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永平铜矿94m水平中深孔台阶爆破及其地震效应研究
2011-08-01
永平铜矿94m水平露天台阶爆破采用间隔装药、中间掏槽微差逐孔起爆方式,本文采用BlastmateⅢ 测振仪对其爆振效应进行测试,分析研究表明,合理的爆破参数能有效地降低爆破对最终边坡的地震效应。
  第 57卷 第 4期 有 色 金 属 (矿 山 部 分 ) 2005年 7月 永 平 铜 矿 94m水 平 中 深 孔 台 阶 爆 破 及 其 地 震 效 应 研 究 ① ③ ② 李 印 洪 焦 永 斌 ③ 吴 贤 振 ① ② ③ 北 京 科 技 大 学 , 永 平 铜 矿 , 江 西 理 工 大 学 ) (   摘 要 :永 平 铜 矿 94m水 平 露 天 台 阶 爆 破 采 用 间 隔 装 药 、中 间 掏 槽 微 差 逐 孔 起 爆 方 式 ,本 文 采 用 BlastmateⅢ 测 振 仪 对 其 爆 振 效 应 进 行 测 试 ,分 析 研 究 表 明 ,合 理 的 爆 破 参 数 能 有 效 地 降 低 爆 破 对 最 终 边 坡 的 地 震 效 应 。 关 键 词 : BlastmateⅢ 爆 破 参 数 地 震 效 应     永 平 铜 矿 是 江 西 铜 业 集 团 公 司 的 主 要 生 产 矿 B lastmateⅢ型 (国 内 简 称 爆 破 Ⅲ 型 )测 振 仪 是 加 拿 大 Instantel公 司 生 产 的 ,用 微 电 脑 控 制 进 行 测 速 操 作 的 测 振 仪 。 该 机 主 机 由 固 化 程 序 的 电 子 计 算 机 、热 敏 打 印 机 、可 充 电 蓄 电 池 组 成 。 辅 体 由 三 维 测 振 传 感 器 (拾 震 器 )和 噪 声 测 试 麦 克 风 组 成 。 测 试 时 ,将 拾 震 器 和 噪 声 测 试 麦 克 风 插 入 主 机 的 相 应 插 孔 ,即 可 形 成 整 个 测 试 系 统 。 测 试 结 束 后 ,主 机 内 的 固 化 程 序 电 子 计 算 机 可 对 测 试 结 果 进 行 简 单 处 理 ,并 可 由 热 敏 打 印 机 立 即 打 出 地 震 波 形 图 、最 大 振 速 及 零 点 穿 越 频 率 、 最 大 振 动 加 速 度 、质 点 最 大 位 移 、频 率 分 布 状 况 、声 波 波 形 图 、最 大 声 波 波 强 。 如 若 进 行 深 入 分 析 ,还 可 利 用 主 机 上 的 接 口 及 所 配 置 的 普 通 分 析 软 件 和 高 级 软 件 与 计 算 机 联 接 ,进 行 各 种 分 析 研 究 。 山 ,日 产 原 矿 10000t左 右 ,是 国 内 大 型 露 天 矿 山 之 一 。 目 前 该 矿 已 进 入 凹 陷 深 部 开 采 阶 段 。 为 了 探 求 中 深 孔 台 阶 爆 破 地 震 效 应 对 最 终 边 坡 的 影 响 状 况 , 在 该 矿 露 天 采 矿 场 94m 台 阶 的 中 深 孔 爆 破 地 点 附 近 布 设 了 四 台 B lastmateⅢ 测 振 仪 ,以 期 通 过 对 测 试 数 据 的 分 析 获 得 有 价 值 、有 指 导 意 义 的 一 般 性 规 律 。 [ 1 ] 1   中 深 孔 台 阶 爆 破 的 条 件 及 其 参 数 试 验 采 场 94m台 阶 的 主 要 岩 体 为 花 岗 岩 ,抗 压 强 度 50~ 110MPa, f = 7~ 10。 台 阶 高 度 12m,爆 区 长 度 120m,三 排 炮 孔 ,第 一 排 和 第 二 排 的 部 分 炮 孔 紧 靠 压 渣 爆 堆 ,孔 网 参 数 为 710m 装 515m,布 孔 总 数 为 41个 ,孔 径 250mm,平 均 孔 深 1410m,每 孔 间 隔 一 B lastmateⅢ 型 测 振 仪 使 用 方 便 ,抗 干 扰 能 力 强 , 无 任 何 外 接 导 线 ,数 据 准 确 程 度 高 ,是 目 前 国 内 外 进 行 爆 破 地 震 效 应 测 试 的 最 先 进 的 设 备 。 本 次 测 试 任 务 中 ,使 用 了 4台 B lastmateⅢ 型 测 振 仪 进 行 测 试 ,保 证 了 测 试 数 据 的 准 确 性 。 本 次 监 测 中 所 采 用 的 性 能 参 数 如 下 :触 发 方 式 :自 动 触 发 ;触 发 水 平 : (1~ 3) mm / s;监 测 方 式 :连 续 监 测 方 式 ;采 样 率 : 1024标 准 采 样 率 ;通 频 带 : 2~ 300Hz;速 度 误 差 : < 011mm / s; 加 速 度 误 差 : < 01001g;位 移 误 差 : < 01001mm;每 个 事 件 记 录 时 间 : 4s。 段 装 药 ,炸 药 总 量 为 15720kg。 