許克彬　紀(jì)曉飛

摘 要：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使社會(huì)各領(lǐng)域加大了對(duì)礦產(chǎn)的需求，所以當(dāng)代礦山企業(yè)井下生產(chǎn)作業(yè)量處于不斷上升趨勢(shì)，這也導(dǎo)致礦山企業(yè)在生產(chǎn)中的爆破作業(yè)量開始增多，但是某些礦山爆破作業(yè)過程中往往會(huì)對(duì)地面房屋建筑產(chǎn)生一定破壞，這不僅關(guān)系到我國(guó)煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序與其社會(huì)效益，同時(shí)也嚴(yán)重威脅到了廣大社會(huì)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文就地下采礦爆破對(duì)于地面房屋建筑的影響進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：地下采礦爆破；地面房屋建筑；爆破振動(dòng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.110

1 前言

爆破作業(yè)對(duì)于橋梁交通、水電工程、礦產(chǎn)資源開發(fā)來說有著積極的推動(dòng)作用，這是因?yàn)榈V山企業(yè)在地下煤礦開采過程中利用爆破作業(yè)不僅可以縮短生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)也可以加強(qiáng)對(duì)礦山企業(yè)在地下礦產(chǎn)開發(fā)與生產(chǎn)過程中的整體成本投入，所以地下采礦爆破對(duì)于建筑企業(yè)來說其有著極為重要的地位與意義。但是由于地下采礦爆破作業(yè)中容易受到作業(yè)現(xiàn)象環(huán)境復(fù)雜性影響，再加上大部分礦山企業(yè)所采用的爆破技術(shù)理論不完善，所以在爆破作業(yè)參數(shù)與控制措施設(shè)置過程中存在一些不合理，導(dǎo)致地下采礦爆破產(chǎn)生的爆破振動(dòng)、空氣沖擊波等對(duì)爆破區(qū)域內(nèi)的房屋建筑產(chǎn)生破壞。

2 地下采礦爆破對(duì)地面房屋建筑產(chǎn)生的影響

地下采礦爆破作業(yè)中的巖石會(huì)在爆炸沖擊荷載的作用下使其單元體處于動(dòng)態(tài)變化過程，而該階段所能觀察到的各種力學(xué)現(xiàn)象主要體現(xiàn)在其產(chǎn)生某種波動(dòng)——爆破地震波，而質(zhì)點(diǎn)所受到該類擾動(dòng)則其必然會(huì)向外層進(jìn)行傳播，再加上介質(zhì)物理特性的多變性和炸藥性質(zhì)的復(fù)雜性等因素影響，所以在研究過程中很難利用數(shù)學(xué)表達(dá)式來對(duì)其規(guī)律進(jìn)行表述。地下采礦爆破中所產(chǎn)生的爆破地震波具有集中性、頻譜性、多樣性以及危害性等特征，而爆破地震波產(chǎn)生后的力學(xué)效應(yīng)主要體現(xiàn)在介質(zhì)受力后會(huì)產(chǎn)生加速度與位移，并且爆破地震波可以引起地面房屋建筑的應(yīng)變效應(yīng)，其主要體現(xiàn)在爆破地震波會(huì)由傳播介質(zhì)傳遞到地面房屋建筑結(jié)構(gòu)使其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形。這是因?yàn)榈孛娣课萁ㄖ谑艿奖ǖ卣鸩☉?yīng)變效應(yīng)下其結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生慣性力，或者房屋建筑在爆破地震波作用下不同結(jié)構(gòu)與自身慣性力會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，并且地下采礦爆破對(duì)于地面房屋建筑所產(chǎn)生的這種影響是很難進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。例如，地面上的房屋建筑會(huì)在地下采礦爆破所產(chǎn)生爆破地震波的作用下引起振動(dòng)，而該種爆破振動(dòng)往往會(huì)對(duì)地面上房屋建筑結(jié)構(gòu)的完整性產(chǎn)生極大破壞，而地下采礦爆破所產(chǎn)生的這種爆破振動(dòng)效應(yīng)對(duì)于地面房屋建筑的影響是不同的，其主要體現(xiàn)在不同爆破區(qū)域環(huán)境中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑與磚石結(jié)構(gòu)建筑的破壞程度不同。地下采礦爆破對(duì)于地面房屋建筑的力效應(yīng)主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的拉應(yīng)力上，當(dāng)炸藥爆破所產(chǎn)生的應(yīng)力波會(huì)通過地基土層而向地面房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播，該種情況下房屋建筑的結(jié)構(gòu)框架、連接點(diǎn)處便會(huì)在爆破地震波的作用下產(chǎn)生內(nèi)力作用，然后房屋建筑結(jié)構(gòu)會(huì)在內(nèi)力作用下形成內(nèi)力反射、折射以及繞射，最終導(dǎo)致地面房屋建筑因結(jié)構(gòu)受力過大而發(fā)生破壞。

