爆破振动矢量速度峰值的回归分析与应用-矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
爆破振动矢量速度峰值的回归分析与应用
2015-03-05
在分析萨道夫斯基公式的基础上,建立了多方向爆破振动速度衰减的线性数学回归 模型,结合矿山爆破实例,运用最小二乘原理,得到三矢量方向的K,α未知参量,获得了3个相互 垂直方向的振动速度衰减公式,结合矢量合成速度,综合反映了质点不同方向的速度衰减规律,为 矿山的爆破作业提供理论参考。
Serial No. 550 February. 2015 现 ꢀ 代 ꢀ 矿 ꢀ 业 2015总年 第25月50第期 2 期 MODERN MINING 爆 破 振 动 矢 量 速 度 峰 值 的 回 归 分 析 与 应 用 马 ꢀ南 洲华 大ꢀ 学张核 新资 源华工ꢀ程 李学 院长) 山 ( ꢀ ꢀ 摘 ꢀ 要 ꢀ 在 分 析 萨 道 夫 斯 基 公 式 的 基 础 上 , 建 立 了 多 方 向 爆 破 振 动 速 度 衰 减 的 线 性 数 学 回 归 模 型 , 结 合 矿 山 爆 破 实 例 , 运 用 最 小 二 乘 原 理 , 得 到 三 矢 量 方 向 的 K, α 未 知 参 量 , 获 得 了 3 个 相 互 垂 直 方 向 的 振 动 速 度 衰 减 公 式 , 结 合 矢 量 合 成 速 度 , 综 合 反 映 了 质 点 不 同 方 向 的 速 度 衰 减 规 律 , 为 矿 山 的 爆 破 作 业 提 供 理 论 参 考 。 关 键 词 ꢀ 爆 破 振 动 ꢀ 矢 量 速 度 ꢀ 衰 减 规 律 ꢀ 回 归 分 析 ꢀ ꢀ 爆 破 技 术 越 来 越 多 地 应 用 在 矿 山 开 采 、 隧 道 开 … , xn 之 间 具 有 统 计 关 系 , 把 y 称 为 因 变 量 、 响 应 变 量 或 解 释 变 量 , x , x , x , … , x 为 自 变 量 、 预 报 变 量 挖 、 铁 路 和 公 路 路 堑 成 型 、 水 利 水 电 建 设 等 土 石 工 程 领 域 。 炸 药 在 岩 土 等 介 质 中 爆 炸 时 , 有 一 部 分 能 量 转 化 为 地 震 波 , 并 随 着 介 质 向 周 围 传 播 , 导 致 地 面 建 筑 物 产 生 振 动 。 虽 然 爆 破 地 震 波 在 传 播 的 过 程 中 随 着 爆 源 距 离 的 增 加 而 迅 速 衰 减 , 但 是 在 一 定 的 范 围 内 可 能 给 附 近 的 非 爆 破 目 标 建 筑 物 造 成 影 响 , 甚 至 是 不 同 程 度 的 破 坏 , 这 种 现 象 称 为 爆 破 振 动 效 1 或 解 释 变 量 。 假 设 y 由 两 部 分 组 成 , 一 部 分 由 x , 2 3 n 1 x , x , … , x 能 够 决 定 , 记 为 f( x , x , x , … , x ) , 另 2 3 n 1 2 3 n 一 部 分 为 未 加 考 虑 因 素 产 生 的 影 响 , 被 称 为 随 机 误 差 , 记 为 ε , 得 到 如 下 统 计 模 型 : y = f( x , x , x . … xn ) + ε , ( 1) 1 2 3 式 中 , ε 为 随 机 误 差 , 一 般 要 求 它 的 数 学 期 望 值 为 0, 它 的 出 现 使 随 机 变 量 之 间 的 关 系 得 到 恰 当 的 体 现 ; f( x , x , x … x ) 为 y 对 x , x , x , … , x 的 回 归 [ 12] 。 国 内 外 研 究 人 员 对 爆 破 振 动 的 衰 减 和 爆 破 应 1 2 3 n 1 2 3 n 振 动 对 建 筑 物 的 影 响 进 行 了 大 量 的 研 究 。 根 据 对 衡 量 爆 破 强 度 的 物 理 量 与 建 筑 物 破 坏 程 度 的 相 关 性 统 函 数 , 或 称 为 y 对 x , x , x , … , x 的 均 值 回 归 函 数 。 1 2 3 n 当 式 ( 1) 中 的 回 归 函 数 为 线 性 时 , 则 表 示 为 计 分 析 表 明 , 质 点 振 动 速 度 与 建 筑 物 破 坏 程 度 的 关 系 相 关 性 最 高 [ 3] 。 