电子雷管和导爆管雷管爆破的振动能量对比分析

为了对比电子雷管和导爆管雷管延期起爆对爆破振动能量分布规律的影响,从爆破振动能量角度开展了模型试验与现场试验。基于MATLAB小波包分析方法,将爆破振动信号按频率划分为32个频带,分析了各频带能量和质点峰值速度(PPV)。结果表明:电子雷管和导爆管雷管延期起爆产生的振动能量主要集中在1～4频带(0～125Hz),随着爆破振动能量增加,能量分布趋向于中高频带;振动能量显著影响峰值质点速度大小,导爆管雷管起爆条件下频带由低到高,其PPV先减少、再增加、后减少,呈“N”形分布;现场试验中相比于导爆管雷管,电子雷管起爆条件下的平均降振率为21.3%,平均振动能量降低了32.7%;使用导爆管雷管进行微差爆破作业时,由于导爆管雷管的延期精度较差,导致炮孔之间的振动叠加效应十分明显,爆破产生的振动能量远大于电子雷管起爆产生的振动能量。实际工程中,通过电子雷管设置合理的延期时间可以有效降低爆破振动。     

高精度雷管逐孔起爆地震信号的精确时频分析

靠近煤炭筒仓建筑等的重要设施进行台阶爆破时,必须严格控制爆破振动低频带上能量的大小。基于HHT(希尔伯特-黄变换）方法,结合别斯库都克露天煤矿台阶爆破逐孔起爆方案,研究爆破振动信号的时频及能量分布特征。结果表明：研究建（构）筑物受爆破振动响应,选用爆破振动信号水平分量更为合理;分析爆破振动信号时频特征需结合爆破参数、场地等多因素;高精度雷管逐孔起爆方案可以使爆破振动信号能量分布更均匀,减少能量在10 Hz以下低频带上的分布。     

研山铁矿爆破振动信号能量分布特征

对研山铁矿矿区爆破振动信号进行了监测,采用小波包分析技术对该矿爆破振动信号进行了时频特征分析,得到了爆破振动信号在不同频带上的能量分布,并总结了研山铁矿爆破振动信号能量在不同频带上的分布规律。研究表明:爆破振动信号频带能量分布极不均匀,出现多个子振频带,绝大多数能量集中于0~200 Hz。     

不同爆破参量对爆破振动信号能量分布的影响

为研究不同爆破参量对爆破振动信号能量分布的影响,采用小波包分析技术对不同爆破参量下某矿山的爆破振动信号进行了小波包能量分析,结果表明,随着爆心距的增加,0~15.6 Hz爆破振动信号的能量占总能量比例呈上升趋势,增幅为45.88%;15.7~62.5Hz的能量占总能量比例明显降低,降幅达56.7%。同样的,随着最大单响药量和高程的增加,0~15.6 Hz爆破振动信号的能量占总能量比例也呈上升趋势,增幅分别为33.86%和26.33%;15.7~62.5Hz的能量占总能量比例明显降低,降幅分别为50.64%和39.76%。随着爆心距、最大单响药量及高程的增加,爆破振动信号的主振频带有向低频发展的趋势。而该频率接近该矿山边坡的固有频率,容易发生共振,导致边坡失稳。     

不同孔径爆破振动能量优势频带范围分析

通过对两种孔径爆破地震波的监测,基于频率一能量分析方法对振动频率一能量分布特征进行研究。分析结果显示,310mm孔径爆破所产生的地震波能量优势频带范围为40Hz以下,150mm孔径爆破的地震波能量优势频带范围高于310mm孔径。研究表明大孔径爆破所产生的振动能量在低频区域,其振动周期长,衰减慢,对建构筑物危害大。     

基于HHT的露天矿爆破振动信号分析

采用经验模态分解(EMD)提取爆破振动信号的固有模态函数(IMF)分量,对主要成分作Hilbert变换,得到各IMF分量的频率特征;对振动信号进行Hilbert变换,得到信号的Hilbert谱和边际能量谱,从频谱能量的角度分析了爆破振动能量在不同频率段的分布特征。结果表明:爆破能量主要集中在100 Hz以内的低频区域,0"20 Hz频带能量分布较均匀,20"45 Hz能量变化较大,45 Hz以后能量很小。研究结果验证了HHT方法在爆破振动信号分析中的高效性和适应性,HHT方法处理非线性、非平稳的爆破振动信号简单有效,具有很好的推广价值。     

