Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５２６ Ｆｅｂｒｕａｒｙ．２０１３ 现代矿业 Ｍ０ＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ 总第５２６期 ２０１３年２月第２期 露天爆破震动效应线性回归分析 王占国 （１．河北联合大学矿业工程学院；２．河北钢铁集团矿业有限公司） 摘要爆破震动效应强弱和采场不同地点不同矿岩爆破规模、最大一段装药量及总药量存 在一定关系。通过对东帮外小司营村爆破震动效应与岩性、爆破规模及最大一段装药量等数据进 行线性拟合分析，并对拟合函数进行了验证，为露天爆破中优化爆破技术参数提供参考依据。 关键词爆破震动效应 最大装药量线性拟合 １．２测试数据 台阶炮孔爆破是司家营铁矿采矿生产过程中的 重要一环。台阶矿岩的爆破破碎质量、爆堆形状及 采用岩石密度Ｐ、岩石抗压强度Ｏｒ。、岩石抗拉强 松散程度、新台阶坡面角度和坡面平整程度，对铲装 运输等后续工序及矿山采矿生产经济效益都具有重 要影响。但是，由于司家营铁矿是一新建的大型露 天矿山，目前的爆破技术尚未成熟、规范，爆破设计 主要依靠设计者个人的经验，爆区布置、技术参数选 度ｏｒ 、岩体的完整性系数叼４个参数作为衡量司家 营矿岩可爆性的具体指标，将司家营采场分为５个 区域。爆破震动测试工作是在东帮外小司营村和采 场地表地表进行的。测试数据包括质点振速时程曲 线、震动频率，测试数据见表１。 表１ 小司营村第２阶段爆破震动测试及结果 取、钻爆技术经济指标与质量指标等方面都存在缺 陷。并且，日常台阶炮孔爆破作业产生的地震效应 过大，不仅不利于边坡岩体的稳定，也给周边居民造 成影响，甚至诱发“民扰”的导火索。此种情况下， 急需准确地找出司家营采场不同地点不同矿岩中 Ｋ、 值，以确定单段最大炸药量＿ｌ ，优化爆破技术参 数，提供参考依据。 …孔 Ｑ爆破炮孔 ｚ／ｔ Ｑ／… ｋｇ 萼 ，，’甘 、 铵油自制外乳铵油自制外乳 。 、 １数据来源 １．１测试仪器 使用的测试仪器为ＵＢＯＸ一２００１６Ｃ型振动记 录分析仪，见图１。ＵＢＯＸ－２００１６Ｃ记录仪是专为爆 破地震波信号记录存盘分析而设计的低功耗便携式 仪器。采用电池供电，可直接与震动速度、加速度等 传感器相连，数据经ＲＳ２３２接口和笔记本电脑或台 式电脑读取，并可使用仪器自带的输出处理软件对 测试数据进行读取和存储等操作。 ２模型的建立 ２．１研究方法与原理 国内外大量实测结果分析表明：反映爆破震动 强度的质点震动速度和频率与爆区最大一段装药 量、爆心距、地质地形条件密切相关。目前，在国内 比较通用的是前苏联的Ｍ．Ａ．萨道夫斯基经验公 图１ ＵＢＯＸ－２００１６型振动测试仪 ： ｎｎ ＝王占国（１９６９一），男，科长，工程师，０６３０００河北省唐山市建设 北路８１号。 １２２ Ｋ（ ） ， （１） 王占国：露天爆破震动效应线Ｉ｝生回归分析 式中， 为质点震动最大速度，ｃｍ／ｓ；Ｋ为与爆破场 地条件有关的系数；Ｑ为炸药量，齐发爆破时为总装 药量，延迟爆破时为最大一段的装药量，ｋｇ； 为指 ２０１３年２月第２期 Ｒ、场地系数Ｋ及地震波衰减系数 之间的关系转 换为线性关系，其中 ＝ ， ＝ （ ｅｅｌ软件进行函数拟合，结果见图２。 ）。