基于ape的中深孔爆破振动分析与控制

基于ape的中深孔爆破振动分析与控制

1矿体地质特征目前，公丰山煤矿主要采用深度矿床，主井深度为1000m。这是中国最大的金属矿山之一。矿体位于青山背斜的轴部,赋存于石炭系黄龙组～船山组层位中,呈似层状产出。矿体走向NE35°～40°,两翼分别向北西、南东倾斜,中部倾角较缓,而西北及东南边部较陡,最大倾角达30°～40°;矿体沿走向向北东侧伏,侧伏角一般10°左右。矿体赋存于-690～-1007m标高,其水平投影走向长1810m,最大宽度882m,最小宽度204m,平均厚度34m。矿体主要为含铜磁黄铁矿、含铜蛇纹石和含铜矽卡岩,直接顶板主要为大理岩,底板主要为粉砂岩和石英闪长岩。原岩应力在方向和量级上主要受地质构造控制,量值在30～38MPa。最大主应力方向与矿体走向大体一致,为NE-SW方向,近似水平,属高应力区。冬瓜山矿采准巷道在高围岩应力及频繁生产爆破产生的振动等因素综合作用下,其稳定性问题是当前制约矿山实现达产目标的关键环节之一,也是影响矿山安全生产的重大隐患之一。为满足生产实践,目前该矿井下生产采用大爆破落矿方式。由于单次爆破段药量大,产生爆破振动较大,可能对采准工程和地表建筑物的稳定性造成破坏性影响,导致支护工作量加大,不仅影响矿山生产,而且带来很大的安全隐患,因此研究爆破振动对采准巷道的影响,得出不同爆破方式下爆破振动对采准巷道的破坏判据,提出爆破振动作用下采准巷道的合理支护形式,对冬瓜山矿的产能保障具有重要意义。2测试系统的构建测试系统一般组成为传感器、中间交换器(放大器)及记录装置三个部分,选用四川成都中科动态仪器有限公司生产的EXP3850爆破振动记录分析系统。该测试仪主要用于对地震波、机械振动或各种冲击信号进行记录与数据分析、结果输出、显示打印、存盘的便携式仪器。可三通道并行采集,最高采样率50kHz;A/D分辨率12Bit,分4段存储,每段16k数据,现场可用笔记本电脑经RS232串口直接设置采样率、量程等参数。直接与压力、速度、加速度等各种传感器相连,并将其模拟电压量转换成数字量进行存储,再经自身的RS232接口和笔记本电脑(或台式电脑)通讯,由计算机进行波形显示、谱图显示波形的各种特征参数及测试结果的表格显示、打印和存盘等。图1为该测试系统照片。选定56#勘探线6#采场进行爆破振动监测,为研究爆破振动对凿岩硐室和出矿水平巷道稳定性的影响,在-760、-825m水平分别布置了5组测点,每组测点两个,布置在巷道顶板和边帮,具体如图2,图3所示。3爆破振动测试在井下,为保证爆破地震波质点振速的准确观测,确保传感器固定良好,在测点处打孔,预埋固定螺栓,爆破振动测试时将传感器旋入螺栓即可。由于整个测试工作只能根据矿山生产安排和爆破参数优化试验进行,不能影响矿山正常生产,因此,爆破振动测试所得到的结果也是根据实际爆破后产生的震动的测试而得来的,每次爆破前统计的爆破条件如表1所示。测试前先设置好仪器参数,为了避免其他因素触发记录仪,测试必须和现场爆破作业同步进行,在起爆之前30min打开记录仪,撤离现场。通过现场的试验,获得了-760、-825m水平顶板、边帮拉底爆破振动测试参数,其中-760m水平爆破振动测试参数见表2、表3。采用萨氏公式,分别对拉底爆破振动速度选取不同药量与爆心距指数比例关系进行拟合,得到-760m、-825m水平顶板以及边帮拉底爆破振动速度预测公式,见表4。-760m、-825m水平顶板以及边帮拉底爆破振动速度对数散点见图4～图7。4爆炸振动的控制措施常用的爆破振动控制方法有段最大药量控制(或称比例药量控制法)、微差干扰降震等几种有效方法。(1)差爆破振动强度爆破振动峰值强度主要与炸药量、爆心距及介质条件有关,而在这些条件中人为控制最有效的因素是炸药量。大量实践证明,微差爆破振动峰值强度的大小,主要取决于最大分段药量。将一次爆破药量分成多段微差延期起爆,使得爆破振动峰值减小为受最大段药量控制,这样一次爆破规模可扩大很多倍而不会产生大的震动从而达到降震的目的。但在爆破振动应力波能量方面,总装药量比单段最大药量更影响其大小。因此为了有效降低微差爆破地震效应,在控制单段最大药量的同时,也应尽可能降低总药量数。(2)雷管段数的影响微差爆破降振实质是起爆各段药量单独作用,减少爆破振动振幅增加的可能性,从而降低振动强度,在单纯靠控制比例药量或段最大药量不能满足要求时一般应当结合微差爆破来干扰降振。该方法关键是控制段微差时间。理论分析表明,如果两个波形互相叠加,其相位差为0.5T或1.5T(T为震动周期),叠加后的幅值最小;而当相位差为2T时,则叠加后的幅值最大。因此为了降震、选用延迟间隔为0.5T或1.5T的雷管段数。为了使一次爆破总量达到生产及施工要求,在冬瓜山铜矿阶段空场法嗣后充填采矿法中,采用孔内微差起爆,在起爆雷管精度比较高的情况下,孔内微差间隔取25ms是可行的,但是从多次现场测试的振动信号分析,由于现场各种因素以及雷管精度的影响,常有跳段现象产生,引起不同段别的雷管几乎同时起爆,对于地下结构需要重点保护的,在选择微差雷管是可以