二氧化碳爆破效果及振动分析

基于露天矿山开采工程开展二氧化碳爆破实验,探究二氧化碳爆破效果,并且对实验进行爆破振动监测,分析振动能量,研究二氧化碳爆破对周围环境的影响。运用希尔伯特-黄变换(HHT)对爆破振动数据进行分析,探究二氧化碳爆破产生的振动信号的频谱特征。结果表明：二氧化碳爆破振动能量主要分布于0～100 Hz频带,且主频为0～60 Hz;本文条件下的二氧化碳爆破振动幅值在允许范围内,对工程建设和周边房屋均不会造成影响。     

岩巷掘进中电子雷管爆破振动信号的时频能量分析

挂帮矿地下开采环节伴随着爆破活动的进行,容易导致最终边坡失稳,为探究振动信号的时频能量分布特征,评估振动危害,在和静县备战铁矿开展了多组测振试验。对于监测所得振动数据,运用Hilbert-Huang变换(HHT)法,并结合小波软阈值去噪,从时间、频率和能量的角度对该挂帮矿振动信号进行了分析,同时运用EMD(Empirical Mode Decomposition)延期识别法和瞬时能量延期识别法,对电子雷管实际延期时间进行了识别。分析结果表明:(1)爆破能量主要集中在0～200 Hz频带范围内,主振频带为0～50 Hz;(2)爆破能量朝低频方向发展,在0～10 Hz频带内含有51.22%的能量,低频带内蕴含大部分能量,容易引发建(构)筑物自振,对挂帮矿边坡稳定性具有很大威胁;(3)在0.495 s和1.119 s,即掏槽孔爆破和辅助孔爆破时产生较大能量,因此建议为掏槽孔设置空孔,并适当减小第5段辅助孔装药量;(4)在常规延期下,EMD法和瞬时能量法的雷管段数识别率均为100%,对于实际延期时间的识别,EMD法识别精度为95.2%,瞬时能量法仅为82.6%。初步分析,这是因为EMD法自身进...     

基于小波变换的爆破振动信号不同频带能量分析

针对爆破振动信号持续时间短、突变性快的非平稳特征及振动信号三向传播特征,结合某露天矿逐孔爆破实测数据,利用小波分析技术,分析某点实测轴向、径向、垂向三向振动信号分频能量分布特征。研究结果表明：频带能量的最大值与质点峰值振速基本处于相同位置,总体成正比例关系,个别频带能量最大值并不处于峰值振速位置;逐孔起爆三向振动信号在不同频带能量分布不同,各向能量主要集中在250 Hz以内,250 Hz以后能量基本消失;由于周围建（构）筑物固有频率较低,据爆源140 m处振动数据的能量主要集中在15 Hz以上,因此,此次爆破共振对建（构）筑物的影响较小。研究结果为爆破振动安全评价提供了新的途径。     

冻结立井爆破冻结壁成形控制与井壁减振研究

控制爆破动载荷对冻结管、冻结壁及井壁的扰动和破坏是冻结井筒施工的重要环节。以万福矿井筒掘进工程为依托,采用周边眼普通光面爆破、半圈切缝药包和整圈切缝药包3种形式,运用多重分形理论,提取了3种条件下冻结壁成形图像多重分形谱特征参数;利用频率切片小波实现了3方案下不同频带信号重构;通过小波包算法对井壁爆破振动进行了监测分析,获取了相应信号频带能量分布。结果表明:多重分形谱可用来客观评价切缝药包对冻结壁的护壁作用;井壁振动信号主频较地面爆破振动高,通常在150 Hz左右;随着频率的升高,井壁振动信号振幅和能量都不断降低;在低频段(0~250 Hz),相对于周边眼普通光面爆破,半圈切缝药包能量降低了41.54%,整圈切缝药包能量降低了52.42%,切缝药包在低频段具有显著的"吸能"作用;在中频段(300~500 Hz),由于半圈切缝药包装药能量释放不均衡及井筒结构体非严格对称导致频带能量出现了"选择放大"效应;在高频段(700~900 Hz),能量沿高程"区域集中"现象说明切缝药包的减振效果更多地体现在爆破近区。验证了切缝药包的减振和对冻结壁的护壁作用。     