应用Ｅｘ— 数，集中药包取１／３，柱状药包取１／２；Ｒ为测点距爆 心的距离，ｍ； 为与地质条件有关的爆破地震波衰 减系数。 对式（１）两边取自然对数得： ｎ１／３ ｌｇＶ＝ｌｇＫ＋ｌｇ（ 』Ｌ ）． （２） ，１１／３ 令Ｙ＝ｌｇ ， ＝ｌｇ（ 』 ），ｋ＝ ，ｂ＝ｌｇ ，得： （３） 一Ｙ＝ｂ＋ ． ２．１００ —２．０００ —１．９００ —１．８００ 式（３）中， 是可控或能够精确测量的变量，若 使 取一组不完全相同的值 ， ，…， ，进行计算 分析，就得到与之相应的观测值Ｙ ，Ｙ ，…，Ｙ ，这样 ｌｇ（百ＱＩ／３） 图２线性拟合 由图２可得拟合方程为：Ｙ＝２．４１０ ｌｘ＋ ４．１２１ ２，所以，ｌｇＫ＝４．１２１ ２， ：２．４１０ １，解得：Ｋ ＝就得到观察值（ ，Ｙ ），（ ，Ｙ ），…，（ ，Ｙ ），…， （ ，Ｙ ）这ｎ对观察值就是容量为 的样本，利用样 本估计 （ ）的问题称为求Ｙ关于 的回归问题，若 （ ）为线性函数，则估计 （ ）的问题称为一元线 性回归问题 Ｊ。 ０ Ｏ ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ｏ １３ ２１９．０４２ ５． ＝２．４１０ １． ２．３模型检验 应用Ｅｘｃｅｌ对数据进行回归分析处理，得到结 果见表２一表４。 表２回归统计 复相系数 Ｒ假设对于 在某个区间内的每一个值有Ｙ～Ｎ （ｂ＋ ， ）。其中ｂ，ｋ， 都是未知参数，对Ｙ作正 态假设，也就是要讨论下面的线性模型 Ｙ＝ｂ＋ ＋ ，占～Ｎ（０， ）． Ｒ２惋系数 澳系数 Ｒ 标准误差 ～值 １５ ０．９８２ ０４６ ６５ ０．９６４ ４１５ ６２３ ０．９６１ ６７８ ３６３ ０．０５４ ９２０ ８８ 由样本得到ｂ、ｋ的估计ｂ，ｋ，对于给定的 ，取 ＝ｂ＋ 作为 （ ）＝ｂ＋ 的估计。方程夕＝ｂ＋ 即为Ｙ关于 的线性回归方程。 ２．２参数确定 对表１中数据按式（２）、式（３）进行变换，这样 就可以将质点震动最大速度 、最大装药量Ｑ、距离 表４回归参数 （１）Ｆ检验。由表２可知Ｆ统计为３５２．３２８ ９， 按Ｊｓ回的自由度为１，Ｑ。的自由度为１４，查显著性水 （１５—２）＝２．１４４ ８。因为１８．０３４＞２．１４４ ８，则拒绝 Ｈ０，回归效果显著。 平０．０５的Ｆ分布表得Ｆ临界值 ．。 （１，１４）＝４．６。 因为３５２．３２８ ９＞４．６，拒绝Ｈ０，回归效果显著。 （２）Ｔ检验。回归系数 统计量为： Ｔ： ３ 结论 （１）相对于司家营铁矿采场的空间规模，由于 自具体的爆区到目标地点的路径上地质地形条件的 ／１－ＲＥ二’ ｎ—ｋ一１ （４） 巨大差异及采坑的影响，仅仅使用一组Ｋ值和 值 不能实现对小司营村爆破震动的准确预测。 （２）采场东半部包括Ｉ、Ⅱ分区的Ｋ值和 值 分别为１３ ２１９．０４２ ５，２．４１０ １。（下转第１２６页） １ ２３ 由上表结果计算可得Ｔ＝１８．０３４，查得 总第５２６期 现代矿业 ２０１３年２月第２期 （５）一２００ ｍ水平１ 副井石门风门进行拆除，重 新施工安装两道风门。 （６）一２００ ｍ水平１ 主井联巷和１ 主井至２ 主 井联巷风门拆除。 （７）一２４０ ｍ水平１ 副井北侧运输巷原有风门 拆除，重新施工安装两道风门。 （８）一２４０ ｍ水平１ 副井南侧运输巷原有风门 拆除，并设置一套自动风门。 ４．５优化方案网络解算 根据大浞河铁矿井下开采现状，对井下各种类 型井巷规格及作业中段布置、典型巷道的通风阻力 为６９．