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        露天礦山爆破振動(dòng)效應(yīng)產(chǎn)生的危害及預(yù)防

        2016-11-10 06:25:58王忠
        中國建筑科學(xué) 2016年1期
        關(guān)鍵詞:危害措施

        王忠

        摘 要:本文從爆破振動(dòng)的破壞途徑與方式入手,簡要分析了爆破振動(dòng)危害機(jī)理,提出了減小爆破振動(dòng)危害的措施。通過遵義恒聚礦山爆破實(shí)例,驗(yàn)證了減小爆破振動(dòng)危害的預(yù)防措施。

        關(guān)鍵詞:爆破振動(dòng);原理;危害;措施

        在工程爆破中,利用炸藥可達(dá)到各種工程目的,如礦山開采、土石方爆破開挖、控制爆破、定向爆破等。隨著爆破工程技術(shù)的廣泛應(yīng)用,人們越來越多地關(guān)注爆破振動(dòng)對爆區(qū)周邊環(huán)境及建筑物造成的不利影響,矛盾越發(fā)突出。長期以來,國內(nèi)外研究人員對爆破振動(dòng)的相關(guān)問題進(jìn)行了大量的實(shí)踐的研究。

        1.爆破振動(dòng)的破壞途徑與方式

        1)振動(dòng)破壞:振動(dòng)破壞取決于爆破振動(dòng)的特性和建筑物的抗震性能,建筑物受到振動(dòng)的影響主要表現(xiàn)為墻皮剝落、墻壁龜裂、地板裂縫、基礎(chǔ)變形或下沉倒塌。

        2)非振動(dòng)破壞:主要是指與地基狀況相關(guān)的建筑物的破壞,由于爆破振動(dòng)的影響,在一定的場地條件下,可能會(huì)導(dǎo)致地基土液化,承載力大幅下降,使軟弱地基下的基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降和開裂。

        2.爆破振動(dòng)危害機(jī)制分析

        爆破地震波包括體積波和表面波,其中體積波由縱波和橫波組成,表面波主要是瑞利波(R波),爆破過程中造成振動(dòng)破壞的主要原因是面波的作用。大量資料表明,爆破振動(dòng)的強(qiáng)度與質(zhì)點(diǎn)振速大小相關(guān),且振速與巖土性質(zhì)有較穩(wěn)定的關(guān)系,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和振動(dòng)波所攜帶的能量及所產(chǎn)生的地應(yīng)力相關(guān)聯(lián)并和結(jié)構(gòu)物的內(nèi)應(yīng)力建立關(guān)系,所以一般采用質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值作為衡量爆破振動(dòng)強(qiáng)度的大小指標(biāo)。

        1)如果把介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)看作是簡諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)速度為:

        V=2PAf

        式中:V-質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度m/s;

        A-質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)幅值m;

        f-質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率HZ;

        2)極限條件下應(yīng)力與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的關(guān)系為:

        Rn=EV1/C

        式中:Rn-爆破振動(dòng)在結(jié)構(gòu)體上產(chǎn)生的最大應(yīng)力MPa;

        V1-質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度m/s;

        E-結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生的應(yīng)變;

        C-爆破振動(dòng)波的傳播速度m/s;

        3.爆破振動(dòng)的安全判據(jù)

        按照爆破安全規(guī)程(GB6722-2003)規(guī)定:評價(jià)各種爆破對不同類型建(構(gòu))筑屋和其他保護(hù)對象的振動(dòng)影響,應(yīng)采用不同的安全判據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。地面建筑物的爆破振動(dòng)判據(jù),采用保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度安全允許標(biāo)準(zhǔn),在選取建筑物安全允許振速時(shí),應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。

        4.爆破振動(dòng)監(jiān)測

        利用爆破振動(dòng)監(jiān)測儀,對爆區(qū)周邊建筑物進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測,估算開挖爆破最大允許裝藥量與安全距離,為確定爆破施工方案與爆破參數(shù)提供依據(jù)。

        5.爆破振動(dòng)危害的預(yù)防措施

        1)采用微差爆破,確定最大一段裝藥量;

        2)選取合理的爆破參數(shù);

        3)選取恰當(dāng)?shù)难b藥結(jié)構(gòu);

        4)調(diào)整爆破的傳爆方向;

