《冻结立井爆破理论与实践》共分九章。章为绪论，介绍了我国大直径深立井的现状，冻结管、冻结壁及井壁支护结构体振动损伤研究现状；第二章着重阐述了爆炸应力波具有的传播特性，并详细分析了目前普遍使用的爆破信号分析相关理论，通过实例说明组合分析方法在信号特征提取方面的优势；第三章以兖矿集团万福煤矿实际井筒掘进工程为背景，开展切缝药包控制爆破技术应用，得到了不同爆破方案下井壁振动衰减规律，验证了切缝药包的减振降损效果；第四章开展了早龄期混凝土爆破损伤特性研究，重点介绍了多频次振动下混凝土的累积损伤；第五章针对现场冻结壁围岩损伤测试的难度，基于相似理论建立立井掘进水泥砂浆模型，进行切缝药包减振降损机理实验室试验；第六章通过数值模拟方法，探讨爆破模式对冻结管的振动影响，基于振速信息提取开展了冻结管爆振响应研究；第七章介绍了针对立井掏槽和周边减振新技术；第八章阐述了立井精细化爆破专家系统与井筒安全施工方面的内容；第九章介绍了现代信号分析方法在立井爆破信号特征提取中的实践与应用。
随着我国浅部煤炭资源的日益减少甚至濒临枯竭，煤炭开采逐渐向深部发展，矿井建设的规模增大，开采深度逐渐加深，为了解决通风、排水、提升问题，立井建设井筒的深度和直径也逐步增大，一大批大直径超深立井井筒在国内各大矿区不断出现。立井井筒建设中，普遍采用深孔钻眼爆破法施工，炮眼深度通常在4m以上，其中每一个孔的装药量都比较多，而处于单循环状态的起爆药量也较高，总起爆药量甚至超过1000kg。大药量起爆产生的强振效应不可避免会对冻结壁、冻结管及井壁支护结构体产生强烈的冲击和扰动，致使冻结管破损断裂、井壁局部开裂、冻结壁成型差、超挖严重等，支护成本增加甚至产生安全隐患。当井壁或冻结壁产生损伤和破坏后，会造成井筒坍塌或淹井等重大事故。
长期以来，对于爆破振动传播机理和扰动特征的认识不清，使得以经验为主的爆破网路及参数的设计存在很大的盲目性。从井筒建设的规模和速度来看，传统的钻爆方法明显落后于生产实践，以经验为主的爆破设计与施工方法已无法满足高效施工的要求。追求精准、高效、安全的绿色施工理念对钻爆法施工提出了新的要求，使得广大爆破科技工作者和科研院所面临巨大挑战。
针对上述问题，三明学院和工程材料与结构加固福建省高等学校重点实验室、中国矿业大学（北京）积极推进产学研合作，开展了立井爆破振动灾害主动控制技术的研究工作，兖矿集团万福能源有限公司、河南能源化工集团有限公司永煤公司等国有大型煤矿集团积极推动科技攻关，围绕大直径超深立井减振降损问题进行了研究，研发了传感器预埋井壁振动监测方法，提出了冻结壁成型控制方法，围绕冻结立井掘进深孔爆破施工对围岩、井壁支护结构的损伤破坏问题，系统研究了定向断裂控制爆破（切缝药包）技术在冻结壁、冻结管及井壁支护结构体中的减振降损效应，分析了不同方案下爆炸冲击波在井壁结构内的传播衰减规律及对冻结壁、冻结管的损伤破坏效应，揭示了切缝药包在减少振动和降低围岩损伤方面的作用机理，研发了立井井筒切缝药包爆破减振降损控制爆破技术。
本书共分九章。章为绪论，介绍了我国大直径深立井的现状，冻结管、冻结壁及井壁支护结构体振动损伤研究现状；第二章着重阐述了爆炸应力波具有的传播特性，并详细分析了目前普遍使用的爆破信号分析相关理论，通过实例说明组合分析方法在信号特征提取方面的优势；第三章以兖矿集团万福煤矿实际井筒掘进工程为背景，开展切缝药包控制爆破技术应用，得到了不同爆破方案下井壁振动衰减规律，验证了切缝药包的减振降损效果；第四章开展了早龄期混凝土爆破损伤特性研究，重点介绍了多频次振动下混凝土的累积损伤；第五章针对现场冻结壁围岩损伤测试的难度，基于相似理论建立立井掘进水泥砂浆模型，进行切缝药包减振降损机理实验室试验；第六章通过数值模拟方法，探讨爆破模式对冻结管的振动影响，基于振速信息提取开展了冻结管爆振响应研究；第七章介绍了针对立井掏槽和周边减振新技术；第八章阐述了立井精细化爆破专家系统与井筒安全施工方面的内容；第九章介绍了现代信号分析方法在立井爆破信号特征提取中的实践与应用。
