矿井爆破掘进的振动监测与分析

煤矿技术 

矿井爆破掘进的振动监测与分析

陈道云

（淮南矿业集团顾桥煤矿，安徽 淮南232001）

【摘 要】对某煤矿井下巷道掘进产生的爆破振动进行监测和分析，并总结出巷道爆破掘进时，巷道内岩体的质点振动速度受震源距离影响的一般衰减规律。这对保障巷道结构的整体稳定性具有重要的意义。

【关键词】巷道掘进；爆破振动；监测分析

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-8465（2015）12-0383-01 引言 煤矿井下进行爆破式掘进时产生的爆破振动效应会在一定程度

上使煤矿井下巷道围岩产生松动、开裂甚至破坏。因此，进行煤矿

井下巷道掘进爆破振动监测控制对到达安全生产的目的是有现实意

义的。本文通过对某煤矿进行现场爆破振动测试，分析巷道爆破地震波的特性、传播规律以及对巷道周围岩体的影响，对通过改进爆破方案以求保证巷道的整体稳定性具有指导性意义。

1 工程概况

某矿岩石水平巷道，直墙拱形断面，采用两种断面尺寸，靠近

井底车场段断面稍大，此段断面设计巷道净宽5.2m，净高4.4m，净

断面积19.97m2

，采用锚喷网支护，喷层厚度为150mm，巷道穿过的岩石以砂岩、泥岩为主，岩石坚固性系数为f=6～8。 掘进开采面的设计炮眼深度为2.2m,采用楔形斜眼掏槽，掏槽

眼深度2.4m，在槽腔中心布置两个与主掏槽眼同深的直眼，并装药

同时起爆，周边眼采用光面爆破技术，炮眼应布置在巷道掘进轮廓线上，炮眼间距在300～400mm，水垫层轴向不耦合装药。采用三级煤矿安全水胶炸药，药卷规格为φ927mm430mm280g，1～5段毫秒电雷管，矿用防爆型起爆器。 2 爆破振动监测 2.1 测振仪器 大量实测表明,爆破振动破坏程度与振动速度大小关系密切，而且《爆破安全规程》（XGB6722-2003）规定以地面质点振动速度作为建筑物振动安全标准，故在实际工作中，大都采用质点振动速度作为衡量爆破振动波强度的标准。因此，本次测试采用质点振动速度作为爆破振动的测试量。炸药爆炸引起岩石内部质点振动有垂直、径向和切向三个速度分量。因此，此次每个测点测试垂直、径向和切向3个分量。 选用加拿大Instantel公司生产的振动监测仪Blastmate

SeriesIII。该测试系统由速度传感器和数据记录仪构成，速度传感

器能同时进行三个方向速度的测量，在灵敏度、通频带范围、量程

等特性方面均能满足测试要求。

2.2 测点布置与测试方法

测点布置在巷道紧贴侧壁的地面上，在距爆心60～75m范围内布

设测点。在布设测点时，应注意裂缝对应力波的影响，故应找坚固整

体好的岩面，将表面清理干净，黄油涂抹在传感器底部，用石膏固定

好传感器，将传感器上的箭头指向爆源方向，根据需求设置好记录触

发水平，在放炮前数分钟开启仪器电源即可进行振动速度的测试。

2.3 测试结果展示

随巷道掘进前行，进行了多次爆破振动的测试，剔除部分离散

较大的数据，将其中7组数据列于表1中。

表1 爆破振动测试数据及结果

编号

最大单段

距离比例药量T向振速V向振速L向振速

（R/m） （kg/m） （cm/s） （cm/s）（cm/s）07271412 10.5 65.8 0.033279 0.659 0.5870.87907272128 12.8 66.5 0.035176 0.668 0.6170.985

07281643 13.6 72.0 0.033152 0.605 0.5790.898

07281741 13.8 70.0 0.034266 0.688 0.6300.95407291359 15.0 66.2 0.037254 0.853 0.7680.98707292136

13.8 68.7 0.034914 0.705 0.6550.98907311128 12.28 63.7

0.036218 0.832 0.7460.984根据爆破振动测试数据和装药量，采用萨道夫斯基经验公式对

测试数据进行线性回归分析，

V=KR)α

（1）

具体方法是：令QlgV=lgK+αlg (2)

令y=lgV，a=lgK，b=α，x=lgQ，则式（2）变为：

y=a+bx (3) 式中，K、α为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件为比例药量，其中G为最大段药量, kg；R为爆源至测点的距离, m；a、b为方程中的常数项。 把表1中的数据经过处理得出各方向振速：水平径向: V1.387L=99ρ，（相关系数r=0.851)；水平切向：VT=63ρ1.344 ,(相关系数r=0.786)；垂直方向：VV=82ρ1.444，（相关系数r=0.935)。 式中，Vcm s 1V为垂直方向速度，

；V为水平径向速度，cm s 1

L；VT为水平切向速度，cm s 1。 由爆破振动波形图和回归结果分析可知： （1）质点峰值速度主要出现在起爆后100ms内，这主要是因为Ⅰ、Ⅱ段装药量较大，同一条波形中各段波波峰很明显，表明未产生波形叠加的现象。 （2）爆破振动速度y随着比例药量Q的增大而增大，

进而表明质点的最大峰值振动速度应该在工作面附近对应的巷道断面上。 （3）三个方向的爆破振动速度值中，水平径向速度值最大，水平切向速度值次之，垂直速度值最小。 3 影响爆破振动的因素 （1）从埋深来看，随着埋深的越来越浅，爆破振动测试信号的主频变得越来越小。能量主要集中频带也变得越来越窄，并且向低频带发展。 （2）从爆心距来看，在埋深、掏槽眼最大段药量、总药量相差

不大的情况下,爆心距越小,爆破振动幅值越大。

（3）从总药量来看,在其他3个影响因素相差不大的情况下，

总药量越小，爆破振动幅值越小。

（4）从掏槽眼最大段药量来看，随着掏槽眼最大段药量的增大，

爆破振动信号的振幅明显增大,能量主要集中频带也变得越来越窄。

4 总结

影响巷道掘进爆破振动因素主要从埋深、爆心距、掏槽眼最大

段药量、总药量4个方面考虑。保证巷道的掘进进尺，必须保证埋深的足够长度，所以通过控制掏槽眼最大段药量和总药量来控制爆破振动，以确保巷道围岩整体稳定性。 通过爆破振动实测和分析，得出了该巷道掘进爆破振动速度随距离衰减的一般规律，最大质点峰值振动速度所在断面是巷道掘进工作面附近对应的断面，最大震动速度的方向为巷道断面的径向方向，即此方向的爆破振动对巷道的整体稳定性影响较大，进行巷道支护时应充分考虑。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/obge.html