基于HHT频谱分析逐孔起爆微差时间试验研究

摘要

为解决某矿山矿体回采时爆破振动过大影响地表村庄建(构)筑物安全的问题，通过结合现场实际情况与经验公式计算，选取8、10、12、14和18 ms的孔间微差时间和100 ms的排间微差时间作为在该矿Ⅲ矿体63113矿房试验的爆破参数，根据村庄多为1～2层砖混结构建筑计算得到其自振频率7.63～13.23 Hz。现场采集爆破振动数据并利用Matlab对测得的爆破振动信号做HHT变换并从时域、频域和能量的角度分析信号的特点。使用具有高度自适应性的EMD分解将原始振动信号分解为IMF分量，再对IMF分量做10层db8小波变换并总结level 9的频带7.8～15.7 Hz具有的能量在总能量中的占比规律，对用IMF分量重构后的信号做Hilbert变换得到三维希尔伯特谱及边际谱。通过对爆破振动信号做EMD分解和小波变换研究得出，12 ms的微差时间设计在3号测点的三向能量占比分别减小了14.07%、24.89%和6.26%,试验表明通过改进孔间微差时间可以改善低频能量在总能量中占比较多的问题，能有效避免共振效应。对比不同孔间微差时间的Hilbert边际谱和三维希尔伯特谱从频域和能量角度分析得出，孔间微差时间为12 ms的爆破的主振频率和最大瞬时能量出现在起爆后200 ms,集中在大于建筑固有自振频带的30～40 Hz间，对建(构)筑物产生的影响最小。试验通过HHT频谱分析为选择合理的逐孔微差起爆时间提供了有效的判断依据，为更多类似的研究提供了思路与方向。

关键词

HHT / 微差时间 / EMD / 小波变换 / 自振频率