电子雷管在光面爆破中的应用

针对光面爆破后的边坡光滑稳定及爆破后石料破碎块度均匀的要求,以温州绕城高速公路路堑开挖爆破工程为背景,对比测试了电子雷管和导爆管雷管的延时精度,并进行了电子雷管并联起爆网络和导爆管雷管复式起爆网络的光面爆破试验,比较2种雷管爆破后的石料块度,研究了电子雷管在光面爆破及石料块度控制方面的应用。试验结果表明:电子雷管延期时间的标准差、极差和延时误差均比导爆管雷管小,延期性能优于导爆管雷管。采用电子雷管进行光面爆破,爆破后的边坡表面平整,光爆孔清晰,效果好,且爆破得到的石料块度大部分集中在10～450 mm,块度均匀,能较好地满足工程需求。     

基于精确延期的深孔控制爆破技术

结合基础开挖工程,探讨了电子雷管起爆技术及其在复杂环境下深孔爆破工程的应用,结合振动监测结果,分析了基础开挖逐孔精确延期爆破及其振动效应与控制技术。研究结果表明：高精度电子雷管可大幅度地降低爆破振动强度,结合预裂控制爆破,降振效果更加显著;通过优化延期时间,爆破地震波可调整为均匀分布的高频低峰值波形,爆破破岩效果与有害效应得到精确控制。     

爆破震动信号的小波包分析

爆破引起的震动非常复杂,是一种典型的非平稳信号。利用小波分析良好的时频局部化性质,可以很好地对爆破地震波进行信号重构和能量分析。利用MATLAB的“db6”小波基函数,编制MATLAB程序,把震动信号划分为几个频带进行分析,在每个频带上选取该波段的速度峰值及其主频,据此得出不同频带上的能量分布情况。通过对实测爆破震动信号的小波包分析可以看出,大多数信号的主频位于0～15 Hz以内的中低频带内,这对爆破震动的安全控制具有现实意义。     

雷管断别对露天台阶爆破地震效应的影响研究

毫秒延期爆破所选雷管的精度直接影响爆破网络的设计和分段间隔的选取，这是影响爆破质量和爆破地震效应的主要因素之一，对于普通毫秒延期雷管，雷管段别又直接影响到雷管精度的。基于此本文就雷管段别对地震效应的影响进行了深入研究，研究表明对于多段毫秒延期爆破，最大段药量发并不预示着一定产生最大振动速度。基于我国大多数矿山及各类爆破工程基本采用普通毫秒延期雷管这一事实，此现象预示着目前我国爆破安全规程中，以最大药量计算和安全校核爆破最大振动速度是偏于保守的。通过对不同段别毫秒延期雷管地震效应的研究，得到适合黑山铁矿爆破条件，具有良好爆破效果和一定降振效果的雷管为第6～10段，最佳段别第7段毫秒延期雷管。     

微差爆破实际延迟时间识别方法比较与优选

提出了基于瞬时能量谱突变点确定雷管实际延迟时间的HHT瞬时能量识别法, 以微差爆破振动信号HHT变换的Hilbert能量幅值为初值, 运用频率积分获取微差爆破振动信号瞬时能量谱, 进而确定雷管实际延迟时间。工程实践表明, HHT瞬时能量法识别结果与小波基函数、变换尺度和IMF分量的选取无关。此外, 该方法还可用于微差时间与频率变化规律的研究。     

采用高精度雷管的微差爆破实践

简单介绍了微差爆破的原理,阐述了高精度雷管的性能,并与普通雷管进行了延期时间与误差比较。在兰尖铁矿用高精度雷管进行了孔内孔间微差爆破试验,爆破震动测试数据表明,在露天矿采场生产爆破中,使用高精度雷管进行孔内孔间微差爆破,能取得好的降震效果和爆破质量。     

液态二氧化碳相变破岩振动能量分布研究

采用Hilbert-Huang变换方法对地铁基坑开挖工程中液态二氧化碳相变破岩时引起的振动信号的频谱特征、能量分布进行了研究。结果表明, 液态二氧化碳相变破岩时引起质点振动的频率主要分布于0~100 Hz范围内, 能量主要集中于0~20 Hz, 且随距离增加能量逐渐向高频带集中分布; 一定距离条件下能量分布主频带内的垂向分量能量比例最高, 水平径向次之, 水平切向最小, 平均值占信号总能量的70%以上, 且随震源距增加逐步降低并趋于一致; 质点瞬时能量起伏与其振动幅值对应, 主要作用于0~0.5 s的时间段内。