因 此 , 以 单 一 质 点 振 动 速 度 振 动 式 中 , β , β , β , … , β 为 未 知 参 数 ; x , x , x , … (,2x)n y = β + β x + β x + … + β x + ε , 0 1 1 2 2 n n 0 为 回 归 系 数 。 1 2 n 1 2 3 峰 值 作 为 爆 破 振 动 评 估 标 准 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 我 国 目 前 采 用 的 爆 破 安 全 标 准 《 爆 破 安 全 规 程 》 ( GB 在 实 际 应 用 过 程 中 需 要 将 未 知 参 数 β0 , β1 , β2 , , β 估 计 出 来 , 因 此 需 要 一 组 观 测 数 据 x , x , x , 6 722— 2003) 规 定 : 地 面 建 筑 物 的 爆 破 振 动 判 断 依 据 … … n i1 i2 i3 [ 4] 。 然 而 , 采 用 保 护 对 象 所 在 地 振 动 速 度 和 主 频 率 , x , 则 线 性 回 归 模 型 可 表 示 为 in 爆 破 地 震 波 的 传 播 是 一 个 复 杂 的 过 程 , 在 沿 质 点 不 同 的 方 向 振 动 速 度 也 是 不 同 的 。 我 国 现 有 的 爆 破 安 全 规 程 并 没 有 对 这 一 问 题 进 行 解 释 和 说 明 , 国 内 大 多 只 测 垂 直 方 向 的 振 速 , 而 对 于 水 平 和 径 向 方 向 的 振 动 很 少 说 明 5] 。 观 测 数 据 表 明 , 由 于 受 地 质 条 件 的 影 响 和 波 的 反 射 , 会 造 成 某 一 个 方 向 上 的 振 动 速 度 明 显 加 强 。 因 此 , 应 采 用 多 方 向 的 质 点 振 动 速 度 和 多 方 向 矢 量 合 成 振 动 速 度 对 爆 破 振 动 进 行 说 明 。 y = β + β x + β x + β x + … + βn xin + εi . 0 1 i1 2 i2 3 ix ( 3) ꢀ ꢀ 假 设 由 这 组 数 据 得 出 了 β0 , β1 , β2 , … , βn 的 估 计 值 , 则 给 出 另 外 一 组 x , x , x , … , x 可 以 得 到 一 个 1 2 3 n [ 确 定 的 y 值 。 给 定 样 本 { ( xi , yi ) , i = 1, 2, 3, … , n} , 式 ( 2) 可 以 写 为 y = β0 + β1 xi + εi , ( 4) i 称 为 一 元 线 性 回 归 模 型 。 1 ꢀ 单 方 向 速 度 峰 值 的 回 归 分 析 1 . 1ꢀ 回 归 模 型 的 一 般 形 式 一 元 线 性 回 归 模 型 的 矩 阵 表 示 形 式 为 假 设 因 变 量 y 与 一 个 或 多 个 自 变 量 x1 , x2 , x3 , y y 1 1 x x ε ε   1 2     1 2     1 2   β 0 Y =  , X =  , β = [ ] , ε =   ,       β    1 ꢀ ꢀ 马 ꢀ 洲 ( 1987— ) , 男 , 硕 士 研 究 生 , 421001 湖 南 省 衡 阳 市 常 胜 西          yn  xn  εn  1 路 28 号 。 2 12 ꢀ ꢀ 马 ꢀ 洲 ꢀ 张 新 华 等 : 爆 破 振 动 矢 量 速 度 峰 值 的 回 归 分 析 与 应 用 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年 2 月 第 2 期 则 式 ( 4) 可 表 示 为 ꢀ ꢀ 由 于 矢 量 速 度 有 方 向 性 , 在 实 际 应 用 中 取 速 度 . 2ꢀ 爆 破 振 动 速 度Y峰 =值 β的X 回+ 归ε .分 析 ( 5) 的 绝 对 值 , 对 式 ( 9) 做 如 下 变 换 : 1 1 3  ln( Q 在 爆 破 振 动 波 传 播 过 程 中 伴 随 着 能 量 的 传 递 , ln Vx = lnK x + α x ) )  R 同 时 由 于 传 播 距 离 的 增 加 以 及 爆 破 地 质 条 件 的 影 响 , 爆 破 产 生 的 地 震 波 会 随 之 衰 减 6] 。 