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矿产资源在国民经济发展中有着举足轻重的地位,随着国家发展步伐的加快,极大增加了对矿产资源的需求。矿山生产中主要采用爆破开采技术,爆破作业产生的震动效应极有可能造成矿山回采巷道产生冒顶及失稳破坏,从而影响到矿石的回采质量及矿工的生命安全,尤其是不间断的累积回采爆破作业产生的危害更大。因此,研究地下采矿回采爆破震动效应对采矿工程围岩体的影响,尤其是爆破震动累积效应,进而提出降低爆破震动效应强度的控制技术措施,对保证地下回采巷道围岩体的稳定,确保矿山安全生产有着重要的理论和实际意义。 千家坪钒矿采用水平深孔阶段矿房法,利用中深孔爆破技术进行落矿,有着炮孔密集、装药量大等特点,其产生的爆破震动效应对回采巷道围岩体造成了一定的影响,尤其是频繁的爆破震动累积效应影响更大,现场个别巷道围岩边墙出现裂缝、拱顶出现危石。若能充分了解爆破震动对回采巷道的作用机理,就可以采取有效控制爆破震动效应的措施,从而有效保障巷道稳定。基于上述目的,本论文基于矿山现场爆破震动测试数据,通过理论分析、回归分析、FLAC3D数值模拟等方法分析了中深孔爆破震动效应对回采巷道的作用机理,结合现场实际情况提出控制中深孔爆破震动效应的措施。本文的主要研究内容及成果如下: 1.爆破震动衰减规律研究。本文首先对千家坪钒矿995m中段的实际生产爆破作业对回采巷道影响情况进行现场调查与总结,设计回采巷道内爆破振动监测方案并进行现场测试,得到测试点爆破振动速度峰值、振动持续时间、爆破振动震频率等参数。根据监测结果进行回归分析得到爆破地震波衰减规律,并根据得到的萨道夫斯基公式进行爆破振动速度峰值预测并与实测数据加以对比分析,得出衰减规律比较符合实际可用于实际预测,为爆破参数设计提供依据。最后基于基于HHT法对实测的某一爆破震动信号进行分析,得出信号能量、频率与时间之间的关系,可以看到爆破地震波频率较广,绝大多数处于50Hz之内,且能量多集中于此,与一般建(构)筑物的自振频率较为相近,对其影响较大,易促使建(构)筑物发生失稳破坏的状况,需引起足够重视。 2.爆破震动数值模拟。选取爆破作业点上一中段回采巷道作为模拟研究对象,根据围岩体的物理力学性质建立F1ac3D计算模型,以现场监测的质点爆破振动速度作为输入的动荷载,分别模拟仅受自重应力状态与受动荷载作用下回采巷道围岩的位移、应力及塑性区等参数的变化情况。结果表明,施在加动载后,回采巷道围岩位移变化比较小,应力、塑性区均有小幅增加,说明爆破震动对回采巷道围岩造成了一定的损伤,且损伤区域多位于在巷道的底板以及巷道拱脚位置,但不会导致巷道发生破坏。可以预见在矿山日后持续、频繁的爆破作业条件下,采场内巷道围岩的损伤会逐步累积并进一步恶化,最终引起巷道失稳破坏。同时通过支护与未支护2种情况的对比分析,可以看到支护后巷道稳定性更好。 3.巷道稳定性监测。每次爆破作业后对测点处巷道收敛变形进行监测,得到巷道收敛速率处于正常水平,与数值模拟的结果较接近。但实际中,在进行多次深孔爆破作业后,作业点上方巷道出现一定程度的破坏,在今后的频繁爆破作业下这种损伤会进一步积累,最终导致巷道破坏。因此,巷道掘进完成后需及时进行支护,同时调整爆破参数,降低爆破震动强度,以减弱其对巷道的破坏。