伤理论的基础上,结合波动理论得出设置缓冲孔的生产爆破最高减震率可达到50%,损伤范围也明显小于没有设置缓冲孔的结论。 结合能量分析和量纲分析,提出了影响爆破振动的主要因素,确定量纲分析的基变量,然后运用量纲分析对爆破振动预测公式进行了推导,得出反映爆源到台阶底部顶点水平距离和测点到台阶顶部顶点水平距离相关的爆破振动公式,且运用了Matlab软件编制了程序并结合数值模拟对所推导出的预测公式进行误差分析。 现场使用结果表明,文中推导的预测公式能准确、有效地预测预报深凹露天矿山生产爆破振动峰值速度,对于露天矿山安全生产有着非常重要的指导意义。


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