浅析山体爆破中振动压力传感监控技术应用

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【摘 要】随着社会经济的飞速发展，在工程活动时使用山体爆破的次数也随之增多，如何高质量的完成山体爆破成为重点，对化工行业来说，对在爆破过程中应用设备的要求也越来越高，如何能在提高工程效率的同时，节约工程消耗，成为研究的难点。本文就山体爆破的含义及特性进行了解说，详细的分析了振动压力传感监控技术在山体爆破中的应用。

【关键词】山体爆破；振动传感器；监控

引言

目前，我国山体爆破过程中使用的记录仪和传感器不尽相同，这些设备的选用，对山体爆破过程进行的数据监控有很大的影响，传感器和记录仪选型并没有统一的标准，爆破振动软件也没有统一的要求，这就导致了很多的振动压力传感监控结果不合规范也不精准。因此，对山体爆破中振动压力传感监控技术应用的研究显得尤为重要。

1 山体爆破的含义及特性

山体爆破是指根据一定的要求，在炸药爆破时释放化学能，使山体周边温度与压力变高，从而让附近岩石破裂、压碎的一种爆破技术。资料表明，爆破地震波主频会受到装药结构、爆破类型和地形地质条件等因素的影响，当传播距离增加时，爆破地震波的振动主频会降低。所以要获得准确有效的爆破振动信号，在爆破振动监控前，就要预估爆破地震波的主振频率特征，才能对传感器的响应频率有合理的选择，对记录仪的采样频率有正确的设定，从而使爆破振动监控的数据更为精准。

2 振动压力传感监控技术在山体爆破中的应用

2.1 传感器的选用及安装

由山体爆破引发的地表振动频率要比天然地震高出很多，爆破距离的加大，会使振动频率降低，在大部分情况下，山体爆破频率范围大多在30～300Hz。市面上可以选择的振动速度传感器频率的范围大多在1～500Hz，可以满足要求。在选用传感器的时候要注意尽量不选用频率范围较窄的传感器。

传感器在安装时通常有两种方法：一是把钢钎固地嵌入到岩体当中来当作传感器的底座；二是直接把传感器放在地表。据研究表明，对地表的振动监控，震动频率不是很高，幅度不是很大，所有直接把传感器放在地表即可。只有在地下管道内的墙壁上测试强烈爆破振动时，才需要钢钎固地嵌入到岩体当中来当作传感器的底座，来对爆破过程进行监控与测量。而在大多数的岩土表面，若是通过钎杆安装传感器，则有可能会使振动波形失真，所以要直接把传感器放在地表。现在还有些传感器安有磁座，可以在地表放入一个铁板，让传感器的磁座固定在铁板上，对振动波形干扰的影响并不大，而且能更加方便、安全、可靠。

2.2 爆破振动记录仪的要求

爆破振动记录仪是指通过利用最新的计算机技术和电子技术，使爆破振动记录仪体积小、便于携带，爆破振动记录仪的功能非常的齐全，在现场远距离的放线过程中，对信号干扰有很好的抑制作用。我国从90年代初期对爆破振动记录仪就有了研究，目前，已经颇有成果，研制出多种产品，市面上爆破振动记录仪的产品众多，加拿大、美国的产品也开始打入中国市场。

对爆破振动记录仪来说，有如下要求：一是自触发性能设置要可靠。在野外，爆破振动记录仪放置在传感器的附近，省去放长线的步骤，所以爆破振动记录仪大多选用自动内触发，因外触发要放置远距离触发信号线，故不选用，当内触发出现失误时，会直接导致监控结果的失败；二是可适量增大爆破振动记录仪的内存，通过记录波形数据容量的增加，便于在野外进行多次记录测量，在全天时段都可以进行多次记录测量，实现对山体爆破过程中的振动监控；三是对于一个爆破振动记录仪来说，最少要有三个通道。拥有三个通道的目的，是为了让三个传感器能同时接入到一台记录仪上，实现对某个点的振动分量、同步记录和矢量合速度的计算。在通常情况下，单个方向的速度峰值要远小于多个方向的速度峰值，多个方向的速度峰值对控制安全系数更具有实际意义，更能真实有效的反映出振动强度；四是需要记录下应有的负延时。当记录自触发启动存储时，若是没有负延时的设置，则振动波头的记录可能会丢失，所以记录下应有的负延时非常重要，可以由负延时推算出地震波的传播速度，在通常情况下负延时的记录应该在0.25s左右；五是准确的获取到信号。在野外，爆破振动记录仪需要具备耐用、轻便的特征，才可以准确的、可靠的获取到信号。而在野外，通常都是多尘、潮湿、大温差和颠簸的环境，所以对记录仪的要求也非常高；六是开发新一代遥测爆破振动仪器。随着网络通信时代的飞速发展，经过网络的传输，把爆破振动记录仪中的分析工作通过网络传输在室内的计算机上完成，能够更好的对振动过程进行分析和检测，是未来爆破振动记录仪的主要发展方向。

2.3 爆破振动软件的功能应用

对于爆破振动软件而言，主要有如下功能应用：一是可以对振动波形进行积分和微分的处理。通过一次振动速度积分可以得到位移波形，通过一次振动速度微分可以得到加速度波形。尽管这样获得的位移参量与加速度略有误差，但对山体爆破过程中的振动监控有了很好的参考和补充；二是能够以最大的振动速度对信息进行寻找。这就要求了爆破振动软件可以自动的记录各分段爆破时段对应的时刻与振动速度的峰值，通过一次爆破振动记录获取到更多的信息；三是可以更加方便的对信息进行输入、打印和存储。爆破振动软件的应用，对于信息的输入、打印和存储是非常便捷的。在国外爆破振动软件更加的全面具体，拥有网络数据传输、GPS定位及爆破噪声测试等功能；四是可以对速度进行矢量求和。通过三个方向速度的矢量求和，得到不同时刻的合速度波形，分析其中的最大值，对振动强度的大小进行全面的反映，由此可见矢量求和的重要性；五是能够频谱分析波形，频谱分析有以下几个方法，小波分析、FFT分析和HHT分析等，爆破振动主频分析方法的规范，对振动过程的安全性和可靠性具有重大意义。

3 总结

山体爆破过程中会受到的干扰非常多，所以对山体爆破过程进行振动压力传感监控非常有必要。研究表明，对山体爆破过程进行振动压力传感监控可以有效的降低山体爆破的危险性。本文针对振动压力传感监控技术在山体爆破中的应用进行了详细的解说，对传感器的选用及安装、爆破振动记录仪的要求和爆破振动软件的功能应用进行了详细的分析。

参考文献：

[1]戈鹤川，等.爆破振动测试技术及案例评价问题探讨[J].爆破器材，2008（3）.

[2]杨年华.爆破振动测试技术探讨[J].爆破，2009（6）.