棒磨山铁矿爆破震动对边坡稳定性影响的分析.pdf

2 0 0 0年 3月 有色矿山 Ma r ， 2 0 0 0 前 6 ． 1 ， ， ， ／ 厶 7 棒磨山铁矿爆破震动对边坡稳定性影响的分析 兰盎盈 咝墨 甘德清 ． 2 河北理T学院． 河北 唐 山 0 6 3 0 0 9 [ 关 键 词 ] 埋 堑 E 亟 ；迫 堡 塞 些 ； 鲤 ， 零 [ 摘要] 本文对棒蘑山铁矿爆破震动对边坡稳定的影 进行了测试与分析， 为用神经罔络 专家系统评价边坡的稳定性提供 了基础数据。 。 [ 中圈分类号】T 1 3 5 ． 4 6 [ 文献标识码】A [ 文章编号】1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 0 0 2 - 0 0 1 2 - 0 3 An a l y s i s a b o u t t h e i nflu e nc e o f b l a s t i n g v i b r at i o n o n s l o pe s t a b i l i t y i n Ba ng m o s ha n I r o n M i ne CHAI J i a n ． s h e ， Z HANG Yu n p e n g， GAN De - q i n g He b e i I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y， T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9 ， C h i n a Ke y wo r d s b l a s t i n g v i b rat i o n； s l o p e s t a b i l i t y ； o p e n - p i t mi n e Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， t h e i n fl u e n c e o f b l a s t i n g v i b r a t i o n o n s l o p e s t a b i l i t y a r e t e s t e d a nd a n a l y s e d i n mg m0 s h a n I r o n M i n e ． W h i c h p r o v i d e s b a s i c d a t a f o r埘 v a u s n e t wo r k e x p e r t s y s t e m t o e v a l u a t e s l o p e s t a b i l i t y ． 1概 述 唐山钢铁公司棒磨山铁矿是年产铁矿石 1 0 0 万 t 的大型矿 山， 目前 已形成 的边坡高 度达 6 0 m， 随着开采的进行 ， 边坡高度逐渐增 加， 最终将达到 2 1 6 m。为了保证矿山安全生 产， 对该矿生产爆破引起的地震进行了测量 ， 分析了爆破震动对边坡稳定性 的影响。 该矿采用 K Y一2 5 0型牙轮钻机穿孔 ， 孔 径 2 5 0 r m n ， 生产爆破平均每三天一次， 总装 药量 1 0 --1 2 t ， 分 5 ～6段起爆 。单孔装药量 4 5 0 ～5 0 0 ， 最 大起 爆 段 装 药 量 3 0 0 0～ 4 0 0 0 k g 。 2 测试方法 采用 T OP B O X爆破震动测试系统 。该 系统主要由拾震器和爆破震动 自记仪组成。 拾震器为 C D一1型磁电式传感器。测震仪 [ 第一作者简介】 柴建设 ， 男 ， 河北理工学院副教 授 。 采用 T O P B O X型爆破震动 白记仪 ， 通过内触 发方式， 自动记录从传感器输出的电讯号， 再 通过 R S 2 3 2接 口向计算机传 输数据。由计 算机对记录信号 进行分析处理， 打 印输 出。 本次测试共布置了三条测线 1 8个测点。分 别布置在 I区和 Ⅱ区及生产 台阶上。每个测 点布置一台微 型地震仪， 观测垂直向质点振 动速 度 。 3 爆破震动分析 3． 1 爆破震 动时域分 析 观测研究是结合生产爆破进行的。爆破 分别在 4 4 m水平和 3 2 m水平进行。地震波 图形 如 图 1 所 示 。 V ～ 图 实 测 爆 破 地 震 波 波 l 维普资讯 第 2期 柴建设等 棒磨山铁矿爆破震动对边坡稳定性影响的分析 1 3 所测数据采用常用的萨道夫斯基经验公 式 进行 回归 K 1 式中 Q最大一段药量 k g ； R爆 源至测点的距离 。 