煤矿超深孔大药量爆破震动安全性研究

为控制煤矿井下超深孔大药量爆破震动对巷道及支护结构造成危害,通过现场爆破震动监测分析,获得了煤矿井下综采遇硬岩超深孔大药量松动爆破地震波的衰减规律.采用HHT方法对震动信号进行分解,研究信号的频谱特性和能量分布.结果表明,超深孔松动爆破震动的持续时间为150 ms左右,震动速度三方向分量中测点与爆源连线的径向分量最大,能量主要集中在100 Hz以内的低频区,随频率分布可分成若干个“子频带”,峰值出现在频率17.75 Hz,存在爆破震动对支护结构和工作面造成危害的可能.根据衰减规律,反算出该场地超深孔爆破的单段最大药量;分析了爆破时出现巷帮岩石崩落和飞石的原因,提出施工时应控制单段最大药量和加强爆破炮孔周围防护,保证了施工安全.     

基于爆破损伤的强制放顶爆破参数设计与应用

通过总结综采工作面坚硬顶板深孔爆破强制放顶成功案例,得出以爆破裂隙区半径为强制放顶爆破参数设计的不合理性,提出以爆破损伤范围为依据进行爆破参数计算。研究以国投新集二矿210108工作面为依托,通过爆破振动监测,回归得到综采面深孔爆破振动速度传播衰减规律,由此导出炮孔周围岩体内的质点振动峰值速度衰减规律。计算结果表明,炮孔直径75mm、装药直径63mm的深孔爆破可以在周围岩体中形成半径为7.631m重度损伤区,解释了炮孔间距大于10m仍能有着良好爆破效果的原因;设计最大孔底间距15.2m的爆破参数,并成功进行了现场应用,验证了计算方法的可靠性,为类似工程爆破参数设计提供了一个新方法。     

炮孔堵塞质量对爆破效果的影响

在岩土钻孔爆破中,炮孔堵塞的好坏、堵塞长度、堵塞物料的选择,对于提高炸药潜能的利用和爆破效果关系极大。炸药在介质中爆炸后,介质变形、破坏是应力波和爆轰气体联合作用的结果。炸药爆炸对介质的破坏能力,取决于炸药能量和所产生的气体体积。在钻孔爆破中,如炮孔堵塞不严或不堵塞时,炸药爆炸产生的大部分能量,将随爆轰气体的溢出造成能量的浪费。炸药的猛度越低,堵塞对爆破效果的影响越大,提高堵     

水不耦合装药对深孔预裂爆破应力波能量的影响

从理论上探讨了在深孔预裂爆破过程中,水不耦合装药对爆轰冲击波的形成和应力波传播规律的影响,利用Matlab编程求解了冲击波初始参数和沿爆破孔径向方向上传播到爆破孔孔壁处的参数;并根据弹性理论提出并求解了正入射情况下爆破孔孔壁表面上的初始冲击压力。在淮南矿业集团丁集矿进行了水不耦合装药深孔预裂爆破实验,并对实验获得的应力波信号进行归一化频谱分析研究。数值计算和现场实验均表明:通过在煤层中进行深孔预裂爆破实验研究发现,当ξ的值为1.5左右时,爆生应力波在10~50Hz内的分能量最强,同时具有最高的信噪比,这与理论计算结果相吻合。因而,在利用煤层爆破强化增透技术时应将不耦合装药系数设计为1.5左右,同时适当加大爆破药柱的用量,以获得最佳的增透效果。     