        5)充分利用地形地質(zhì)條件,如深溝、斷層、河流等,形成隔震帶;

        6.工程實(shí)例

        由成都中材建設(shè)工程公司承擔(dān)的遵義恒聚水泥有限公司大坡礦區(qū)石灰石開采工程,礦區(qū)地層為二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)、上統(tǒng)龍?zhí)督M+長興組(P3l+c),三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y)、茅草鋪組(T1m)及零星分布的第四系(Q)。

        由于歷史原因,礦區(qū)爆破作業(yè)范圍內(nèi)不足200m有70多戶村民及原廢舊水泥廠未搬遷,每次爆破,個(gè)別村民到爆破區(qū)域阻擾施工,給生產(chǎn)爆破帶來很大隱患。

        為防止爆破振動(dòng)民房,針對礦山現(xiàn)有狀況,項(xiàng)目部對爆破區(qū)域周圍村莊民房進(jìn)行檢測評估,該村最差民房為舊磚瓦房,測得建筑物地基質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為0.56(cm/s)。

        根據(jù)爆破振動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn),對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震危害估算最大一段裝藥量:

        V=K(Q1/3/R)a

        Q=((V/K)1/aR)3=((0.56/150)1/2.98)3=215kg

        v---建筑物地基質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度(cm/s)

        K---與地質(zhì)有關(guān)介質(zhì)系數(shù)(巖石中為30---70、土壤中為200),取150。

        Q---炸藥量‘齊發(fā)爆破為總藥量,延時(shí)爆破為最大一段藥量(kg)

        R---爆點(diǎn)至被保護(hù)物的距離98(m)

        a---爆破振動(dòng)衰減指數(shù)(近距離為2,較遠(yuǎn)為1.5,遠(yuǎn)距離為1)

        確定好安全距離及最大一段裝藥量后,進(jìn)行孔網(wǎng)參數(shù)及孔深設(shè)計(jì),根據(jù)礦山實(shí)際情況,采用中深孔爆破多排孔微差爆破:

        (1)爆破參數(shù):采用臺(tái)階爆破,臺(tái)階高度10m,炮孔直徑110mm,炮孔傾角850,孔深12m,主炮孔孔距4m,排距3m,單孔裝藥量45-60kg(散裝炸藥),堵塞長度3.5-4.5m。

        (2)起爆網(wǎng)絡(luò):爆破采用導(dǎo)爆管非電毫秒起爆網(wǎng)絡(luò),孔外微差,每三個(gè)孔一組,5段導(dǎo)爆管雷管起爆,每段微差時(shí)間為110mm,最大單響藥量為180kg。爆破網(wǎng)絡(luò)見圖。

        爆破前,我們邀請了部分村民一起見證爆破振動(dòng)影響,測點(diǎn)布置在距離爆破區(qū)最近的建筑物和村民反映較大的區(qū)域,由近至遠(yuǎn)呈一條直線布設(shè),利用爆破振動(dòng)儀在村民的民房墻壁上、基礎(chǔ)等部位布設(shè)測點(diǎn)。在爆破過程中,對爆破周圍民房進(jìn)行了爆破振動(dòng)監(jiān)測,監(jiān)測平均值為0,32m/s。其振動(dòng)影響相當(dāng)于汽車從村民房屋前經(jīng)過所產(chǎn)生的影響,保證了爆破振動(dòng)對周邊環(huán)境影響最小。

        7.結(jié)語

        通過對遵義恒聚水泥有限公司礦山爆破振動(dòng)監(jiān)測,實(shí)施的爆破方案對爆破振動(dòng)安全控制是可行的。露天礦山雖具有開采工藝簡單,開采成本低等優(yōu)點(diǎn),但由于礦區(qū)周邊環(huán)境復(fù)雜,不同礦山有其不同的特點(diǎn),企業(yè)在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),必須牢牢把握安全這一紅線,建立完善的露天采石場安全生產(chǎn)長效機(jī)制,認(rèn)真對待每一次爆破,優(yōu)化爆破參數(shù),達(dá)到安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益雙贏的目的。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 爆破安全規(guī)程(GB6722-2003);

        [2] 趙京林、李永剛著.爆破振動(dòng)的危害性與防治措施.現(xiàn)代礦業(yè),2010.2

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