爆破振动对不同埋深采空区稳定性影响研究.pdf

第３４卷 第３期 ２０１７年９月 爆 破 ＢＬＡＳＴＩＮＧ Ｖｏｌ． ３４ Ｎｏ． ３  Ｓｅｐ． ２０１７ ｄｏｉ１０． ３９６３／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００１ -４８７Ｘ． ２０１７． ０３． ０２５ 爆破振动对不同埋深采空区稳定性影响研究* 唐明渊 １，２， 周建敏１， 余红兵１， 李 杰 １ （１．贵州新联爆破工程集团有限公司， 贵阳５５０００２；２．贵州贵安新联爆破工程有限公司， 贵阳５５００２５） 摘 要 采空区在爆破振动荷载作用下极易发生坍塌事故， 研究爆破振动对不同埋深采空区稳定性的影响 规律对确保采空区安全具有重要意义。结合工程实际， 采用有限元软件ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ分别建立了１０ ｍ、 １５ ｍ和２０ ｍ不同埋深的采空区爆破数值模型， 模拟分析了采空区在爆破荷载作用下的动态响应规律。分 析结果表明 当采空区埋深为１０ ｍ时， 其顶板的水平方向振速为２３． ４１ ｃｍ／ ｓ， 大于采空区中部及底板位置的 振速， 主要原因是爆破地震波在采空区顶板处发生反射和折射， 使其振速发生叠加放大， 随着采空区埋深的 增加， 其顶板的水平方向振速由２３． ４１减小至１６． ９４ ｃｍ／ ｓ， 呈现出明显的衰减作用； 爆破振动作用下采空区 的顶板位置出现了拉应力集中现象， 导致其应力远大于采空区其他位置， 且当采空区埋深为１０ ｍ时， 其顶板 处的有效应力达到１． １ ＭＰａ， 超过了岩体的极限抗拉强度， 随着采空区埋深的增加， 其顶板处单元的有效应 力由１． １ ＭＰａ减小至０． ２５ ＭＰａ， 呈现出明显的下降趋势。 关键词 采空区；爆破开挖；不同埋深；稳定性；数值模拟 中图分类号 ＴＵ２３５． １ 文献标识码 Ａ 文章编号 １００１ -４８７Ｘ（２０１７）０３ -０１４０ -０５ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｏｆ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｄｅｐｔｈｓ ｏｆ Ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ Ａｒｅａｓ ＴＡＮＧ Ｍｉｎｇ-ｙｕａｎ１， ２， ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ-ｍｉｎ１，ＹＵ Ｈｏｎｇ-ｂｉｎｇ１，ＬＩ Ｊｉｅ１ （１． Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｘｉａｎｌｉａｎ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００２，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｇｕｉｙａｎｇ Ａｎｘｉｎ Ｌｅａｇｕｅ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ Ｌｔｄ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００２５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｏｐｅｎ-ｐｉｔ ｍｉｎｅ ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｅｘｉｓｔ ｌａｒｇｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ，Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｐｔｈｓ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ． Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｏｐｅｎ-ｐｉｔ ｍｉｎｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ，ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ １０ ｍ，１５ ｍ，２０ ｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｐｔｈｓ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ ｂｌａｓ- ｔｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｔｏ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｒｏｏｆ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ ｉｓ ２３． ４１ ｃｍ／ ｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ（２１． １８ ｃｍ／ ｓ）ａｎｄ ｂｏｔｔｏｍ（１６． ５７ ｃｍ／ ｓ）ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｕｒｉａｌ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ ｉｓ １０ ｍ． Ｉｔ ｓｔａｔｅｓ ｔｈａｔ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｗｉｌｌ ｔａｋｅ ｐｌａｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｏｏｆ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ，ｗｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｂｕｒｉａｌ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｆｒｏｍ ２３． ４１ ｃｍ／ ｓ ｔｏ １６． ９４ ｃｍ／ ｓ，ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ． Ｄｕｅ ｔｏ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｃ- ｃｕｒｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｒｏｏｆ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｏｆ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｏｆ ｉｓ １． １ ＭＰａ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｕｒｉａｌ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ ｉｓ １０ ｍ，ｅｘｃｅｅｄ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｕｎｉｔ ｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｅｃｌｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｆｒｏｍ １． １ ＭＰａ ｔｏ ０． ２５ ＭＰａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａ；ｂｌａｓｔｉｎｇ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｐｔｈｓ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 万方数据 收稿日期２０１７ -０４ -０５ 作者简介唐明渊（１９７０ -） ， 男， 贵州长顺人， 高级工程师， 主要从事 爆破技术管理工作， （Ｅ-ｍａｉｌ）６０２５７４７１６＠ ｑｑ． ｃｏｍ。 通信作者周建敏（１９９０ -） ， 男， 福建三明人， 工程师， 主要从事爆破 技术研发工作， （Ｅ-ｍａｉｌ）３７７４１３４５４ ＠ ｑｑ． ｃｏｍ。 基金项目黔科合重大专项［２０１５］６００３； 黔科合高Ｇ字［２０１５］４００４； 贵州省工业和信息发展专项基金（２０１５０３０） 众所周知， 爆破振动是矿山爆破开挖的主要危 害之一， 不仅影响矿山地表建（构）筑物的安全， 而 且会对矿山边坡产生损伤甚至引起失稳破坏［ １-３］。 目前对爆破震动危害的研究， 主要是进行现场振动 测试。但现场振动测试无法反应爆破振动引起的采 空区围岩动应力场以及动力失稳机制而有所局限。 而数值模拟方法可以系统地研究爆破作用下采空区 的动应力场分布规律及采空区质点振动速度的叠加 作用机理， 因此成为近年来研究爆破震动作用的有 效方法［ ４，５］。 在含采空区矿山边坡爆破开挖过程中， 炸药在 炮孔中爆炸产生的能量以地震波的形式向岩体介质 中传播， 引起采空区顶底板的震动。若爆破控制不 当， 则会导致采空区发生坍塌， 从而对矿山边坡的稳 定性造成严重的危害。目前国内外研究学者主要对 采空区的工程探测及治理、 爆破振动预测进行了大 量的研究， 对矿山下伏采空区的爆破开挖技术及爆 破作用下采空区稳定性的研究较少［ ６-８］。 结合贵州某矿爆破工程， 利用大型有限元数值 模拟软件ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ建立不同埋深的采空区 爆破数值模型， 通过有限元数值模拟含采空区矿山 爆破开挖过程，研究爆破振动对不同埋深采空区的 动力响应规律， 提出减小爆破振动对采空区稳定性 影响的有效方法， 为现场爆破作业提供参考依据。 １ 计算模型 １． １ 矿山概况 某矿位于贵州省境内， 矿区地质构造复杂， 节理 裂隙较为发育。