隧道掘进爆破振动对围岩影响的HHT分析

为了探究隧道掘进爆破振动信号在围岩等级改变处的传播衰减特性,以新建铁路北京至沈阳客运专线（辽宁段）TJ-1标三棱山隧道为工程背景,采用理论分析与现场试验相结合的方法,基于TC-4850监测试验数据,对爆破质点振速时程曲线进行EMD分解和Hilbert变换。依据测点3个方向的边际谱和瞬时能量谱,分析爆破振动能量在时域和频域的分布规律,进而可以得出各频带的能量百分比以及总能量与距离的关系曲线。通过分析地震波信号沿隧道围岩传播衰减性质可以得出:爆破振动能量在频域上分布具有各向异性,而且在垂直方向上具有数量比例高、所占频带低的特点;隧道掘进爆破振动总能量在围岩等级改变处出现“断崖式”衰减,且在Ⅳ级围岩中相对衰减率更高,衰减更为迅速。     

留中心空腔的炮孔装药结构

炸药破矿一般都产生大量粉尘和碳氧化物、氮氧化物等有毒气体。其中部分形成烟尘云雾,从露天矿排出,扩散污染邻近地区。另一部分则滞留在爆落的矿石堆里,在一定时间内仍会对工作场所的人员造成危害。为减少露天矿爆破中的有害物质浓度,必须改进爆破工艺,其中包括应用合理的炮孔装药结构。以实心圆柱体装药结构进行爆破时,我们发现药包中心部分的炸药并没有全部发生化学变化。炸药爆炸分解反应不彻底,会造成有毒气体排出量增高。如果采用实心结构装药爆破,将形成范围很大的岩石压碎区,即     

隧道微差爆破雷管延时识别方法研究

微差爆破延时的识别是爆破方案调整和优化的重要依据。采用HHT和分形组合方法对实际隧道工程采集到的爆破振动信号进行了分析。利用HHT变换中的EMD(Empirical Mode Decomposition)分解对采集到的典型爆破振动信号分解为12个imf(Intrinsic Mode Function)分量。通过分形盒维数算法,计算得到原信号及其各imf分量的分形盒维数值和自相似性因子值,并确定imf 4分量为信号的主分量。对其进行HHT变换取模,准确识别了微差爆破雷管实际延期时间。分析结果表明,HHT和分形组合方法对于微差爆破延时的识别可靠,精度高。     

药卷位置对边坡光面爆破效果影响研究

为了进一步探究药卷位置对边坡光面爆破效果的影响,在LS-DYNA构建孔径90 mm、药卷直径32 mm的同心不耦合装药和偏心不耦合装药模型,分析2种装药形式的孔壁压力及损伤展布情况,并基于此提出改进偏心不耦合装药,通过现场光面爆破试验验证改进偏心不耦合装药应用效果。研究结果表明:同心不耦合装药孔壁各测点压力峰值基本相同,炮孔周围相同爆心距处的损伤等级基本一致;偏心不耦合装药孔壁各测点压力峰值从炮孔底部到炮孔顶部逐渐减小,下方耦合侧岩体的损伤等级与损伤范围明显优于上方不耦合侧岩体;原有偏心不耦合装药会导致边坡预留岩体产生过度破坏,采用改进偏心不耦合装药能避免边坡预留岩体的过度破坏,形成平整光滑的爆后轮廓面。     

小波熵去噪在微差爆破延时精确识别中的应用

在小波熵去噪理论的基础上,对实际隧道爆破工程采集到的爆破振动信号进行了小波熵方法去噪。利用db8小波对去噪后的信号在尺度a=16进行了连续小波变换得到其模极大值,准确识别了隧道多段别微差爆破实际延期时间间隔,并验证了小波熵方法去噪的可靠性。结果表明,小波熵去噪方法能够有效滤除和抑制爆破振动非线性信号所夹杂的高频噪声分量,并且很好地保留了爆破振动信号的突变细节。对滤波后的信号进行模极大值变换,信号局部奇异点的辨识更准确,可以精确识别隧道微差爆破延时间隔。     

深孔爆破孔底充填缓冲吸能材料减震试验研究

通过对影响爆破震波各种主要因素的分析,针对深孔爆破采用孔底装填吸能缓冲材料,来削减炸药爆炸在孔底的冲击压力和吸收部分能量,从而达到降低爆破震动对周边建(构)物影响的目的。并进行现场爆破试验,对爆破震动波进行测试,同时对减震爆破装药和非减震的常规爆破装药进行比较,获得的测试数据证明,采用孔底装填吸能缓冲材料其减震率达到3.23%～35.19%。     