起 爆 方 式 为 中 间 掏 槽 非 电 逐 孔 起 爆 ,起 爆 顺 序 为 :第 一 排 的 7号 孔 为 起 爆 孔 ,然 后 依 次 为 19、38号 炮 孔 ,间 隔 时 间 为 65m s; 然 后 以 这 3个 孔 分 别 向 本 排 的 左 右 两 边 逐 孔 起 爆 , 间 隔 时 间 均 为 25m s。 如 此 形 成 中 间 掏 槽 两 边 扩 展 逐 孔 起 爆 。 主 要 爆 破 参 数 见 表 1。 2 B lastmateⅢ 型 测 振 仪 简 介 及 其 性 能 参 数 表 1 94m台 阶 中 深 孔 爆 破 主 要 爆 破 参 数 孔 深 (m) 水 深 (m) 边 坡 角 或 压 渣 压 渣 56凹 60凹 60凹 60凹 65凹 65凹 65凹 炸 药 单 耗 ( kg/m3 ) 装 药 长 度 (m) 充 填 长 度 (m) 间 隔 长 度 (m) 装 药 量 ( kg) 450 420 390 390 420 435 390 420 孔 号 1 2 3 4 5 6 7 8 1317 1417 1419 1417 1414 1416 1318 1413 1415 017 0 0150 0139 0142 0143 0145 0153 0148 0151 0153 617 614 519 517 517 518 518 519 518 610 613 610 610 612 613 610 611 613 110 210 310 310 215 215 210 213 214 213 217 211 212 118 012 013 9 65凹 435 吴 贤 振 讲 师 在 读 博 士 江 西 赣 州 341000   30 有 色 金 属 (矿 山 部 分 ) 第 57卷 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1412 1414 1712 1415 1714 1418 1512 1413 1414 1418 1510 1416 1511 1411 1316 1318 1411 1218 1418 1510 1510 1418 1416 1415 1416 1418 1414 1417 1411 1510 1418 1418 113 213 510 213 012 012 012 118 118 013 013 019 011 212 0 65凹 压 渣 压 渣 压 渣 0143 0155 0151 0152 0152 0177 0179 0169 0167 0171 0173 0172 0179 1111 0164 0175 0173 0194 0184 0177 0178 0199 0195 0184 0183 0195 0191 0184 1109 0183 0173 0173 519 615 610 517 515 514 516 512 510 418 510 514 518 612 514 516 513 512 514 512 418 511 418 419 418 513 418 418 419 416 415 415 613 519 614 613 519 619 616 611 614 615 615 612 613 614 612 612 618 616 614 618 617 615 616 617 618 615 616 519 612 614 613 613 210 210 310 215 310 215 310 310 310 315 315 310 310 115 210 210 210 110 310 310 315 312 312 219 310 210 310 410 310 410 410 410 390 420 420 390 390 375 390 375 360 345 360 390 390 450 360 360 375 390 390 390 360 375 360 360 360 375 360 360 360 330 330 330 压 渣 第 二 排 第 二 排 第 二 排 第 二 排 第 二 排 第 二 排 第 二 排 第 二 排 第 二 排 压 渣 0 压 渣 压 渣 213 014 0 0 0 012 0 119 0 114 0 0 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 第 三 排 011 319 011 0 离 更 近 ,但 最 大 合 成 振 速 却 更 小 一 些 。 这 主 要 是 由 2号 测 点 在 垂 直 方 向 的 振 速 更 大 所 致 ,因 为 2号 测 3   测 试 结 果 为 了 比 较 中 深 孔 台 阶 爆 破 对 本 台 阶 和 上 部 台 阶 的 振 动 效 应 , 4台 B lastmateⅢ 型 测 振 仪 在 94m 台 阶 106m台 阶 各 布 置 了 两 台 (图 1) 。 1、2、3号 测 振 点 的 径 向 和 横 向 的 最 大 振 速 均 低 于 1号 测 点 。 