矿岩可爆性分级新方法

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1、矿岩可爆性分级新方法张毅，明世祥（北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083）摘要：综合考虑影响可爆性的多重因素，采用因子分析法对表征可爆性的多个指标进行因子分析，随后后进行模糊聚类，最终采用4个用于确定可爆性的主因子分别为抗拉强度、波阻抗、完整性系数及孔隙率，并给出分级计算法。在此基础上，定义样本数据库，采用最小Hamming距离和Hamming贴进度校验分级可靠性，判别各类岩石可爆性等级，量化可爆性使不同区域岩石间具有可比性，同时简化了分级难度使之易于现场操作。关键词：岩石爆破；因子分析；分层聚类；模糊判别；可爆性分级Newmethodforrockblastabi

2、lityclassifcationZHANGYi,MINGShi-xiang（SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China）Abstract:Takingallthemultiplefactorsintoconsideration,bythefactoranalysisofparameterswhichmayaffectblastability,followingwithfuzzyclustering.Finally,4p

3、rincipalfactorscouldbeusedtoserveasthequantitativedescriptionofblastability,theyaretensilestrength,waveimpedance,integrityindexandporosity.Inaddition,anewmethodisgiventocalculatetheblastabilityindexes.Baseduponabovefoundation,definesampledatabase,usingminimumhammingdistanceandhammingapproac

4、hdegreetoexamineit’sreliability,anddiagnosetheblastabilityofrocksbelongtodifferentarea,sothatitcanbecompared.Meanwhile,wesimplifytheproblemofclassificationmakeiteasyforsiteoperation.Keywords:rock-massblasting;factoranalysis;hierarchicalclustering;fuzzydiagnosis;blast-abilityclassification引言

5、岩石可爆性是矿山进行爆破工程参数确定的重要依据，但可爆性的确定一直是个难题，它是岩石本身物理力学性质和炸药参数、爆破工艺、装药结构、起爆方式等的综合效应，相互之间既有其内在联系，又受外因控制，有明显的因果关系[1]。岩石可爆性分级对合理选择爆破设计参数、降低爆破成本、改善爆破效果具有重要意义。截至目前，分级方式中单一因素分级如普氏、苏氏分级，其规定的指标大部分都已失去了实际意义，影响了可爆性的真实判断；也有多因素分级，如东北大学基于能量平衡准则的分级方式，处理较为繁琐，在实践中不易应用。采用因子分析的方法，既考虑单个指标的影响，又强调各指标间的内在联系，降维获取主因子，通过客

6、观反映可爆性的指标定义标准试件量化可爆性，计算可爆性指数，继而推广到一般形式，获得矿岩爆破性能差异级别。1岩体岩性指标1.1动载抗压强度X1（MPa）及单轴抗拉强度X2（MPa）炸药爆炸时，爆轰波传播到炮孔孔壁迅速衰减为应力波从而形成压应力场，当岩石的抗压强度小于这股强烈的压缩压力时便在药包近区造成岩体的压碎。在如此高温，瞬时加载条件下，岩石明显地表现出不同于静载的力学性质，即应变率特性，应变率=(8～10)×103/s[2][3]，所以此时的载荷一般为动载荷，即此时的强度为动载抗压强度。压碎区之外，应力波遇到自由面便反射成为拉伸应力波，若此反射拉伸应力波超过某处岩体的抗拉强

7、度，则岩体便因拉坏而破碎[4]。1.2波阻抗X3（MPa/s）与岩体完整性系数X4爆破破碎主要是应力波在岩体中的传播引起的，而波阻抗就是岩体密度ρ与该岩体纵波传播速度cp的乘积，对于不同波阻抗值所需应力波波峰值不同。再者，岩体中存在裂隙、节理等结构，其完整性受到破坏，表现为弹性波穿过岩体时，发生绕射或被吸收。爆破前岩体裂隙越发育、越破碎,岩体完整性系数越小，达到预期的爆破破碎效果所需要的能量就越少，则可爆性越好。1.3爆破漏斗体积X5（m3）与不合格率X6（%）虽此二者虽不可作为内因，但在标准试验条件下