露天矿爆破作用下边坡稳定及高程效应分析

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随着公路、铁路、矿山等工程建设规模的不断扩大,大量高边坡逐渐形成,在爆破振动的影响下稳定性越来越差,一旦发生滑坡,将会严重影响工程的正常生产甚至人员的生命安全,造成大量的经济损失,所以对于边坡稳定性的研究愈发迫切。山西煤炭进出口集团河曲旧县露天矿的开采规模正在不断扩大,边坡的稳定性已经成为了生产安全隐患,影响该矿边坡稳定的主要因素是开采边坡振动,因此对边坡稳定性的分析、研究,将研究结果运用于露天矿开采,得出有效控制爆破振动影响的措施,对达到矿山安全生产具有重要的指导意义。本文通过对矿山的爆破振动测试,对测试结果进行了研究,具体内容及成果如下:(1)分析了山煤河曲旧县露天矿地质、水文情况及矿山爆破方案,并将爆破振动监测结果进行总结,得到了矿山水文地质和生产的基本概况。(2)在自重条件下对矿山边坡进行稳定性分析,借助ANSYS数值模拟软件建立了边坡模型,利用有限元强度折减法计算不同折减系数下边坡模型的应力、应变情况,确定边坡安全稳定系数,依据判别标准得出当折减系数F达到1.67时,边坡发生破坏,并且可以从边坡水平位移及应变云图中得到边坡的潜在滑移面形状,可以作为矿山边坡防治维护措施的参考。(3)用LS-DYNA动力分析软件对爆破作用下的边坡模型进行求解,得到边坡应力云图,节点速度时程图及各平台单元体有效应力时程图,分析爆破作用对边坡稳定的影响,将计算得到的数据与实测振动速度对比,经过分析结果发现:质点振动速度模拟计算结果大致与实际监测结果相近,有一定参考价值。质点振速随着爆心距的增加逐渐衰减,且距爆心越近,衰减速度越快。随着边坡增高,有些节点速度变大,出现高程效应。在炸药爆炸过程中,应力从爆心处逐渐向平台扩散,爆心四周为应力集中区,应力值随爆心距增大而逐步减小,且距爆心最近处的单元体应力远小于边坡岩体极限抗拉强度,爆破振动对河曲旧县露天矿边坡影响很小,坡体稳定将不会发生破坏。(3)利用MATLAB软件对测试数据进行线性回归分析,比较计算数据与实测数据,研究相对误差与高程之间的变化规律。分析得出测点高程达一定值时,质点振速峰值才会出现放大效应,并利用改进后的萨道夫斯基公式对矿山爆破震动进行预测,得到适合山煤河曲旧县露天矿的爆破振动速度公式。
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