０９ ｍ ／ｓ，１ 主井回风风量为５２．１８ ｍ ／ｓ。一 采区回风风量为８１．７５ ｍ。／ｓ，中采区回风风量为 ７８．８３ ｍ ／ｓ，平度采区回风风量为２３．７７ ｍ ／ｓ。矿 井通风系统总装机容量为４２２．５ ｋＷ，总实耗功率为 ３８９．３１ ｋＷ。 ５结语 （１）通风系统优化时，应匹配通风系统各线路 断面问题，保证通风线路中断面能够满足通风风量 且不超过安全规程规定风量。 （２）多机站风机选型及布置应进行合理优化， 解决井下通风系统由于风机布置造成的污风循环问 等进行了数据整理，建立了井巷风阻原始数据、网络 节点分支原始数据等通风网络数据库 。根据矿 井总风量、机站设置和风量分配基本方案等，建立了 题，使风机能够高效节能地运行，提高矿井通风系统 有效风量率。 （３）新鲜风流直接通过２ 副井进风，解决了大 浞河铁矿平度采区污风串联问题，改善了生产工作 面的环境，实践证明在分区通风的情况下，每个分区 风机参数数据、机站原始数据等通风网络数据库，利 用计算机解算，解算结果见表３、表４。 表３ 井下通风优化方案计算机网络解算结果 应有单独的进风风路，并通过加大井下通风量解决 污风串联及工作面环境等问题，对于改善矿井分区 作业环境具有十分重要的意义。 表４井下通风优化方案各井筒进回风量 ｍ３／ｓ 参考文献 ［１］ 陈宜华，孙豁然．矿井多级机站通风系统优化设计方法的研究 ［Ｊ］．金属矿山，２００８（Ｉ）：１２１—１２４． ［２］ 支学艺，何锦龙，张红婴，等．矿井通风与防尘［Ｍ］．北京：化学 大浞河铁矿矿井通风系统优化方案通过计算机 网络模拟解算后，矿井总进风量为１８６．６２ ｍ ／ｓ，其 中１ 副井进风风量为１０５．７１ ｍ ／ｓ，２ 副井进风风量 工业出版社。２００９． ［３］ 汪俊，吴冷峻，吴 江，等．冬瓜山铜矿老区通风系统改造 ［Ｊ］．矿业快报，２００６（７）：６５－６６． （收稿日期２０１２—１ｌ一１７） 为８０．９１ ｍ ／ｓ。矿井总回风量为１８６．６２ ｉｎ ／ｓ，其中 北回风井回风风量为６５．３５ ｍ ／ｓ，２ 主井回风风量 （上接第１２１页）有可能造成较大的损失。 落带扩展到地表，矿体上部的隔水层空隙将会大幅 增大，与地表的连通程度也会更加良好，这种情况下 暴雨期降水对矿山生产是个极大的隐患，需要根据 各个矿山的具体情况选好计算方法及计算参数，为 ３ 结 论 岩层的透水性能主要取决于岩石空隙的大小和 连通程度，在空隙透水、空隙大小相等的前提下，空 隙度愈大，能够透过的水量则愈多。仅对导水裂隙 带扩展到地表的情况做了初步的论述，若崩落区冒 （上接第１２３页） 矿山的安全生产提供准确的降雨渗入量。 （收稿日期２０１２．１２－２０） 参考文献 （３）Ｋ值和 值的测定为爆破生产实践中预测 在小司营村产生的震动效应提供了一种重要的参考 依据，具体还需要在今后的爆破生产实践中进行检 验验证，以利于更好地指导爆破设计与施工。 ［１］ 陈 阳．萨道夫斯基公式在城市地铁爆破施工中的运用［Ｊ］． 黑龙江交通科技，２０１１（１Ｏ）：３３２－３３３． ［２］ 李洪涛，舒大强．爆破震动衰减规律的影响因素［Ｊ］．武汉大学 学报：工学版，２００５，３８（１）：７９－８２． ［３］ 陈 魁．应用概率统计［Ｍ］．北京：清华大学大学出版社， ２００３． （收稿日期２０１３－０１－０７） １２６
