爆破地震对露天矿边坡稳定性影响研究

论文摘要

露天采矿法在矿山生产中占有重要的地位。随着生产的进行,许多露天矿都已经或即将进入深凹露天开采,如南芬铁矿、大冶铁矿、大孤山铁矿等。这些矿山随着开采深度的加深,将形成高达几百米的最终边坡。国内外大型露天矿为了达到多采矿、少剥岩的目的,也普遍采用高台阶、陡帮开采。这样就形成了大量高陡边坡。爆破作为破岩的主要方式,在大大提高生产效率的同时,会对这些边坡的稳定性构成威胁。露天矿边坡稳定与否直接影响到矿山的正常生产、设备、人员的安全及矿山的经济效益。高陡边坡的稳定性主要由矿山工程地质条件决定,但在矿岩物理力学性质、结构构造和开采方法及采场结构参数一定的条件下,矿山生产中各种爆破的震动影响是危害边坡稳定的主要因素。因此,研究爆破震动对边坡的影响,提出切实可行的降震技术措施具有十分重要意义。对于边坡稳定性,大量学者就此问题进行了深入研究,并取得大量有效、实用的研究成果。本文首先从爆破地震波的产生、传播规律与作用机理入手,在分析爆破地震波及其震损机理的基础上,通过对爆破震动这一外部荷载对边坡的力学作用分析,进一步阐明了爆破震动对露天矿边坡的影响。通过对影响爆破震动的因素进行灰色关联分析,得出主要的影响因素,为采取控制和降低爆破震动的措施提供依据。通过现场爆破测试,及对爆破测试数据的处理、分析,对爆破地震波在不同地质条件下的传播规律进行了探索。同时针对不同的边坡地质情况提出了不同的爆破安全判据。这使得对高陡边坡稳定性的预测和控制更加合理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 爆破振动效应的研究现状
• 1.2.2 岩质边坡动力稳定性研究
• 1.2.3 爆破荷载作用下岩质边坡稳定分析
• 1.3 本文研究的内容和研究方法
• 第2章 爆破地震波
• 2.1 概述
• 2.2 爆破地震波的分类
• 2.2.1 体波
• 2.2.2 面波
• 2.3 波的折射与反射
• 2.4 爆破地震波的特性
• 2.4.1 振幅与振动速度
• 2.4.2 振动频率
• 2.4.3 振动持续时间
• 2.4.4 地震波的传播速度
• 2.4.5 爆破地震波的能量特征—频谱的丰富性与集中性
• 2.4.6 爆破地震波的危害特征—隐蔽性与难估量性
• 2.4.7 爆破地震波的传播特征—可变性与多样性
• 第3章 爆破振动对边坡稳定性影响分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 定性分析方法
• 3.1.2 定量分析方法
• 3.1.3 现场监测分析法
• 3.2 高边坡爆破荷载与开挖卸荷的动力分析
• 3.2.1 边坡稳定破坏的力学分析
• 3.2.2 边坡岩体摩擦角f和粘结力c的确定
• 3.2.3 动力极限平衡方程模型的建立
• 3.3 爆破作用对边坡岩体的惯性力分析
• 3.3.1 基于惯性力的爆破地震波衰减规律
• 第4章 爆破震动强度影响因素的灰色关联分析
• 4.1 概述
• 4.2 影响爆破地震波的基本参数分析
• 4.2.1 爆破几何参数
• 4.2.2 布孔与起爆方式
• 4.2.3 炮孔装药参数
• 4.2.4 地质、地形条件的影响
• 4.3 灰色关联分析
• 4.3.1 系统特征因素和相关因素变量的选择
• 4.3.2 计算步骤
• 4.4 灰色关联分析结果
• 第5章 爆破地震波的现场测试及结果分析
• 5.1 测试原理及内容
• 5.1.1 测试原理
• 5.1.2 爆破震动测试的主要内容
• 5.1.3 露天矿高边坡爆破震动测试
• 5.2 测试结果分析
• 5.2.1 测试结果
• 5.2.2 测试数据回归分析
• 5.3 爆破地震频谱分析
• 5.3.1 傅立叶分析
• 5.3.2 爆破振动特性的小波分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