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露天矿山爆破振动信号分析与边坡稳定性数值模拟研究
摘要
露天矿山爆破振动是矿山开采过程中常见的一种振动，其产生的振动波会对周围的地质环境和工程设施产生影响，因此研究爆破振动信号对矿山边坡稳定性的影响具有重要意义。本文针对一座露天矿山进行了爆破振动信号分析和数值模拟研究，通过对振动信号进行实时监测并运用数值力学模型对边坡稳定性进行模拟，最终得出了该矿山在开采过程中爆破对于周围环境的影响并提出了相应的应对措施。
关键词：露天矿山、爆破振动、信号分析、数值模拟、边坡稳定性
Abstract
Blastingvibrationinopen-pitminesisacommontypeofvibrationduringtheminingprocess,andthevibrationitproduceswillhaveanimpactonthesurroundinggeologicalenvironmentandengineeringfacilities.Therefore,studyingtheeffectofblastingvibrationsignalsonthestabilityofopen-pitmineslopesisofgreatsignificance.Thispaperfocusesonaopen-pitmineandconductsblastingvibrationsignalanalysisandnumericalsimulationresearch.Bymonitoringthevibrationsignalinrealtimeandusingnumericalmechanicsmodeltosimulatetheslopestability,theimpactofblastingonthesurroundingenvironmentduringtheminingprocessisanalyzedandcorrespondingcountermeasuresareproposed.
Keywords:Open-pitmine,Blastingvibration,Signalanalysis,Numericalsimulation,SlopeStability
1.引言
随着矿产品的需求增加，开采矿业成为了当今社会发展的重要产业之一。在矿业开采过程中，露天开采方式由于其成本低、效率高等优势被广泛采用。然而，露天开采不可避免地伴随着爆破作业，而爆破所产生的振动波会对周围的结构、设施造成影响，甚至引发灾害性事故。因此，研究露天矿山爆破振动信号分析和边坡稳定性数值模拟研究对于矿山开采过程的安全生产具有重要意义。
2.爆破振动信号分析
爆破振动信号分析是研究露天矿山爆破产生振动的基础。本研究通过在矿山周围布置多个地震监测仪器进行实时监测，获得了矿山爆破产生的振动信号。振动信号的主要参数有振幅、频率、相位等，这些参数能够反映出振动波的特性以及对周围环境的影响程度。通过对信号进行分析，我们得到了矿山爆破产生的振动波形，如图1所示。
图1.矿山爆破产生的振动波形
从图中可以看出，矿山爆破振动信号波形呈现出明显的谐振性，具有明显的振幅峰值。这样的振动波在传播过程中会对周围环境构成极大的冲击，对于矿山边坡的稳定性和环境的安全都存在较大的威胁。
3.边坡稳定性数值模拟
为了研究振动对矿山边坡的影响，我们使用数值模拟的方法对其进行了模拟分析。我们构建了一个三维数值力学模型，并根据矿山的实际情况进行模型参数的设定，如图2所示。
图2.矿山数值力学模型示意图
通过对模型内加入爆破振动波，并运用有限元分析软件进行模拟，我们得到了矿山在受到爆破冲击后内部的变形情况。模拟结果显示，振动波冲击后，矿山的崩塌边坡发生了明显的位移，如图3所示。
图3.模拟结果示意图
分析发现，矿山边坡所处的地质环境是造成矿山震动所产生影响的主因，所以在开采矿山时选择地质条件比较稳定的地带具有积极意义。同时，矿山内部设施的建设也要考虑到振动对其的影响，采取相应的安全措施，包括增加支护杆、增强加厚矿山边坡等。
4.结论
本研究通过对一座露天矿山爆破振动信号分析和边坡稳定性数值模拟研究，得到了矿山在开采过程中爆破对于周围环境的影响，并提出了相应的应对措施。研究认为，策略性地选择开采地质条件比较稳定的地带和采取相应的安全措施可以有效预防振动对矿山周围环境造成的不良影响，同时加强对矿山爆破振动信号的监测是保证矿山安全、稳定生产非常重要的手段。
参考文献
1.KhandalR,ChakrabortySandBanerjeeG(2015)Blastinginducedvibrationinnearbystructures-Astudy.InternationalJournalofEng