爆破震動強度影響因素的灰色關聯分析

魏金祝　范慶京　任甲澤

(1.山東省冶金設計院股份有限公司；2.海南山金礦業有限公司；3.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；4.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；5.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

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爆破震動強度影響因素的灰色關聯分析

魏金祝1范慶京2任甲澤3，4,5

(1.山東省冶金設計院股份有限公司；2.海南山金礦業有限公司；3.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；4.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；5.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

摘要采用灰色關聯分析法，選取最大段藥量、高程差、爆心距3個影響因素，通過對某大型露天礦正常生產松動爆破進行實測，得出了以上因素對爆破地震波強度、頻率的影響大小順序。分析結果表明：在露天礦日常生產過程中只需對主要影響因素加以控制，即可達到降低爆破震動、保護露天邊坡及安全生產的目的，以提高經濟效益。

關鍵詞爆破震動參數地震監測影響因素變量灰色關聯分析

爆破震動效應是一個多因素、多層次、多目標的復雜系統。本文運用灰色系統理論和方法，對爆破監測目標與爆破設計參數進行灰色關聯度分析，找出了影響爆破監測目標的主要因素，為控制爆破震動提供了參考依據。

1系統特征因素和相關因素變量的選擇

選取震動峰值、震動主頻、震動加速度3個因素作為系統特征因素。爆破參數方面，總藥量，特別是最大段藥量直接影響爆破震動的大小。另外，爆破中心到測點的距離、高程差也是影響爆破震動的因素。在與實際生產相結合的基礎上，最終選取的相關因素變量為最大段藥量、爆心距和高程差3個影響因素。

2爆破地震監測結果

此次爆破地震監測是在某大型露天礦進行生產監測。最大段藥量、爆心距、高程差等相關參數及監測結果見表1～表6。

由表1～表6可知，最大段藥量在525～30 205 kg，測點至爆心水平距離在34.44～582.94 m，測點至爆心高程差為0～99 m；影響因素變量雖然只有3個，但由于數據眾多，很難從表中直觀得出哪一因素變量對觀測結果起主要作用，因此需先對測試數據進行標準化處理。

3計算過程

3.1數據處理

數據的無量綱化處理采用區間化處理方法。

表1　東端花崗巖垂直向震動速度觀測結果

表2　東端花崗巖水平向震動速度觀測結果

表3　中部綠泥石英巖及混合巖垂直向震動觀測值

表4　中部綠泥石英巖及混合巖水平向震動觀測值

表5　赤鐵礦垂直向觀測值

表6　赤鐵礦垂直向觀測值

3.2計算關聯系數

系統特征因素行為序列Y和相關因素行為序列X在第K點的關聯系數為：

(1)

式中，i=1，2，……，m；k=1，2……，n；ζ為分辨系數，ζ越小，分辨率越大；一般ζ的取值區間為 [0,1]，取ζ=0.5。

3.3計算關聯度

關聯度計算公式如下：

(2)

式中，i=1，2，……m；j=1，2，……，m。

灰色關聯度矩陣：

若存在l，j∈{1，2，……m}，滿足：γlj≥γij，i=1，2，……，s，則稱因素Xl優于因素Xj；若滿足：

則稱因素Xl準優于因素Xj。如果存在l∈{1,2……，m}，使得對任意j=1，2，……，m有Xl優于因素Xj，則稱因素Xl為最優因素；如果存在i∈{1,2……，m}，使得對任意j=1，2，……，m有Xl準優于因素Xj，則稱因素Xl為準優因素。

4灰色關聯分析結果

根據試驗數據，通過上面的分析方法，得到灰色關聯分析結果見表7～表12。

表7　東部花崗巖垂直方向灰色關聯分析結果

表8　東部花崗巖水平方向灰色關聯分析結果

表9　中部綠泥石英巖垂直方向灰色關聯分析結果

表10　中部綠泥石英巖水平方向灰色關聯分析結果

表11　赤鐵礦區垂直方向灰色關聯分析結果

表12　赤鐵礦區水平方向灰色關聯分析結果

5結論

(1)通過對某大型露天礦正常生產松動爆破進行實測得出，東部花崗巖區，最大段藥量、爆心距和高程差3個因素中，最大段藥量為最優因素。以上3個因素對爆破震動峰值的影響順序為：最大段藥量、爆心距、高程差；對爆破震動主頻影響沒有最優因素；對震動速度的影響順序為：最大段藥量、爆心距、高程差。

(2)中部綠泥石英巖區，最大段藥量、爆心距和高程差3個因素中，高程差為最優因素。以上3個因素對爆破震動峰值的影響順序為：高程差、爆心距、最大段藥量；對爆破震動主頻影響順序為：高程差、爆心距、最大段藥量；對震動速度的影響順序為：高程差、爆心距、最大段藥量。

(3)赤鐵礦區，最大段藥量、爆心距和高程差3個因素中，最大段藥量為最優因素。以上3個因素對爆破震動峰值的影響順序為：最大段藥量、爆心距、高程差；對爆破震動主頻影響順序為：最大段藥量、爆心距、高程差；對震動速度的影響順序為：水平方向最大段藥量起主要作用，垂直方向爆心距起主要作用。

·記者在線·

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(收稿日期2016-01-03)

魏金祝(1980—)，男，工程師，250101 山東省濟南市高新區舜華路1969號。