目 前 , 关 于 爆 破 振 动 衰 减 规 律 , 广 泛 采 用 萨 道 夫 斯 基 公 式 , 我 国   1 3 [ Q . ( 10) ln Vy = lnKy + αy ln( R  1 3   Q 在 爆 破 质 点 振 动 速 度 和 爆 破 安 全 距 离 的 判 据 中 也 推 荐 采 用 该 公 式 [ 78] : ln Vz = lnKz + αz ln( )  R 1 ꢀ ꢀ 令 ln Vx = yx , ln Vy = yy , ln Vz = yz , lnKx α 3 V = K ( Q , ( 6) 1 ) 3 R ax , lnKy = ay , lnKz = az , ln( Q ) = x , 则 = R 式 中 , V 为 测 点 质 点 的 最 大 振 动 速 度 , cm/ s; Q 为 爆 破 最 大 段 装 药 量 , kg; R 为 爆 破 中 心 点 至 测 点 的 距 离 , m; K 为 爆 破 点 与 测 点 之 间 有 关 地 质 地 形 的 系 数 ; α 为 爆 破 地 震 波 的 衰 减 指 数 。 y = a + α x x x x y = a + α x , ( 11) y y y { 某 矿 山 主 要 开 采 硝 酸 盐 矿 , 矿 层 上 部 是 以 半 坚 y = a + α x z z z 由 于 表 达 形 式 不 能 用 线 性 回 归 的 方 法 得 出 待 定 称 为 多 向 爆 破 震 速 峰 值 的 一 元 回 归 模 型 。 系 数 K、 α , 因 此 , 对 两 边 分 别 取 对 数 , 得 3 ꢀ 工 程 应 用 1 3 Q InV = InK + αIn( ) , ( 7) R 硬 岩 层 为 主 的 层 状 地 形 , 开 采 岩 层 是 以 软 弱 岩 石 为 主 的 层 状 地 层 。 采 用 盘 区 水 溶 法 开 采 , 垂 直 扇 形 中 深 孔 爆 破 、 微 差 挤 压 爆 破 落 矿 , 单 次 总 药 量 为 20 ~ 1 3 令 InV = y, InK = a, Q = x , 于 是 , 爆 破 振 动 速 度 峰 R 值 预 测 公 式 用 一 元 线 性 回 归 的 模 型 表 示 为 3 3 t, 针 对 矿 山 所 处 的 环 境 和 地 质 条 件 , 采 用 多 分 y = a + αx . ( 8) 段 , 减 少 最 大 段 药 量 的 方 式 控 制 爆 破 振 动 所 造 成 的 危 害 。 在 该 矿 山 的 正 常 爆 破 施 工 中 , 对 地 表 不 同 距 离 的 振 动 速 度 进 行 了 测 试 , 获 得 能 够 体 现 该 地 区 爆 破 特 性 的 多 组 爆 破 振 动 数 据 , 见 表 1。 2 ꢀ 多 向 速 度 峰 值 的 回 归 分 析 2 . 1ꢀ 三 矢 量 爆 破 振 动 速 度 在 现 场 实 测 过 程 中 发 现 , 由 于 地 质 条 件 复 杂 和 地 震 波 的 反 射 与 叠 加 的 综 合 影 响 , 造 成 某 一 特 定 方 向 的 震 速 特 别 明 显 , 日 本 矿 业 会 爆 破 振 动 委 员 会 指 出 : “ 原 则 上 应 测 定 相 互 垂 直 的 3 个 分 量 , 而 不 是 只 测 其 中 的 一 个 分 量 ” , 美 国 矿 业 局 规 定 : “ 爆 破 振 动 破 坏 的 判 据 应 该 以 3 个 分 量 中 最 大 一 个 为 准 ” 。 随 着 我 国 《 爆 破 安 全 规 程 》 的 修 订 与 完 善 , 以 三 矢 量 合 成 方 向 与 速 度 作 为 爆 破 安 全 的 判 断 是 必 然 的 趋 势 。 在 三 矢 量 爆 破 振 动 测 试 中 , 速 度 传 感 器 分 别 记 录 纵 向 、 切 向 和 垂 直 3 个 方 向 速 度 随 时 间 的 变 化 曲 线 , 从 时 间 速 度 曲 线 图 中 可 以 直 观 地 看 出 每 个 方 向 速 度 的 变 化 以 及 各 方 向 的 峰 值 速 度 。 