基于HHT的煤岩破裂微震信号分析

微震信号处理是目前研究微震监测技术应用领域中的一个重要课题,应用ESG微震监测系统采集煤巷炮掘过程中产生的煤岩破裂微震信号,针对所采集微震信号具有明显的持续时间短、突变快等特点,选用希尔伯特黄变换(HHT)对其进行处理。HHT包括EMD分解和Hillert变换两部分,微震信号经过EMD自适应分解得出9个IMF分量和一个残余分量,对各IMF分量进行Hillert变换做出Hillert谱,从Hillert谱中得出煤岩破裂微震信号频率响应主要集中在500-800Hz,用边际能量谱加以验证得出Hillert谱在应用中的准确性,为进一步认识煤岩破裂的机理和预测煤岩动力灾害提供了有效的技术途径。     

基于Hilbert-Huang变换和SVM的煤矸界面探测方法

为了解决综采工作面煤矸界面探测问题,提出了利用煤矸下落冲击钢板的振动特征来探测煤矸界面的新方法.煤矸振动信号表现出非平稳特征,采用EMD方法可以将复杂矿井环境下的煤矸振动加速度信号分解成固有模态分量,每个模态分量都包含了特有的时间尺度特征.将包含煤矸振动特征的前6个IMF分量的能量,结合均值、方差及峭度等时域特征值,构成9维特征模式,作为SVM分类器的输入进行训练及分类.结果表明,基于Hilbert-Huang变换的IMF分量的能量特征能够反映煤矸振动特征的差异,SVM分类方法能够准确判断煤矸混合状态.     

空气和水不耦合装药对爆破块度影响分析

为了探究不耦合装药下不同介质对爆破块度的影响,从理论上对空气和水作为耦合介质时的爆破块度大小进行分析比较,结合室内爆破模型试验,对模型试验的破碎块度进行筛分、测量,并对结果进行统计、回归分析。研究结果表明:与空气不耦合装药相比,水不耦合装药对爆炸能量利用率更高,爆破破碎块度较小,更利于改善爆破效果;当不耦合系数为1.67时,空气和水耦合介质下爆破块度的K50,K80和大块率3个评价指标都为最小值;且在R-R块度分布函数中,块度分布特征参数x0与块度评价指标成正比。将试验结果应用于路堑光面爆破,对改善爆破效果有一定的指导意义。     

露天铁矿分区爆破振动监测与安全分析

对放马峪铁矿三个采矿场分区爆破的振动速度进行了监测,在剔除异常值后得到了106组三向振动的峰值速度,然后对三向振动速度分别进行回归分析。分析结果表明:放马峪铁矿采取的爆破分区方案是安全可行的,符合《爆破安全规程》(GB6722-2003)的规定;爆破振动的三相回归公式中K值较小、α值较大,说明了毫秒延时爆破能够加快地震波的能量耗散,从而起到干扰降振的作用;同一次爆破中,爆破振动速度的垂直向分量不一定总是最大,在评价爆破振动产生的破坏时,不应单一选取爆破振动速度的垂直分量作为评判标准,而应选择建构筑物所处位置振动速度分量中的最大值。     

复合装药安全性优选BP神经网络模型

为在设计复合装药结构时得到复合装药的能量输出和安全性双优结构,利用BP人工神经网络理论,建立结构优选模型。利用不同的感度和能量输出试验数据,进行模型的训练,训练后对样本进行预测和优选。结果表明,该方法能够克服评估复合装药结构性能优劣的各因素之间的复杂关系,实现精确的非线性预测,得到安全性和能量输出双优的设计结构。     

