高精度数码雷管在爆破施工降振中的应用.pdf

第2 8 卷第1 期 2 0 1 1 年3 月 爆破 B L A S T l N G V 0 1 ．2 8N o ．1 M a r ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 1 1 ．0 1 ．0 3 0 _ - - J - _ - 。 七j 同精度数码 - 丰I 答 田昌在爆破施工降振中的应用 唐跃1 ，曹2 罗明荣3 ，邬艳礼2 ’3 1 ．湖北广播电视大学自动化系，武汉4 3 0 0 0 0 ；2 ．武汉理T 大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ； 3 ．贵州新联爆破工程有限公司，贵阳5 5 0 0 0 2 摘要为了降低爆破振动强度、控制爆破振动危害，首先在该施工场地进行单段爆破振动试验，利用 M a t l a b 软件编制程序对单段爆破振动信号每隔单位毫秒进行微差叠加，并以降振率为指标获取降振的最佳 微差时间，然后采用控制软件编制程序设置数码雷管的延期时间进行爆破施工。对普通导爆管雷管和数码 雷管在爆破施工的实测振动数据进行对比分析，结果表明采用高精度的数码雷管可降低爆破振动强度、提高 爆破振动频率，在爆破施工中值得推广。 关键词爆破振动；微差爆破；叠加模拟；数码雷管 中图分类号T D 2 3 5 ．3文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 1 0 1 0 7 0 3 A p p l i c a t i o no fH i g h - p r e c i s i o nE l e c t r o n i cD e t o n a t o ri n D e c r e a s i n gB l a s t i n gV i b r a t i o n T A N GY u e l ，C A OY u e 2 ，L U OM i n g ．r o n 9 3 ，W UY a n l i 2 3 1 ．H U B E IR a d i o T VU i v e r s i t y ，W u h a n4 3 0 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ．C o l l e g eo fR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n t ，W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ； 3 ．G u i z h o uX i n l i a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gL i m i t e dC o r p ，G u i y a n g5 5 0 0 0 2 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt od e c r e a s eb l a s t i n gv i b r a t i o na n di t sh a z a r d ，f i r s t l y ，t l l es i n g l eb l a s t i n gv i b r a t i o ns i s , 1 a lm o n i - t o r e do ns i t ei ss u p e r p o s e dm i l l s e c o n d l yp e ru n i tM Sb yt h eM A T L A B 7 ．0p r o g r a ma n do b t a i n st h eb e s ts h o r t d e l a y t i m eb a s e do nd e c r e a s i n gv i b r a t i o nr a t i o ，t h e nt h ed e l a yt i m eo fe l e c t r o n i cd e t o n a t o ri s p r o g r a m m e db yt h ec o n t r o l s o f e w a r ei nb l a s t i n gw o r k ．T h r o u g ht h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i so fa c t u a lm o n i t o r e dv i b r a t i o nd a t ab e t w e e nN o n e lt u b e d e t o n a t o ra n de l e c t r o n i cd e t o n a t o r ．