[00776672]竖井微差掏槽爆破试验与振动信号特性分析

矿山竖井井筒掘进施工主要以钻爆法施工为主。在钻爆法施工中，炸药爆炸一部分能量用于岩体破碎，达到岩体开挖的目的；同时大部分能量以热能、振动波和空气冲击波等形式传递到周围岩体，造成周围岩体或结构的损伤甚至破坏。如何充分发挥炸药爆炸所释放的能量，实现爆破开挖目的的同时，最大限度地控制围岩体及支护结构等的爆破损伤作用是爆破工程中的一个研究难点和研究热点问题。在竖井井筒爆破施工中，主要采用掏槽爆破技术和光面爆破技术。为有效提高竖井井筒的掘进速度和效率，最大限度地控制和降低钻爆法施工对围岩体及支护结构等的损伤作用，需要对掏槽爆破和光面爆破的炮孔布置、装药结构以及起爆延期时间等爆破参数进行研究。 针对竖井井筒钻爆法施工的特点，采用理论分析、模型试验与工程应用相结合的方法对竖井井筒微差掏槽爆破技术开展研究。在理论分析爆破地震波传播特性的基础上，设计并实施了竖井多圈眼微差掏槽爆破模型试验，并对模型试验采集的爆破振动信号和爆破应变波等进行测试与分析；进行工程应用性验证，并开展爆破振动效应的现场监测与分析，确保围岩体及支护结构的稳定性。主要研究内容和研究成果主要包括以下两个方面的内容： (1)竖井微差掏槽爆破模型试验研究： 采用RMT岩石力学试验系统和分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置开展竖井井筒岩石单轴压缩状态下的静动态力学特性试验研究。 以竖井微差掏槽爆破为原型，根据相似理论建立相似准则，确定模型材料种类和强度、模型试件几何形状与尺寸以及模型爆破参数等，设计并实施了两圈和三圈炮眼爆破模型试验，试验过程中采集混凝土模型内部的爆炸应变波信号，监测混凝土模型顶面的爆破振动效应，并通过测试爆破前后混凝土模型纵波波速的变化研究了竖井微差掏槽爆破对围岩体的爆破损伤效应。 (2)竖井基岩段深孔爆破振动测试与分析： 根据竖井井筒岩石性质以及钻爆器材等因素，对钻眼机具、掏槽形式、爆破参数、装药结构、起爆方式和炮眼填塞等因素进行分析和研究，提出了竖井过基岩段深孔爆破的有效技术措施，并对爆破参数进行了优化设计。应用小波变换时-能密度法识别确定微差爆破中实际延期时间，提出了通过控制单段起爆最大药量和调整掏槽爆破参数等措施降低爆破振动效应。 采用萨道夫斯基公式对爆破振动速度进行回归分析，并对采用HHT法对3个方向实测爆破振动信号进行时频特性分析。得到爆破振动信号优势能量主要分布于主振频率所在的频段，微差爆破振动信号的频带能量分布存在多个峰值，表征了爆破振动信号的多频作用特性。