m； 质点振动速度 ， c s ； K， n 与爆破地形 、 地质等条件有 关的系数和衰减指数 。 通过对所测数据进行分析和回归得剜了 各区的回归曲线和 回归方程 。 I区 K5 4 6 ， 1 ． 3 2 ， 相关系数 r 0． 9 5； Ⅱ区 K8 9 ． 6 ， 口 1 ． 4 6 ， 相关系数 r 0 9 7； 生产台阶 K3 2 ． O ， 1 ． 1 9 ， 相关系 数 r 0 ． 6 4 。 由回归结果知道， 第 1区和第 Ⅱ区数据 具有很强的相关 性， 而生产 台阶上由于各测 点处岩石性质不同， 所测数据相关性很差。 3 ． 2 爆破震动 频谱 分析 爆破震动的频谱分析 。 就是把以时间为 自变量的爆破震动参量通过付利叶积分变换 到频率上进行分析。其结果是以频率为坐标 的各种震动参量的谱线。它描述 了某一振动 参量随频率的分布情况。本文只进行功率谱 分析。 功率谱分析是把付利叶分析和统计分析 两者结合起来的分析方法。它表明了信号功 率 能量 的频率分布。并突出了爆破震动频 谱图中的主频率。一般情况下 ， X f 可以代 表任一时间函数 ， 如位移、 质点速度， 所以， 信 号 X f 的功率与幅度 的平方成正 比。用下 面的公式来表示功率谱 G x t 』 l X ￡ l d t 1 J F 』 2 式中 G lx㈨ 功率谱； X ￡ 信号 波形 幅度 ； F 信号频谱。 T O P B O X测试 系统软 件提供 了信号功 率谱分析功 能。分析结果 如 图 2和 图 3所 示 。 二 二 二 0 61 0 4H 1 0． 73％1 3． 43 H 3 0 62％1 7 7H 4 9 ． 7 8％ 2 1 ． 3 6 H 8 1 ． 4 8％2 5． 0 2 } k 8 5 ． 7 2 ％2 8 6 9 H 1 0 o ％ 3 4． 18 H 3 9． 1 2％3 7 2 3 H 7 2 21％43． 95 } 缸 36 7 4％ 50 05 H 2 9 51％5 6． 7 6 I - k 1 5． 91％64． 0 9I- k 1 1 1 7％ 6 8． 3 6I - I z 1 8 2 8％7 2． 63 } k 34． 3 7％76 2 9I- I z 1 6． 7 7％ 8 1 ． 1 8 } k 2 4 ． 2 5 ％8 4 ． 8 4 } k 1 2 ， 6 7 ％1 4 6 5 } k 9 3 6 6％ 图 2 近距离功率谱圉 叵 亘E亘 四j圈匝 圈 二 1 2 2I Hz 64． 3 2％ 2 5 0 2 H 9 0． 5 9％ 3 9 6 7 Hz I 6． 3 8％ 6 2 8 7 H 1 7 1 4％ 72 C c2 I - I z 1 8． 01％ I 8． 31 Hz 21 3％21 9 7 1 - I z 7 4 71 ％ 2 8． 6 9 Hz 1 0 0％3 4 1 8 1- I z 4 9． 98％ 4 3 33 Hz 1 6 9 4％5 0 0 5 I - k 1 7． 3 4％ 6 6 5 3 Hz 1 1． 0 9％6 8． 3 6 I - k L 1 7 3％ 7 9． 9 6 Hz ； 9 8I 1％ 图 3 远距离功率谱图 从图上可以看出， 近距离爆破地震信号 频带较宽， 一般都在 1 0 ～1 0 0 H z内。随着距 离的增加， 频带宽度变窄 ， 远距离振动能量一 般在 1 0 ～4 0 Hz 。说明岩石介质对高频成分 的能量衰减较快， 而低频成分能量衰减较慢 ， 传播较远。地震波的主振频率在 2 0 ～4 O H z ， 该频率范围内的地震能量对边坡影响较大。 维普资讯 有色矿山 2 0 0 0正 4 爆 破 地震 对 边 坡 稳定 的影 响 4 ． 1 爆破地震质点速度对 边坡的影响 根据文献 ， 确定该矿露天边坡质点允 许振动速度 为 2 5 c n s 。据 此 ， 由公 式 可 以计 算 出在距边坡不 同距 离地点爆破时 的允许最 大装药量 最大一段 ， 如表 1所示 。 表 l 距边坡不同距离处允许最大爆破药量 距 离 ，m 翟 距 离 ，m 5 】 0 】 5 2 0 棒磨山铁矿生产爆破最大一段药量一般 不超过 4 0 0 0 k g ， 因此在边坡附近 距边坡小 于 3 0 m或 4 0 m 爆破时 ， 应减少最大～段爆 破药量 ， 并采取减震措施。 4 ． 2 爆破动 力对 边坡 稳定性的影响 爆破动力对边坡稳定的影响是一个非常 复杂 的过程。评价方法是将爆破动力的影响 与其他参数一起考虑 ， 通过神经弼络方法来 综合评价的。