t h er e s u h ss h o wt h a tt h eh i g h p r e c i s i o ne l e c t r o n i cd e t o n a t o rc a nd e c r e a s et h e b l a s t i n gv i b r a t i o na n di n c r e a s et h ev i b r a t i o nf r e q u e n c y ，w h i c hi sw o r t ht ob ep o p u l a r i z e di nb l a s t i n gw o r k i n g ． K e yw o r d s b l a s t i n gv i b r a t i o n ；s h o r t d e l a yb l a s t i n g ；s u p e r p o s i t i o ns i m u l a t i o n ；e l e c t r o n i cd e t o n a t o r 微差爆破是降低爆破振动的有效手段，其原理 是将爆破总药量分段起爆，并利用起爆时间差使各 段爆破振动产生干扰从而达到降低爆破振动强度的 目的⋯。对于降低爆破振动强度的微差间隔时间 的确定很多学者做了大量的研究，如文献[ 2 - 5 ] 。然 而目前所广泛使用的导爆管雷管由于精度较低、误 收稿日期2 0 1 1 0 1 2 6 作者简介唐跃 1 9 5 8 一 ，男，副教授，从事自动化与控制方面工作。 通讯作者曹跃 1 9 5 9 一 ，男，高工，从事爆破工程与安全技术研 究， E m a i l 3 6 0 9 8 6 1 3 3 q q ．c o r n 。 差较大，按照雷管本身延期时间进行爆破设计控制 爆破振动强度往往达不到理想的效果‘6 1 ，因此在爆 破施工过程中对孔网参数进行优化的同时，应选取 延期时间精度高、起爆可靠的数码雷管对爆破振动 危害进行控制。 1 工程概况 某道路工程中段，桩号为l 5 2 2 0 ～K 5 7 4 0 ， 土石方平场工程量约2 5 0 万m 3 。南北长3 6 0m 、东 万方数据 1 0 8 爆破 2 0 1 1 年3 月 西宽2 4 0m 。山包最大高程9 4 1 ．4 6m ，最大开挖高 度为7 0m 。开挖山体主要为茅口组灰岩，属坚硬岩 类，中、微风化，断裂构造不发育，区域地块稳定性 好。开挖山体的土石比约为1 9 ，所挖基岩类型以 坚石为主。爆区西北侧约9 0m 民房不属于拆迁对 象，因此在爆破施工时属于重点保护对象，爆区环境 示意图见图1 所示。爆破开挖采用中深孔台阶爆 破，台阶高度为8m ，梅花形布孔，孔径d 9 0m m ， 孔距口 3I n ，排距b 3m ，为了严格控制爆破振动 的危害采用两孔间一小微差爆破方法，最大段药量 控制在8 0k g 以内。 图1 爆区环境示意图 2 监测仪器和监测系统 为了控制爆破振动危害、指导爆破施工，在开挖 爆破过程中进行实时监测。测试仪器采用成都中科 动态仪器有限公司生产的E X P 4 8 5 0 爆破振动仪及 配套的速度传感器，可实现多通道数据采集、存储和 分析。E X P 4 8 5 0 爆破振动记录仪是记录、分析爆破 引起的地震波形信号的便携式仪器，仪器直接与速 度传感器相连，将仪器放置测试点附近，每台仪器可 自动记录1 2 8M 大小的振动事件文件及其采集时 刻，仪器通过R S 2 3 2 接口将波形传给计算机，由计 算机对数据进行处理o 。 图2 测试系统示意图 3 降振微差时间的确定 为了寻求最佳的降振微差时间，进行了单段爆 破试验。该单段爆破由2 炮孔组成，孔径为9 0m m ， 孔深为9m ，堵塞长度为3i n ，2 孔的总装药量为 7 2k g 。取距爆源8 5m 处民房基础上的垂直方向振 动信号为分析信号，实测的单段爆破振动信号及其 功率谱见图3 。 由图3 可见，该振动信号的质点振动速度峰值 为0 ．3 5 89e m ／s 、主频为1 6 ．2 1 32H z 主振周期为 6 2m s 、振动持续时间为3 0 0m s 。采用文献[ 2 ．3 ] 的 方法，将实测的单孔爆破振动信号利用M a t l a b 软件 编制程序在0 1 2 0m s 内每隔单位毫秒进行两段波 形叠加，为了表征叠加后信号的振速峰值特征，可利 用齐发爆破 微差间隔为0m s 振速峰值与微差爆 破振动振速峰值之差与齐发爆破振速峰值之比来衡 量，即降振率为p - 6 竺型1 0 0 ％ 1 ％ 式中∥。为齐发爆破振动速度峰值；口为不同微差间 隔下叠加信号的速度峰值。由式 1 可计算得到不 同微差间隔下叠加信号的降振率，从而可得不同微 差间隔下叠加信号降振率的变化曲线，如图4 所示。 由图4 可见，微差间隔为2 1 ～3 2m s 时降振率达到 5 0 ％以上，振速峰值均低于单段爆破振动的振速峰 值，其中微差间隔为2 4m s 时最小，干扰降振率最大 为5 7 ．1 7 26 ％，其振速峰值为0 ．