焦家金矿中深孔爆破振动分析及振动控制研究

摘要

钻爆法在金属矿山施工中广泛运用，但爆破引发的振动会造成地下岩体工程的破坏，影响正常作业，因此，开展爆破振动监测，掌握爆破振动传播特性，并据此采取相应措施来控制爆破振动危害，对于矿山的安全高效开采具有重要意义。 本文针对山东焦家金矿实验采场开展了爆破振动监测，采用灰色关联度分析和HHT时频分析等方法，研究了爆破振动效应影响因素、爆破振动信号的时频能量分布以及爆破振动强度、能量随主要影响因素的变化规律;在此基础上，提出了适合焦家金矿实验采场的围岩安全评估方法以及爆破振动控制措施。主要研究内容如下: (1)通过焦家金矿实验采场爆破振动监测，获取了开采过程的监测信号;同时基于MATLAB平台，添加EMD信号分解工具箱和TFTB时频分析工具箱，编制了信号EMD分解与重建、信号时频域能量分布等分析程序。 (2)采用HHT时频分析技术对典型爆破振动信号进行EMD分解和Hilbert变换，验证了HHT时频分析技术的可行性;在此基础上，得到了爆破振动能量在时域和频域的分布情况，并进行了爆破振动信号的能量分析。 (3)通过对6种灰色关联度模型优缺点进行比较，选择B型关联度和广义灰色相对关联度两种模型进行爆破振动效应影响因素敏感性分析，获得了最主要的影响因素，并研究了爆破振动强度和能量随主要影响因素的变化规律。 (4)基于质点振速预测模型和主振频率预测模型提出了围岩安全评估方法，并通过预测结果与现场巷道破坏情况的对比验证了该方法的可靠性;同时，在信号时频能量分析和爆破振动效应随主要影响因素变化规律分析的基础上，提出了爆破振动控制措施，可用于现场指导。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1爆破振动监测技术发展现状

1．2．2爆破振动信号分析技术研究现状

1．2．3爆破振动波传播规律研究现状

1．3主要研究内容和技术路线

第2章爆破振动波的传播及爆破振动监测

2．1爆破振动波的传播过程及爆破振动波特性

2．1．1爆破振动波类型及振动波的传播

2．1．2爆破振动波特性分析

2．2爆破振动效应

2．2．1爆破振动效应影响因素

2．2．2爆破振动效应评价指标

2．3爆破振动监测

2．3．1实验采场工程概况及爆破情况

2．3．2爆破振动监测点布置

2．3．3爆破振动现场监测

2．3．4数字信号处理系统

2．4爆破振动监测结果

2．5本章小结

第3章爆破振动信号时频分析

3．1爆破振动信号分析方法

3．2 EMD-HHT信号分析过程

3．2．1 EMD算法原理及信号分解过程

3．2．2 EMD分解的优越’l生

3．2．3 Hilbert变换和Hilbert谱分析

3．3爆破振动信号的能量分析

3．3．1爆破振动信号的能量分析方法

3．3．2爆破振动信号的时域能量分析

3．3．3爆破振动信号的频域能量分析

3．4本章小结

第4章爆破振动效应随其影响因素的变化规律

4．1爆破振动效应的灰关联分析

4．1．1灰色关联分析基本原理及分析过程

4．1．2选择系统特征变量和相关变量

4．1．3选择灰色关联度模型

4．1．4 B型灰色关联矩阵及分析结果

4．1．5广义灰色相对关联矩阵及分析结果

4．2爆破振动效应随主控影响因素变化规律分析方法

4．3．1爆心距对爆破振动强度的影响

4．3．2爆心距对爆破振动能量的影响

4．4．1单段最大药量对爆破振动强度的影响

4．4．2单段最大药量对爆破振动能量的影响

4．5本章小结

第5章爆破振动控制及围岩防护

5．1围岩安全评估

5．1．1主振频率预测模型

5．1．2爆破振动强度预测模型

5．1．3单段最大药量安全界限和安全距离界限的确定

5．1．4围岩安全评估过程

5．1．5围岩安全评估方法的验证

5．2爆破振动控制及巷道防护

5．3本章小结

第6章结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目及获得成果