表 1ꢀ 爆 破 参 数 与 速 度 监 测 结 果 距 测 量 点 最 大 段 振 动 速 度 / ( cm/ s) 监 测 点 距 离 / m 药 量 / kg x 分 量 y 分 量 z 分 量 合 成 # 1 2 3 4 5 6 7 240 230 240 200 205 230 180 2 170 2 030 2 165 1 810 1 980 2 000 1 679 - 1. 249 1. 680 0. 854 1. 236 - 1. 296 - 1. 216 0. 928 1. 434 # # 1. 247 1. 290 - 0. 856 2. 084 # 1. 551 - 1. 509 - 0. 945 1. 700 # 1. 581 1. 624 0. 992 2. 217 # # - 1. 223 1. 335 0. 823 1. 369 1. 637 1. 569 1. 245 1. 608 ꢀ ꢀ 由 表 1 可 以 看 出 , 爆 破 振 动 速 度 在 3 个 相 互 垂 2 . 2ꢀ 爆 破 振 速 场 地 系 数 和 衰 减 系 数 的 确 定 直 的 方 向 是 有 很 大 区 别 的 , 根 据 监 测 数 据 , 利 用 矢 量 爆 破 振 动 速 度 衰 减 规 律 模 型 , 运 用 最 小 二 乘 原 理 , 分 别 对 X, Y, Z 3 个 方 向 作 曲 线 拟 合 ( 见 图 1) , 分 别 得 爆 破 振 动 速 度 的 峰 值 由 式 ( 6) 给 出 , 则 3 个 方 向 速 度 峰 值 分 别 为 1 3 αx αy Q   Vx = Kx ( ) ) 到 3 个 方 向 的 回 归 直 线 : y = 1. 524x + 4. 665 , y = R x y   1 3 1. 422x + 4. 369 , y = 1. 509x + 4. 234 。 所 以 , K = z x Vy = Ky ( Q . ( 9)   4. 665 4. 369 R e = 106. 165 , α x = 1. 524 ; K y = e = 78. 964 , 1 3 4. 234   αz α = 1. 422 ; K = e = 68. 992 , α =1 509。 于 是 Q y z z z V = Kz ( )  R 3 个 矢 量 方 向 的 速 度 峰 值 表 达 式 为 2 13 总 第 550 期 现 代 矿 业 2015 年 2 月 第 2 期 1 3 1 . 524 下 要 大 于 三 分 量 中 的 任 一 分 量 绝 对 值 , 要 综 合 对 比 3 个 方 向 与 三 分 量 的 合 成 速 度 , 使 爆 破 振 动 速 度 值 选 取 得 更 加 合 理 。 Q   V = 106. 165 ( x ) R   1 3 1 . 422 Q V = 78. 964 ( . ( 12)   y ) ) R 4 ꢀ 结 ꢀ 语 ( 1) 提 出 矢 量 爆 破 振 动 速 度 的 观 点 , 并 建 立 矢 1 3   1. 509 V = 68. 992 ( QR z  量 振 速 的 回 归 分 析 模 型 , 通 过 回 归 分 析 得 出 质 点 不 同 振 动 方 向 的 场 地 系 数 和 振 动 衰 减 指 数 , 为 矿 山 实 践 提 供 理 论 参 考 。 ( 2) 岩 土 介 质 的 构 造 和 节 理 在 不 同 方 向 上 存 在 差 别 , 不 同 方 向 上 的 振 动 速 度 峰 值 和 k 值 、 α 系 数 也 存 在 较 大 的 差 别 。 ( 3) 爆 破 地 震 波 在 岩 土 介 质 中 的 传 播 是 一 个 复 杂 的 过 程 , 单 一 方 向 的 质 点 振 动 速 度 不 能 准 确 地 描 述 质 点 的 空 间 运 动 规 律 , 质 点 在 不 同 方 向 的 振 动 速 度 有 很 大 的 差 别 , 应 采 用 矢 量 速 度 和 矢 量 合 成 速 度 更 加 全 面 地 描 述 质 点 运 动 规 律 , 以 作 为 爆 破 振 动 安 全 振 速 的 评 价 依 据 。 