矿区上部岩层主要由灰色中厚层状 砂质泥岩夹薄层状泥岩组成， 下部为灰岩。根据现场 地质雷达的采空区探测成果， 贵州某矿矿体存在范围 较大、 互相贯通的采空区， 采空区尺寸长度为２０ ｍ， 高 度为５ ｍ， 采空区距离地表为１０ ｍ。现场采空区分布 如图１所示。矿岩的物理参数如表１所示。 图１ 采空区分布示意图（ 单位ｍ） Ｆｉｇ． １ Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ（ｕｎｉｔｍ） 表１ 贵州某矿岩体物理力学参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｐｈｙｓｉｃ-ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋｓ ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｍｉｎｅ 岩石种类 抗压强度／ ＭＰａ 抗拉强度／ ＭＰａ 变形模量／ ＧＰａ 粘聚力／ ＭＰａ 内摩擦角泊松比 密度／ （ｋｇｍ -３） 砂质泥岩６． ７９３０． ５８７１２． ３６０． ６８３３５． ６７０． ２６２５８０ 灰岩８． ９２６０． ６９４４０． １８０． ８１２４８． ５２０． ２３２６４０ 根据矿山采空区存在情况， 拟采用深孔爆破施 工方案， 台阶高度１２ ｍ， 孔径１６０ ｍｍ， 孔距５ ｍ， 排 距４ ｍ， 堵塞长度为４ ｍ。单孔装药量１２４ ｋｇ。现场 采用乳化炸药进行爆破， 装药密度为１． １５ ｇ／ ｃｍ３， 炸 药爆速为４５００ ｍ／ ｓ。 １． ２ 材料模型及参数设置 采用ＭＡＴ＿ＰＬＡＳＴＩＣ＿ＫＩＮＥＭＡＴＩＣ本构关系模 拟模拟矿山砂质泥岩和灰岩。其参数如表２、 表３ 所示［ ９］。 表２ 砂质泥岩参数 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓａｎｄｙ ｍｕｄｓｔｏｎｅ 密度／ （ｋｇｍ -３） 变形模量／ ＧＰａ 泊松比 抗压强度／ ＭＰａ 切线模量／ ＧＰａ ２５８０１２． ３６０． ２６６． ７９３０． ４８ 表３ 灰岩岩体参数 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｇｒｅｙ ｒｏｃｋｓ 密度／ （ｋｇｍ -３） 变形模量／ ＧＰａ 泊松比 抗拉强度／ ＭＰａ 切线模量／ ＧＰａ ２３４６４０． １８０． ２３８． ９２６０． ３６ 采用高能炸药模型以及ＪＷＬ状态方程模拟乳 化炸药产生的爆轰波［ １０］。炸药材料及 ＪＷＬ状态方 程参数如表４所示。 １４１第３４卷 第３期 唐明渊， 周建敏， 余红兵， 等 爆破振动对不同埋深采空区稳定性影响研究 万方数据 Ｐ ＝ Ａ １ - ω Ｒ１ J Ｖ ｅ-Ｒ１Ｖ＋ Ｂ １ - ω Ｒ２ J Ｖ ｅ-Ｒ２Ｖ＋ ωＥ ０ Ｖ （１） 式中Ｅ０为炸药单位体积内能，Ｐａ；Ｖ为相对体积； Ａ、Ｂ、ω、Ｒ１、Ｒ２为特征参数。 表４ 炸药材料及ＪＷＬ状态方程参数 Ｔａｂｌｅ ４ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ＪＷＬ ｅｑｕａｔｉｏｎ 密度／ （ｋｇｍ -３） 爆速／ （ｍｓ -１） Ａ／ ＧＰａＢ／ ＧＰａＲ１Ｒ２ωＥ０／ ＧＰａ １１５０４５００２１４． ４０． １８２４． ２０． ９０． １５４． １９２ 采用ＭＡＴ-ＮＵＬＬ以及多项式状态方程ＥＯＳ- ＬＩＮＥＡＲ-ＰＯＬＹＮＯＭＩＡＬ来描述矿山采空区， 该状态 方程公式为 Ｐ ＝Ｃ０＋ Ｃ１μ ＋ Ｃ２μ２＋ Ｃ３μ３＋（Ｃ４＋ Ｃ５μ ＋ Ｃ６μ２）Ｅ （２） 式中，Ｃ０～ Ｃ６均为常数，Ｅ为内能与初始体积比，μ 为比体积。采空区相关状态方程参数如表５所示。 表５ 采空区状态方程相关参数 Ｔａｂｌｅ ５ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ ａｎｄ ＰＯＬＹＮＯＭＩＡＬ ｅｑｕａｔｉｏｎ Ｃ０Ｃ１Ｃ２Ｃ３Ｃ４Ｃ５Ｃ６Ｅ ０００００． ４０． ４０２． ５Ｅ ＋５ １． ３ 模型建立 选用ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ有限元分析软件对矿山 含采空区边坡爆破进行数值模拟分析。分别建立了 距离边坡台阶坡底位置为１０ ｍ、１５ ｍ、２０ ｍ三种不 同埋深的采空区单孔爆破模型。其数值模型如图２ 所示。 模型的准确建立对于数值模拟的准确性以及计 算耗时有很大的影响。本文所建的不同埋深采空区 单孔爆破模型的长度为８０ ｍ， 高度为６０ ｍ， 厚度为 １０ ｍ。其中台阶高度１２ ｍ，采空区尺寸长度为 ２０ ｍ， 高度为５ ｍ。在模型的左、 右两侧及底侧三个 边界施加无反射边界条件以模拟无限介质并对模型 边界上质点的全部自由度进行了约束。整个模型均 采用六面体单元划分映射网格模型，单元数量为 ２４３６９， 节点数目为４９０７３。模型的网格划分如图３ 所示。 