两 个 测 点 均 位 于 沿 爆 区 长 度 的 中 心 线 上 ,说 明 2号 测 点 所 处 位 置 正 好 处 于 两 边 爆 源 振 动 波 在 垂 直 方 向 上 振 动 叠 加 最 强 的 区 域 内 ,由 此 可 知 ,离 爆 源 越 远 ,一 般 来 说 ,振 动 效 应 越 小 ,但 在 离 爆 源 的 适 当 距 离 处 ,由 于 振 动 波 叠 加 ,可 能 出 现 振 动 效 应 最 强 的 某 点 。 和 仪 均 布 置 在 沿 爆 区 长 度 的 中 心 线 上 , 4号 测 振 仪 布 置 在 最 左 边 的 上 部 台 阶 。 测 试 数 据 及 其 波 形 分 别 见 表 2、图 2、图 3、图 4、图 5。 ( 3) 4号 测 点 的 最 大 振 速 明 显 低 于 1、2、3号 测 点 ,而 其 主 振 频 率 则 明 显 高 于 1、2、3号 测 点 ,这 说 明 中 深 孔 台 阶 掏 槽 爆 破 对 沿 爆 区 长 度 的 中 心 线 上 的 边 坡 所 产 生 的 震 动 效 应 最 为 强 烈 。 ( 4)由 于 采 用 微 差 爆 破 ,波 形 图 上 有 明 显 的 振 动 周 期 现 象 ,地 震 波 持 续 时 间 800ms以 内 ,这 和 爆 破 所 采 用 总 的 延 期 时 间 是 完 全 吻 合 的 ,而 每 个 事 件 的 记 录 时 间 取 4s,主 要 是 考 虑 到 空 气 冲 击 波 的 持 续 时 间 更 长 。 图 1炮 孔 及 测 振 仪 布 置 平 面 图 ( 5)把 本 次 测 振 数 据 同 其 他 次 露 天 台 阶 爆 破 的 [ 2 ] [ 3 ] 测 振 数 据 比 较 可 知 ,爆 振 效 应 的 大 小 主 要 取 决 于 炸 药 消 耗 总 量 ,同 时 也 与 岩 层 性 质 、布 孔 方 式 、装 药 方 式 、起 爆 顺 序 等 因 素 密 切 相 关 。 数 据 表 明 ,本 次 台 阶 爆 破 所 采 用 的 间 隔 装 药 、微 差 逐 孔 起 爆 有 显 著 的 减 振 效 应 。 要 深 刻 提 示 露 天 台 阶 爆 破 地 震 波 的 传 播 规 律 ,尚 须 进 行 大 量 的 对 比 研 究 以 及 运 用 傅 立 叶 分 析 、 小 波 分 析 等 信 号 分 析 原 理 才 可 实 现 。 4   波 形 分 析 及 其 结 论 ( 1)位 于 上 部 台 阶 的 3、4号 测 点 的 最 大 振 速 明 显 低 于 位 于 爆 源 台 阶 水 平 的 1、2号 测 点 ,而 3、4号 测 点 的 主 振 频 率 则 明 显 高 于 1、2号 测 点 ,说 明 中 深 孔 爆 破 最 直 接 的 地 震 效 应 作 用 于 同 一 水 平 的 台 阶 边 坡 ,其 次 是 上 部 台 阶 。 ( 2) 1号 测 点 与 2号 测 点 相 比 ,虽 然 离 爆 源 的 距   第 4期 吴 贤 振 等 :永 平 铜 矿 94m水 平 中 深 孔 台 阶 爆 破 及 其 地 震 效 应 研 究 31 图 21号 测 点 波 形 图 图 43号 测 点 波 形 图 图 32号 测 点 波 形 图 图 54号 测 点 波 形 图   表 2 测 振 仪 测 试 数 据 # # # # 4 测 点 及 方 向 1 2 3 参 数 T V L T V L T V L T V L 最 大 振 速 (mm / s) 零 点 穿 越 频 率 (Hz) 最 大 位 移 (mm) 8610 12516 11211 5914 16313 6615 5616 11616 5912 16 37 918 1158 01989 1189 01564 01611 1113 01621 01515 01768 5414 10319 6013 817 2117 3121 32 3164 7133 14717 26 211 8117 2169 11 32 713 39 43 32 最 大 加 速 度 ( g) 2186 8115 16413 56 2133 2140 6106 11718 71 1160 2107 6197 10712 50 1141 最 大 三 维 合 成 振 速 (mm / s) 距 爆 源 最 近 水 平 距 离 (m) 2 3 003 参 考 文 献 焦 永 斌 . 爆 破 地 震 安 全 评 定 标 准 初 探 . 爆 破 , 1995, 12 (3) : 45~ 47 1 2 李 宝 祥 . 金 属 矿 床 露 天 开 采 [M ]. 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 , 1979 刘 殿 中 ,杨 仕 春 . 工 程 爆 破 实 用 手 册 [M ]. 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 □ ,
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