1. 梅山铁矿爆破震动传播规律的研究及数据库系统 1.1 梅山矿业公司简介
上海梅山矿业有限公司(简称梅山矿业公司)是隶属于宝钢集团的全资子公司,也是宝钢集团唯一的铁矿石生产基地。它的产品——铁精矿主要供给宝钢集团上海梅山钢铁股份公司,作为炼铁的原料。现已成为年产400万t铁矿石的国内一流大型地下矿山。
梅山铁矿始建于1965年,先后经历了一期、二期工程设计及建设,二期工程设计生产规模为400万t/a原矿,216万t/a铁精矿。梅山铁矿是一个大型的盲矿体,呈大透镜状,平面投影似椭圆形,面积为0.8km2、长1370m、宽824m,平均厚134m,属于缓倾斜的极厚矿体。二期扩建工程开采范围:-198m~-330m水平,矿石储量:12224.33万t,矿石含铁品位:44.31%。
区内构造比较简单,对矿体无明显破坏作用,仅对矿体连续性有些影响。主要褶皱构造为梅山短轴背斜;其轴向NE,西北翼走向40°~50°东南翼走向20°~65°,倾向SE,倾角30°~40°。岩浆岩主要为辉长闪长玢岩、石英角闪石安山岩及辉绿岩。辉长闪长玢岩分布较广,是与辉石安山岩同源同期而稍晚的次火山岩体,岩体呈岩株状产出,由SE向NW呈波状起伏延伸于主矿体之下,构成矿体底板围岩;岩体的凹部接触破碎带控制成矿。
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1.2 项目来源
爆破作业引起大地震动,波及建筑物基础,影响建筑物安全,并给人们带来不愉快的感觉,成为被社会广泛关注的“公害”。矿山生产实践证明,爆破地震是引起周围地面和地下建筑物、构筑物发生破坏的主要原因之一。在许多情况下,爆破规模的控制、爆破工艺的选择以及爆破方案能否实施,均取决于地震效应及建筑物安全的论述和控制。因此,它始终是爆破安全技术的主要研究课题之一。
由于炸药在岩石中爆炸时,会诱发相连介质引起振动向四周传播,给附近建(构)筑物带来破坏效应及影响。因此,怎样正确地认识爆破震动强度及相关影响因素,利用爆破测试技术,对爆区附近被爆破的建(构)筑物布点进行爆破震动测试,并通过采取各种控制爆破震动的措施,来控制一次爆破规模及危害,以选择最佳的爆破方案来保证周围建(构)筑物的安全显得至关重要。
梅山铁矿地处南京市西南郊,在其周围分布着几个村的民房及矿山自己的厂区、办公及生活区。梅山铁矿经过一期、二期工程的建设,目前矿山年生产规模达400万t,由于矿山生产规模的扩大,导致矿山爆破规模相应增大及爆破频率相应增多,加之矿山爆破延用前期的爆破方法和技术,因此矿山爆破产生的震动比较明显。为了研究矿山爆破时地震波的传播规律,降低或控制爆破地震产生的危害,并指导矿山安全生产,上海梅山矿业有限公司委托我单位对梅山铁矿爆破震动传播规律进行测试研究。
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1.3 项目技术目标与技术路线
1.3.1 项目技术目标
爆破震动速度实测是作为研究爆破震动传播规律的一种重要手段。通过在爆破源周围设置爆破震动监测点,将实测的数据进行回归分析,得出其爆破震动速度传播规律。梅山铁矿爆破震动传播规律及数据库系统的研究其技术目标为:
(1)通过开展不同区域爆破震动测试工作,得出符合梅山铁矿地形地质等相关条件下的爆破震动传播规律;
(2)建立符合国家相关规程规定及梅山铁矿具体条件的爆破震动数据库系统;
(3)得出不同开采水平以及每个开采水平不同部位爆破允许的最大段炸药量和总炸药量分布图;
(4)采用爆破震动数据库系统可以方便地进行具体爆破方案的爆破震动危害评价,并能得出爆破震动对地表建(构)筑物及地下工程或设施影响程度的分析结果。 1.3.2 项目技术路线
1.根据梅山铁矿地形地质及平面布置图、采场生产实际情况,研究确定合适的爆破震动测试范围。
2、收集有关爆破震动传播规律的地质资料和爆破设计。 3.进行现场调查,布置爆破震动测震线及监测点。 4.对爆破应力波传播进行分析研究。
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5.对梅山铁矿每条测震线进行爆破震动监测。
6.数据整理,并将爆破点和测震点位置标注于图纸上,并对数据进行初步分析。
7.对数据进行数理统计和回归分析,剔除因采空区影响的爆破震动速度。
8.得出爆破震动速度传播规律衰减公式,分析其衰减影响因素。 9.根据震动速度衰减影响因素和矿山爆破实际,提出有关降低爆破震动速度的建议。
10.根据爆破震动速度传播规律衰减公式,建立爆破震动数据库系统,为评价爆破震动的危害提供依据。
11.根据国家相关爆破震动要求的规定,对不同开采水平划分块段并计算各节点爆破安全允许药量。
12.对项目研究结果系统整理分析,编写研究报告、项目验收。
1.4 项目研究内容及程序
1.4.1 项目研究内容
为了研究梅山铁矿爆破震动传播规律,针对矿山地表建筑物、井下构筑物的爆破震动问题,必须制订出具体、详细的爆破震动测试研究技术方案。我们从矿山周围民房分布情况及矿山生产现状调查入手,布设爆破震动监测点,结合矿山生产情况,安排爆破震动测试试验,监测相应的测点爆破震动速度值;分析计算爆破震动监测数据,回归计算出梅山铁矿相关方向的爆破震动速度传播规律。
根据梅山铁矿地质情况及矿山爆破情况分析爆破地震波传播规律衰减影响因素,提出矿山有效的降低或控制爆破震动速度的建议。
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按照国家相关爆破震动分析与计算要求的规定,建立梅山铁矿爆破震动数据库系统,并对不同开采水平划分块段并计算各节点的爆破安全允许药量。 1.4.2 项目研究程序
现状分析与调查 地震波传播影响因素 制定项目研究方案 收集相关资料 现场调查,布设测线及埋设测点 对梅山铁矿布置的测震线进行现场实测 数据分析及回归计算出相关方向上爆破震动速度衰减规律 根据衰减规律及影响因素,提出相关的降低爆破震动的建议 编制爆破震动数据库系统程序 对不同生产水平划分块段,并计算出各节点爆破安全允许炸药量 整理数据,编制报告
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