首先采用等效静力法 ， 把爆破 产生的动载荷折算成等效静载荷来考虑 ， 用 惯性力方珐参与边坡稳定性计算。 采用以下公式计算等效应力 1 ／ 。 n ／ g 3 式 中 第 i 条块爆破动力的等效静力 ； 爆破振动 系数 ； 岛爆破动力 折 减 系 数 ， 一 般 ≥ 1 5 m 5时 2； 1 ． 5 ～5 ． 5 c s时 3 ； 口 5 ． 5 ～1 l c m／ s 时 ．9 5 ； 口 l l c m ／ s 时 ．9 8 0 雹第 i 条块地震波的最大质点振动 加速度 ； W 第 条块岩石重量 ； n 『 g 地震指数 。 质点加速度最好 由实测得出。因本课题 只测量了质点振动速度 ， 为简化研究的问题 ， 视地震波在均匀弹性体中传播 ， 质点做简谐 运动 ， 质点加速度 n可 由质点速度 和主振 相频 率 ．，求得 n2 4 采用萨尔玛 S A R MA 法计算考虑爆破 动力和不考虑爆破动力时各分区边坡的稳定 性 系数 ， 以求得 爆破动 力对边 坡 稳 定性 的影 响。 爆破动力对边坡稳定性 的影晌程度为 [ kk n ] x1 0 0 ％ 5 式中 不考虑爆破震动力时的稳定性 系数 ； 考虑 爆 破 震 动 力 时 的稳 定 性 系 数 。 计算的边坡稳定性系数和爆破动力影响 程度如表 2 所示。 表 2 爆破动力对边坡稳定性影响分折 将稳定性系数和影响程度连同其他参数 输入到边坡稳定性分 析神经网络专家系统 S S E S 中， 可对棒磨山铁矿边坡的稳定程度 做 出具体评价 。 边坡稳定分析神经网络专家系统 S S - E S 是本院 自行开发研制的。该系统总结了 我国各大主要矿山边坡稳定性研究 资料 ， 考 虑了岩石强度特征、 岩体的力学特征 、 岩体地 质结构参数、 地下水的影响、 边坡形态等 1 8 个参数作为基础研究数据， 采用神经网络方 法编制丽成的， 为评价边坡 的稳定性提供 了 一 个有效前方法。棒磨山铁矿边坡稳定性评 价结果表明 S S E S系统是符合实际的。 5结束 语 爆破 地震 引起岩石质 点振动速度是对边 坡稳定性影响的重要参数。通常情 况 下 ， 用 下转第 3 O页 ㈣㈣ 2 4 ∞ ∞ 卯 6 m 。 仡 锄 2 4 8 维普资讯 有色矿山 2 0 0 0 部分加在二段球磨机内 ， 另一部分加在精 二 作业 ， 其用量分配 比例为 2 1 。以便形成稳 定 的分选界面 ， 为金 的浮选创造 有利 条件 。 5 t l 强 现 场取 样 的代 表性 及金 的化 验 分析 。现场取样 的代表性直 接影 响到选矿 结 果和最终指标的准确性 。金 的化验分析结果 是评价金回收水平的依据。改进金 的化验分 析手段 ， 尤其是低 品位金的化验分析手段 ， 减 少化验带来的误差 ， 才能准确反映金的实际 回收水平 ， 利于寻求提高金回收率的措施。 6 使用新捕收剂 P一6 0 。P一6 0为硫 化矿及金银捕收剂 ， 是高硫石油的中质馏分 的氧化产物 ， 其 中以亚砜为主要有效成分。 湖北、 安徽某矿 的浮选工业试验结果表明 使 用 P一6 0捕 收剂 ， 金 银 的 回收率 一 般 提 高 3 ％～8 ％t2 ] 。建议采用该药剂作为捕收剂进 行试验， 强化对金银的回收。 6结语 1 在近几年 6 2 ％左 右 的金 回收率基 础 上， 进一步提高泗洲选矿厂伴生金 的回收率 是可能 的。 2 现行生产流程中的工艺条件 、 药荆条 件等要进行适当调整 ， 才能提高金的回收率 ， 从而增加企业的经济效益。 3 进一步开展科学研究 ， 包括矿产资源 和矿物学的研究， 寻找更为有效的工艺条件 ， 包括各种药剂的试验研究 ， 是今后进一步提 高金回收率研究的方向。 [ 参考文献】 [ 1 ]朱训等 德 斑岩铜矿 [ M]北京 地质出版社 ， 1 9 8 3 ． [ 2 ]朱玉霜 ， 朱建光 ． 浮选药剂的化学原理 修订版 [ M] ． 长沙 中南工业大学出版社 ， 1 9 9 7 ． 上接第 1 4页 边坡质点振动速度作为边坡是否破坏的判据 算出爆破动力影响程度 ， 与其他参数综合考 是简单有效的方法。根据棒磨山铁矿边坡地 虑 ， 由边坡稳定分析神经 网络专家系统 对该 质特征 ， 确定了该矿边坡允许振动速度 ， 以此 边坡稳定性作出了准确的评价。 为依据 ， 计算出不 同距离处生产爆破时的最 [ 参 考 文 献】 大一段爆破药量 ， 用以指导矿山安全生产 。 [ 1 ]韩子荣 金属露天矿爆破震动安全距离[ J ] ． 金 由于爆破动力对边坡稳定性影响非常复 属矿山， 1 9 8 4 ， 1 1 1 0 杂， 计算困难 ， 所 以简化成了等效静载荷 ， 计 维普资讯