3 地下采礦爆破對(duì)地面房屋建筑影響的控制措施

3.1 選擇相匹配的炸藥品種

本文認(rèn)為地下采礦爆破作業(yè)過程中炸藥在選擇時(shí)要確定其與被爆介質(zhì)的波阻抗是否匹配，只有確保二者的高度匹配才能確保地下采礦爆破中的能量主要作用于介質(zhì)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破產(chǎn)生振動(dòng)的剩余能量進(jìn)行控制來達(dá)成降振的目的。相關(guān)試驗(yàn)研究結(jié)果也證明了炸藥速度會(huì)對(duì)其產(chǎn)生爆破振動(dòng)速度有著極大的影響，如果在爆破區(qū)域內(nèi)采用爆速較高的炸藥則會(huì)產(chǎn)生較大的爆破振動(dòng)，所以地下采礦爆破作業(yè)過程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來選擇炸藥品種。

3.2 對(duì)爆破最大的藥量控制

通過分析我們可以確定傳播介質(zhì)的振動(dòng)速度與單段最大裝藥量成正比的關(guān)系，所以在地下采礦爆破作業(yè)中我們可以通過對(duì)爆破最大裝藥量的控制來避免其對(duì)地面上的房屋建筑產(chǎn)生影響，而大量的工程實(shí)踐也證明了通過對(duì)單段最大裝藥量的控制，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下采礦爆破中爆破所產(chǎn)生振動(dòng)速度的有效控制，所以本文認(rèn)為在地下采礦爆破作業(yè)中應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，將一次爆破作業(yè)所需要的炸藥量分成多段微差延期起爆，這樣不僅可以確保其在實(shí)際生產(chǎn)中可以具備良好的爆破效果，同時(shí)也避免地面上的房屋建筑因受到地下采礦爆破振動(dòng)過大而發(fā)生損壞。

3.3 優(yōu)化炮孔內(nèi)裝藥的結(jié)構(gòu)

大量工程實(shí)踐證明地下采礦爆破中的炮孔內(nèi)裝藥結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)爆破地震效應(yīng)產(chǎn)生影響，所以在地下采礦爆破作業(yè)中在炮孔裝藥過程中盡量采用不耦合的裝藥方法，或者基于實(shí)際需求來采用空氣間隔裝藥方法來徹底改變藥柱的直徑，這些措施在地下采礦爆破實(shí)踐中都可以取得十分顯著的降震效果。這是因?yàn)榕诳字醒b藥結(jié)構(gòu)的徹底改變不會(huì)使沖擊波直接作用于介質(zhì)上，而是通過空氣的緩沖后才能使沖擊波作用于介質(zhì)上，所以這樣介質(zhì)便會(huì)在地下采礦爆破作業(yè)中受到的壓力得到控制，而這樣也可以避免地下采礦爆破作業(yè)對(duì)地面房屋建筑產(chǎn)生破壞。除上述集中地下采礦爆破優(yōu)化措施可以避免地面房屋建筑受到其影響，礦山企業(yè)也可以通過改變爆破網(wǎng)路起爆時(shí)間、進(jìn)行預(yù)裂爆破等措施來達(dá)成這一目的，所以礦山企業(yè)可以結(jié)合自身實(shí)際情況來合理選擇預(yù)防措施。

4 結(jié)語

綜上所述，地下采礦爆破作業(yè)因其會(huì)產(chǎn)生爆破地震波而對(duì)地面房屋建筑產(chǎn)生破壞作用，所以要求礦山企業(yè)在地下采礦爆破作業(yè)過程中通過合理措施對(duì)其進(jìn)行控制，避免地下采礦爆破作業(yè)對(duì)地面房屋建筑結(jié)構(gòu)的完整性、穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。

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