图２ 三种不同埋深的采空区单孔爆破模型 Ｆｉｇ． ２ Ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｐｔｈｓ ｏｆ ｍｉｎｅｄ-ｏｕｔ ａｒｅａｓ ｓｉｎｇｌｅ-ｈｏｌｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ 图３ 模型的网格划分 Ｆｉｇ． ３ Ｍｅｓｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ２ 模拟结果与分析 ２． １ 振速分析 从采空区上选取３个节点， 编号分别为顶板Ａ、 采空区中部Ｂ、 底板Ｃ， 关键节点分布如图４所示。 分别统计采空区不同位置对振速的响应规律。 根据数值模拟得到爆破振动作用下不同埋深采 空区爆破模型各个关键节点的振速见表６。 从表６看出， 开挖区的顶底板振速水平分量大 于垂直分量， 表明对开挖区破坏最严重的是水平分 量。在相同爆心距条件下， 采空区顶板的振速大于 采空区中部及底板位置。这说明爆破地震波在采空 ２４１爆 破 ２０１７年９月 万方数据 区顶板处发生反射和折射， 使其振速发生叠加放大。 而采空区底板处振速远小于顶板和采空区中部位 置， 说明采空区对爆破地震波具有隔震作用。 随着采空区埋深的增加， 其振速呈现明显的衰 减作用， 因此只要控制好爆破安全距离， 就能有效的 保证采空区的稳定性。 ２． ２ 应力分析 同样的， 在采空区上选取４个节点， 编号分别为 顶板Ａ、 采空区中部左侧Ｂ、 采空区中部右侧Ｃ和底 板Ｄ， 模型中关键单元的位置分布如图５所示。分 别统计采空区不同位置单元测点对应力的动态响应 规律。 图４ 模型节点位置分布 Ｆｉｇ． ４ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｄｅ 表６ 节点峰值振速结果 Ｔａｂｌｅ ６ Ｐｅａｋ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｎｏｄｅｓ 采空区位置爆心距／ ｍ振速方向 采空区顶板Ａ 振速／（ｃｍｓ -１） 采空区中部Ｂ采空区底板Ｃ １０ ｍ埋深采空区１２ 水平方向２３． ４１２１． １８１６． ５７ 垂直方向１６． ８７１５． ０３１２． ２１ １５ ｍ埋深采空区１７ 水平方向１９． ３２１７． ８７１３． ５８ 垂直方向１４． ５９１３． ５４１０． ０９ ２０ ｍ埋深采空区２１ 水平方向１６． ９４１４． ８９１１． ３５ 垂直方向１２． １５１１． ３７８． ４６ 图５ 模型单元测点位置分布 Ｆｉｇ． ５ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔ 根据数值模拟得到爆破振动作用下不同埋深采 空区爆破模型各个单元的应力分布情况见表７。 根据表７数据可知 （１） 爆破振动作用下采空区的顶板应力远大于 采空区其他位置， 在顶板中央出现拉应力集中现象， 且顶板处的有效应力达到１． １ ＭＰａ， 超过了岩体的 极限抗拉强度。这是最终导致采空区顶板发生冒落 破坏的主要影响因素之一。 （２） 随着采空区埋深的增加， 单元有效应力呈 现明显的下降趋势。采空区埋深１５ ｍ时， 最大有效 应力只有０． ６５ ＭＰａ， 小于岩体的极限抗拉强度， 说 明爆破振动已经不足以对采空区的稳定性造成影 响。因此， 应根据采空区的不同埋深采取控制最大 单响药量和合理的装药结构等措施来减小爆破振动 对采空区稳定性的影响。 表７ 单元有效应力结果 Ｔａｂｌｅ ７ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔ 采空区位置 顶板Ａ 单元有效应力／ ＭＰａ 采空区中部左侧Ｂ采空区中部右侧Ｃ底板Ｄ １０ ｍ埋深采空区１． １００． ５８０． ６７０． １３ １５ ｍ埋深采空区０． ６５０． ４２０． ３４０． ０９ ２０ ｍ埋深采空区０． ２５０． ２６０． ２８０． ０６ ３ 结论与建议 利用ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ-ＤＹＮＡ软件对贵州某矿不同埋 深的采空区爆破开挖进行了数值模拟， 通过分析采 空区在爆破振动的影响下的峰值速度及应力的动态 响应规律， 得出以下结论及建议 ３４１第３４卷 第３期 唐明渊， 周建敏， 余红兵， 等 爆破振动对不同埋深采空区稳定性影响研究 万方数据 （１） 在相同爆心距条件下， 采空区顶板的振速 大于采空区中部及底板位置， 采空区底板处振速远 小于顶板和采空区中部位置。随着采空区埋深的增 加， 其振速呈现明显的衰减作用。 （２） 爆破振动作用下采空区的顶板应力远大于 采空区其他位置， 在顶板中央出现拉应力集中现象， 且当采空区埋深为１０ ｍ时， 采空区顶板处的有效应 力达到１． １ ＭＰａ， 超过了岩体的极限抗拉强度。随 着采空区埋深的增加， 单元有效应力呈现明显的下 降趋势。 （３） 对矿山埋深较浅的采空区上部岩体进行爆 破开挖时， 应尽量采用逐孔爆破技术、 控制最大单响 药量和合理的装药结构等措施来控制爆破振动对采 空区顶板的影响。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ［１］ 谢承煜， 罗周全， 贾 楠， 等．露天爆破振动对临近建 筑的动力响应及降振措施研究［Ｊ］．