水封爆破

水封爆破(又叫水炮泥爆破)在国内某些矿山已经采用,它可以提高炮眼利用率,降低单位药耗,减少炮烟,特别对降低因爆破产生矿尘的浓度和有害气体的含量有着良好效果,对安全生产和改善劳动条件有一定作用。为此,我站与有关生产、科研单位一起,对水封爆破降尘及有害气体的效果作了实验。现将实验情况和测定结果报告如下。 一、实验情况 实验是在某矿场负50米中段E7～9线分段崩落法采区的分段平巷中进行的。每次实验用的水封袋为32～36个,每个35×200毫米(直径×长度),容水量为160毫升的塑料袋(如图1),填入炮眼孔口及孔口孔底部(图 2),硝铵炸药 9…     

浅谈炸药燃烧事故

1976年,东北某矿在井下大爆破装药过程中,发生了一次炸药燃烧引起严重的炮烟中毒事故。这次大爆破是在深孔阶段强制崩落法采场进行的,使用Ⅰ号铵油炸药药卷,总药量17.7吨。该采场分上、下两层凿岩峒室,当下层峒室药卷叠放至20层(约高1.5米)时,因悬挂的电石灯突然落到药堆后面,将底部药卷点燃。经扒倒药堆,用棉工作服扑打及用炮泥覆盖,均无济于事。约5～7分钟,该峒室的3.5吨炸药便全部烧     

基于Hilbert谱信息熵的煤矸放落振动特征分析

针对煤矿安全生产中的综放工作面煤矸界面探测问题,提出利用煤矸下落冲击钢板的振动特征来探测煤矸界面的方法。煤矸振动信号表现出非平稳特征,采用经验模态分解方法将复杂矿井环境下的煤矸振动信号分解成固有模态分量。选择包含煤矸振动特征的前7个本征模函数(IMF)分量,通过Hilbert变换得到Hilbert谱。分析不同放煤状态下钢板振动信号的Hilbert谱发现,顶煤下落时的Hilbert谱分布较均匀,而煤矸混放时的Hilbert谱呈现不均匀分布。根据信息熵理论,提出了基于Hilbert谱信息熵的煤矸振动特征提取方法。试验结果表明,顶煤下落时的Hilbert谱信息熵要大于煤矸混放时的Hilbert谱信息熵,因此,煤矸振动的Hilbert谱信息熵特征能够准确地反映放煤状态。     

节理充填岩体爆炸应力波传播规律模型试验与应用研究

为研究节理厚度对爆炸应力波传播影响规律,以工程现场揭露的红黏土为充填介质,制作含节理爆破模型,开展不同厚度节理爆破模型试验,并对现场试验爆破参数进行优化。研究结果表明:节理充填介质延长了爆炸应力波传播时间并吸收了部分应力波,应力波衰减速率为2.225~4.188 MPa/mm,滞后时间0.1~0.15 μs/mm;节理对不同方向的应力波吸收程度不同,横向应力的衰减速率大于纵向应力的衰减速率,二者均随节理厚度的增加呈线性衰减。爆破参数优化应控制炮孔至节理面的距离、减小装药量,周边孔宜采用空气间隔分段装药。     

减震沟内填充物对塌落振动影响的试验研究

建(构)筑物爆破拆除振动的研究以塌落振动为主导方向。利用混凝土块的重复倾倒来模拟建(构)筑物爆破拆除的倾倒过程,并采集由此产生的塌落振动信号。探索减震沟内填充物变化对塌落振动衰减的影响。在倒塌方向开挖减震沟,减震沟内填充物依次为空气、黄沙、水,对采集的数据信号进行分析。对测点2采集的试验数据与无沟相比分析可知,空气、水和黄沙最大峰值振速依次下降了54.51%、28.12%和48.43%。综合分析可知,填充物为空气时减震效果最好。通过HHT法分析可知,测点2在填充物分别是空气、水和黄沙时,与无沟相比能量衰减62.5%、20.8%和37.5%,进一步证明填充物为空气时,减震效果最好。