本书、二、三、五、九章（共30.7万字）由三明学院付晓强副教授（工程材料与结构加固福建省高等学校重点实验室骨干成员）撰写，第六、七章（共8.6万字）由张文康高级工程师（河南能源化工集团有限公司永煤公司城郊煤矿）撰写，第四、八章（共7.0万字）由三明学院刘纪峰教授（工程材料与结构加固福建省高等学校重点实验室骨干成员）撰写。全书由付晓强统稿。本书研究成果的完成和出版得到了福建省自然科学基金项目（2020J01390）资助，作者在此深表谢意！另外，对于参加本书内容研究和实验开展的北京科技大学杨仁树教授，中国矿业大学（北京）杨立云教授、杨国梁副教授、侯敬峰副教授、马鑫民高工、戴华东博士、陈程博士、苏洪博士、邱鹏博士表示感谢！感谢华侨大学土木工程学院俞缙教授、三明科飞产气新材料股份有限公司戴良玉董事长对本书提出的宝贵意见！感谢三明学院工程材料与结构加固福建省高等学校重点实验室崔秀琴教授、曾武华副教授对本书出版的大力支持。
本书得到了兖矿集团万福能源有限公司陈岐范、王伟、李明等领导和技术人员的大力帮助和支持，在此一并感谢！特别感谢我的夫人王培女士在文稿整理、编辑中的支持和关怀。
感谢书中引用参考文献中的著者、译者。
由于作者在该领域的水平有限，书中若存在疏漏内容或欠妥之处，望读者批评指正。
章 绪论
1．1 引言
1．2 爆破振动灾害控制研究现状
1．2．1 爆破振动对早期混凝土的影响
1．2．2 爆破振动监测研究现状
1．2．3 爆破减振技术研究现状
1．3 立井支护结构体损伤研究现状
1．3．1 国内立井井筒爆破设计施工现状
1．3．2 井壁损伤研究现状
1．3．3 冻结壁损伤研究现状
1．4 冻结管损伤研究现状
第二章 爆炸应力波传播特性与信号分析方法
2．1 爆破冲击荷载特征及应力波传播理论
2．1．1 固体介质中的微幅应力扰动理论
2．1．2 固体介质中的冲击波理论
2．1．3 冲击波作用下岩石压缩破坏理论
2．2 弹性应力波理论
2．2．1 弹性应力波的波动方程
2．2．2 岩体中爆炸应力波理论
2．3 爆破振动信号分析理论与方法
2．3．1 傅里叶变换
2．3．2 小波变换
2．3．3 希尔伯特-黄（HHT）分析方法
2．3．4 分形算法
2．3．5 反应谱解析理论
2．4 爆破信号组合分析方法应用
2．4．1 EEMD分形与SPWV分布组合分析
2．4．2 CEEMD与TQWT组合分析
第三章 冻结立井切缝药包减振降损现场试验
3．1 工程概况及爆破方案
3．1．1 工程概况
3．1．2 冻结方案
3．1．3 冻结立井井壁结构形式
3．1．4 冻结立井钻爆法施工工序
3．1．5 爆破方案
3．2 测试方案与信号采集
3．2．1 立井井壁爆破振动测试的主要内容
3．2．2 测振仪选用与性能指标
3．2．3 立井振动监测方案
3．2．4 信号采集与波形数据
3．2．5 冻结立井安全判据分析
3．2．6 振动衰减规律分析
3．3 立井爆破微差延期时间识别
3．3．1 振动控制延期时间选择
3．3．2 微差延期准度和精度
3．3．3 微差识别分析与结果
3．4 切缝药包爆破井壁减振分析
3．4．1 静荷载下砼井壁模态振型
3．4．2 爆破振动信号频谱特征
3．5 切缝药包护壁降损效果分析与评价
3．5．1 自由场中切缝药包爆破数值模拟
3．5．2 立井切缝药包爆破降损应用
3．5．3 切缝药包爆破护壁降损效果评价
3．5．4 社会经济效益分析
第四章 早龄期混凝土爆破振动损伤特性试验研究
4．1 试验原理
4．1．1 混凝土损伤对声波的影响
4．1．2 混凝土损伤度的表征因子
4．2 测试系统及试验方案
4．2．1 振动加载系统
4．2．2 声波测试系统
4．2．3 液压伺服加压系统
4．2．4 试验方案
4．3 试验结果及分析
……
第五章 切缝药包爆破围岩减振降损模型试验
第六章 爆破动荷载下冻结管损伤特征数值模拟研究
第七章 立井爆破减振新技术探讨
第八章 立井精细化爆破施工与安全
第九章 立井爆破信号处理技术与应用
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