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 [ [ [ 1] ꢀ 张 雪 亮 , 黄 树 棠 . 爆 破 地 震 效 应 [ M] . 北 京 : 地 震 出 版 社 , 1981. 2] ꢀ 李 冀 祺 , 马 素 贞 . 爆 炸 力 学 [ M] . 北 京 : 科 学 出 版 社 , 1992. 3] ꢀ G A Pollinger. 爆 炸 振 动 分 析 [ M] . 刘 锡 荟 , 熊 建 国 , 译 . 北 京 : 科 学 出 版 社 , 1975: 112114. [ 4] ꢀ 国 家 安 全 生 产 监 督 管 理 总 局 . GB 6722— 2003 爆 破 安 全 规 程 图 1ꢀ X、 Y、 Z 方 向 质 点 振 动 速 度 线 性 回 归 图 [ S] . 北 京 : 中 国 标 准 出 版 社 , 2004. 由 于 岩 土 介 质 节 理 、 走 向 层 次 的 不 同 , 爆 破 地 震 波 在 其 中 的 传 播 也 是 一 个 复 杂 的 过 程 , 由 于 受 地 质 条 件 的 影 响 和 波 的 反 射 与 叠 加 的 因 素 , 振 动 速 度 在 不 同 的 方 向 也 存 在 很 大 的 差 别 , 由 爆 破 三 矢 量 振 速 峰 值 的 表 达 式 可 以 看 出 , 不 同 方 向 的 地 质 地 形 系 数 和 爆 破 地 震 波 的 衰 减 指 数 存 在 明 显 的 差 别 。 因 此 , 在 爆 破 振 动 速 度 的 选 取 中 应 综 合 3 个 方 向 速 度 , 同 时 在 表 1中 , 爆 破 振 动 矢 量 合 成 速 度 在 大 部 分 情 况 [ 5] ꢀ 林 世 雄 . 爆 破 测 振 技 术 有 关 问 题 的 探 讨 [ J] . 爆 破 , 2009, 26 ( 2) : 105107. [ [ 6] ꢀ 张 世 雄 , 胡 建 华 , 阳 生 权 , 等 . 地 下 工 程 爆 破 振 动 监 测 与 分 析 [ J] . 爆 破 , 2001, 18( 2) : 4952. 7] ꢀ 田 会 礼 , 汪 旭 光 , 于 亚 伦 , 等 . 露 天 采 矿 场 爆 破 地 震 效 应 控 制 [ J] . 有 色 金 属 : 矿 山 部 分 , 2005, 57( 2) : 2931. [ 8] ꢀ 宗 ꢀ 琦 , 汪 海 波 , 周 生 兵 . 爆 破 地 震 效 应 监 的 测 和 控 制 技 术 研 究 [ J] . 岩 石 力 学 与 工 程 学 报 , 2008, 27( 5) : 938945. ( 收 稿 日 期 20141015) 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 · 记 者 在 线 · 2 016 年 年 底 济 南 市 地 下 开 采 矿 山 将 全 部 动 态 监 管 ꢀ ꢀ 近 日 济 南 市 政 务 网 公 布 了 关 于 进 一 步 规 范 固 体 的 安 全 生 产 条 件 。 鼓 励 推 进 矿 山 企 业 兼 并 重 组 , 淘 汰 落 后 矿 山 。 开 采 同 一 矿 体 且 距 离 在 500 m 范 围 内 的 矿 山 , 要 在 2015 年 年 底 前 进 行 整 合 , 到 期 未 完 成 整 合 的 , 有 关 证 照 到 期 后 , 依 法 不 予 延 续 。 被 大 型 矿 山 企 业 兼 并 重 组 的 矿 山 , 对 其 安 全 改 造 、 技 术 改 造 等 项 目 可 适 当 安 排 财 政 资 金 补 贴 或 奖 励 。 非 煤 矿 山 勘 查 开 采 秩 序 的 通 知 。 到 2016 年 年 底 , 全 市 地 下 开 采 的 矿 山 要 全 部 安 装 动 态 监 管 系 统 。 有 越 界 开 采 等 6 种 情 形 的 要 依 法 取 缔 ; 有 未 经 审 批 擅 自 回 采 尾 矿 的 等 10 种 情 形 要 依 法 限 期 整 改 或 停 产 整 顿 。 2015 年 年 底 前 , 济 南 市 既 有 矿 山 应 当 达 到 规 定 14 2
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号