振动与冲击， ２０１３，３２（１３） １８７-１９２． ［１］ ＸＩＥ Ｃｈｅｎｇ-ｙｕ，ＬＵＯ Ｚｈｏｕ-ｑｕａｎ，ＪＩＡ Ｎａｎ，ｅｔ ａｌ． Ｄｙｎａｍｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｐｅｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ ａｄｊａｃｅｎｔｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｈｏｃｋ，２０１３，３２（１３） １８７-１９２．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［２］ 贾 楠， 吴 超， 罗周全， 等．动力扰动下采空区围岩 非线性响应演化特性分析［Ｊ］．爆破，２０１６，３３（３） １０- １６． ［２］ ＪＩＡ Ｎａｎ，ＷＵ Ｃｈａｏ，ＬＵＯ Ｚｈｏｕ-ｑｕａｎ，ｅｔ ａｌ． Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｒｅ- ｓｐｏｎｓｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｏａｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋｓ ｕｎｄｅｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１６，３３（３） １０-１６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［３］ 许名标， 彭德红．岩质高陡边坡爆破降振技术研究 ［Ｊ］．铁道建筑，２０１１（８） ９３-９６． ［３］ ＸＵ Ｍｉｎｇ-ｂｉａｏ，ＰＥＮＧ Ｄｅ-ｈｏｎｇ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｒｏｃｋ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｓｔｅｅｐ ｓｌｏｐｅ ［Ｊ］． Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１（８） ９３-９６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［４］ 瞿登星， 杨 晨， 朱新铖．露天矿下伏采空区爆破振动 预测研究［Ｊ］．金属矿山，２０１６，４８０（６） ３２-３６． ［４］ ＱＵ Ｄｅｎｇ-ｘｉｎｇ，ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎ，ＺＨＵ Ｘｉｎ-ｃｈｅｎｇ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｏａｆ ｕｎｄｅｒ ｏｐｅｎ-ｐｉｔ ｍｉｎｅ ［Ｊ］． Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅ，２０１６，４８０（６） ３２-３６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［５］ 吴贤振， 尹丽冰， 刘建伟， 等．基于ＬＳ-ＤＹＮＡ的临近采 空区多段爆破微差时间优化研究［Ｊ］．爆破，２０１５， ３２（１） ８７-９２． ［５］ ＷＵ Ｘｉａｎ-ｚｈｅｎ，ＹＩＮ Ｌｉ-ｂｉｎｇ，ＬＩＵ Ｊｉａｎ-ｗｅｉ，ｅｔ ａｌ． Ｏｐｔｉｍｉ- ｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｎｅａｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇｏａｆ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬＳ-ＤＹＮＡ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１５，３２（１） ８７-９２．（ｉｎ Ｃｈｉ- ｎｅｓｅ） ［６］ 张远博， 高文学， 朱旭阳， 等．路基爆破开挖对采空区 稳定性影响研究［Ｊ］．爆破，２０１４，３１（３） ６-１０． ［６］ ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎ-ｂｏ，ＧＡＯ Ｗｅｎ-ｘｕｅ，ＺＨＵ Ｘｕ-ｙａｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ 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ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｉｎ ｊｏｉｎｔｅｄ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１２， ２９（２） ２６-３０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ４４１爆 破 ２０１７年９月 万方数据