冻结立井爆破振动信号的精细化时频分析与能量分布特征

本文主要探讨了煤矿冻结立井爆破振动信号的精细化时频特征提取方法，采用了频率切片小波变换（Frequency Slice Wavelet Transform, FSWT）。FSWT是一种先进的信号处理技术，它能够有效地在时域和频域之间进行转换，提供信号在不同频率范围内的精细分析。研究团队针对山东兖矿集团万福煤矿的冻结主立井掘进工程中的高强混凝土井壁振动信号进行了实时监测。 在分析过程中，通过FSWT对爆破振动信号进行了详细的分解，将原始信号重构为六个子频带信号，这些子频带信号覆盖了不同的频率区间，使得研究人员得以更深入地理解振动信号的频率成分。结果显示，立井爆破振动信号呈现出非平稳随机特性，其能量集中在500 Hz这个高频区域，占据总能量的99.02%，这意味着该频率区间对爆破振动的影响最为显著。随着频率的增加，振速峰值和能量百分比呈现下降趋势，这揭示了爆破振动随频率变化的衰减规律。 此外，论文还探讨了子频带能量百分比与相关系数之间的关系，发现两者之间存在正相关性，即当某个子频带的能量占比增大时，其与其他子频带的相关性也增强。这一发现对于理解和预测爆破振动对井下结构和设备的影响具有重要意义，有助于优化爆破参数，提高施工安全性。 整个研究基于国家重点研发计划、国家自然科学基金青年科学基金以及地下清洁能源开发“创新引智基地”的资助，体现了行业内对爆破振动研究的重视，旨在为煤矿立井爆破施工的安全管理提供科学依据和技术支持。通过精细化的时频特征分析，这项研究不仅提升了对爆破振动危害的认识，也为未来类似工程的振动控制提供了宝贵的经验和方法。