爆破振动对近采空区边坡的稳定性影响研究

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露天矿采场永久边坡范围内存在一定数量地采时遗留的空区。针对爆破振动对近采空区边坡的稳定性影响展开研究,分析采空区和边坡的破坏机理,提出科学、合理控制边坡爆破振动和采空区处理的措施,保障人员和设备的安全,指导矿山正常、有计划的生产,从而为解决矿区采空区安全隐患的必要保障,合理利用煤矿资源。  首先针对含采空区的边坡进行详细的调查研究,采用钻孔探测法摸清采空区的形态大小和特征;然后建立爆破振动监测方案,并实施现场监测,求出边坡的爆破地震波衰减规律,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立含采空区的边坡模型,进行地下空区对边坡的稳定性的静载和动载影响研究;最后探讨含采空区边坡的振速安全判据,提出边坡爆破振动的控制方案,并针对采空区提出处理方法。全文主要研究成果如下:  (1)现场测试结果表明,边坡节点垂直方向的振速均比水平方向大,对边坡破坏最严重的是垂直分量;利用萨道夫斯基公式对监测数据进行回归分析,得出边坡上爆破地震波的衰减规律。  (2)采用强度折减法计算边坡的安全系数,无采空区时为1.96,对于含不同位置、不同跨度和双层采空区的边坡,安全系数均有不同程度的下降,单采空区最大降幅是10.7%,边坡最可能滑动面的位置均是边坡坡顶至坡脚的圆弧面;而双采空区是17.9%,边坡最可能滑动面的位置是坡顶与采空区上部。  (3)采空区的顶底板振速水平分量对采空区破坏最严重;随着采空区跨度和埋深的逐渐变大,边坡节点振速水平和垂直分量均逐渐变小,爆破衰减因素K值和α值逐渐变大,减震效果越来越不明显,边坡坡面的应力变大,在顶板中央出现拉应力集中现象。  (4)从能量源控制、传播过程控制和动态响应控制三个方面提出控制爆破振动对边坡危害的方案;提出采用崩落法处理采空区的方法,达到了目的。
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