1 5 37e m ／s 。 图3 单段爆破振动信号及其功率谱 4 普通导爆管雷管与数码雷管的降振 效果比较 由图4 可知，应用普通导爆管雷管进行爆破施 工时，使用段间微差间隔为2 5m s 1 2m s 的2 段 雷管进行微差延时，而采用数码雷管利用控制软件 万方数据 第2 8 卷第1 期唐跃，曹跃，罗明荣，等高精度数码雷管在爆破施工降振中的应用 1 0 9 编制程序设置微差间隔为2 4m s 1m s ，进行微 差延时。为了比较数码雷管与普通导爆管雷管的降 振效果，以质点振动速度峰值和主频为指标进行分 析。为了便于比较，例举几次采用普通雷管和数码 雷管在相同爆心距的质点振动速度峰值与主频统计 于图5 、图6 。 产 l t ● 丑 3 X 图4 不同微差间隔下降振率变化曲线 ．4 ．2 ．O ．8 ．6 ．4 ．2 O 图5 数码雷管与普通雷管的P P V 比较 由图5 、图6 可见，采用数码雷管在相同爆心距 的质点速度峰值明显小于采用普通雷管，并且在爆 破近区更为明显；采用数码雷管在相同爆心距的主 频高于采用普通雷管。由此可以认为数码雷管的高 精度延时更有利于爆破振动的控制。 3 S 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 图6 数码雷管与普通雷管的主频比较 5结语 首先，利用实测的单段爆破振动信号，利用叠加模 拟法获取了降振的最佳微差时间；然后通过对使用高 精度的数码与普通导爆管雷管降振效果的对比分析， 认为高精度的数码雷管可大幅度降低爆破振动强度、 提高爆破振动的主频，可在爆破施工中推广使用。 参考文献 R e f e r e n c e s 史秀志，陈寿如．爆破振动时频特征的段药量及抵抗 线效应[ J ] ．煤炭学报，2 0 0 9 ，3 4 3 3 4 5 - 3 4 9 ． 赵明生，张建华，易长平．基于单段波形叠加的爆破振 动信号时频分析[ j ] ．煤炭学报，2 0 1 0 ，3 5 8 l 1 2 7 9 ．1 2 8 2 ． 凌同华，李夕兵，王桂尧．爆破震动灾害主动控制方法 研究[ J ] ．岩土力学，2 0 0 7 ，2 8 7 1 4 3 9 1 4 4 2 ． 陈寿如，李雁翎，谢圣权．露天采场台阶干扰降震爆破 技术试验研究[ J ] ．湖南科技大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 4 ，1 9 2 1 0 1 3 ． 宋光明，曾新吾，陈寿如，等．基于波形预测小波包分 析模型的降振微差的时间选择[ J ] ．爆炸与冲击， 2 0 0 3 ，2 3 2 1 6 3 1 6 8 ． 毕明芽，李名山，刘朝红，等．爆破振动预测误差的因 素分析[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 9 6 - 9 8 ． 林世雄．爆破测试技术有关问题的探讨[ J ] ．爆破， 2 0 0 9 。2 6 2 1 0 5 - 1 0 7 ． 上接第8 3 页 4 建立健全安全管理制度，爆破人员持证上 岗，并设专职安全员，监督施工人员严格按方案及有 关操作规程施工。 4 爆破效果 起爆后，烟囱按预定方向倾斜，约2s 后，顶端后 期维护增加部分由于惯性向反向折断，下部按预定方 向折断倒塌。整个过程历时9S ，烟囱倒地角度向南 偏移3 。，主体基本破碎，爆堆长度5 1m ，后座现象明 显，领近民房、厂房安然无恙，爆破取得良好效果。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 参考文献 R e f e r e n c e s 吴贤振，王德忠，焦永斌．较复杂环境下6 0 m 高废弃烟 囱定向爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 4 7 7 ．7 8 ． 左金库，王君来．复杂环境下烟囱爆破拆除与分析 [ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 4 8 2 8 4 ． 翁春林，叶加冕．工程爆破[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 8 ． 朱绍武，贾胜，罗启军，等．两座砖烟囱定向爆破拆 除[ J ] ．爆破，2 0 0 3 ，2 0 1 5 6 - 5 8 ． 刘小春，孙顺利．8 6m 高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆 除[ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 4 7 1 - 7 3 ． 1 j 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J H 心 口 H b № p 万方数据