王 欣，王志恒

(中國(guó)平煤神馬建工集團(tuán)建井三處，河南 平頂山 467000)

1 前言

目前，爆破振動(dòng)效應(yīng)的預(yù)防與控制問(wèn)題已經(jīng)成為維持礦山正常、安全生產(chǎn)的重要技術(shù)難題。如何降低爆破振動(dòng)效應(yīng)及其對(duì)周?chē)?構(gòu))筑物和露天邊坡穩(wěn)定的影響，成為亟待解決的問(wèn)題。只有充分了解和掌握爆破地震效應(yīng)的產(chǎn)生、發(fā)展和傳播規(guī)律，并在爆破中采取相應(yīng)的技術(shù)措施，才可能將爆破振動(dòng)控制在允許范圍內(nèi)，有效地保證周?chē)O(shè)施的安全、露天邊坡的穩(wěn)定和礦山的正常生產(chǎn)。

2 工程概況

露天采場(chǎng)深孔爆破引起的爆破地震效應(yīng)波及到附近的村莊，使礦山正常生產(chǎn)受到影響。因此，需要對(duì)露天深孔爆破引起的地震效應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)，研究其地震波的傳播規(guī)律，并提出合理可行的降震措施。

露天深孔爆破采用毫秒導(dǎo)爆管雷管起爆的逐孔起爆技術(shù)。爆破參數(shù)如表1所示。

炸藥為銨油炸藥，孔內(nèi)連續(xù)裝藥；單位炸藥消耗量：礦石q=0.8～0.9kg/m3，巖石q=0.7～0.8kg/m3；采用高精度導(dǎo)爆管雷管起爆系統(tǒng)，逐孔起爆技術(shù)?？變?nèi)400ms延時(shí)，孔外分別采用25、42、65ms延時(shí)。

3 爆破地震波傳播規(guī)律

采用TC- 4850型爆破測(cè)振儀對(duì)地震波的振動(dòng)速度進(jìn)行采集，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析輸出結(jié)果如表2。

表1 臺(tái)階爆破參數(shù)

表2 爆破振速觀測(cè)值

我國(guó)常用的爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度計(jì)算公式為薩道夫斯基公式：

(1)

式中：V——質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度，cm/s；

Q——最大段起爆藥量，kg；

R——測(cè)點(diǎn)至爆區(qū)中心距離，m；

K、α——與地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

擬合處理結(jié)果如圖1、圖2所示。

露天采場(chǎng)西北部爆破地震傳播規(guī)律：

其中，K=22.07、α=1.07、r2=0.61(r為數(shù)據(jù)擬合的相關(guān)系數(shù))。

露天采場(chǎng)東南部爆破地震傳播規(guī)律：

其中，K=416.96、α=1.84、r2=0.66。

圖1 沿采場(chǎng)西北方向地震波衰減規(guī)律圖

圖2 沿采場(chǎng)東南方向地震波衰減規(guī)律圖

4 減震措施研究

4.1 常用的減震措施

(1)降低單段起爆藥量。目前采用的是逐孔起爆法，降低單段起爆藥量也就是降低單孔裝藥量。降低起爆藥量是控制爆破振動(dòng)強(qiáng)度的最根本手段。

(2)時(shí)差干擾法。各段炸藥爆炸時(shí)引起的地震波存在一定的相位差，根據(jù)波的疊加原理，當(dāng)不同相位的爆破地震波在某一點(diǎn)相遇時(shí)的振動(dòng)速度方向正好相反時(shí)，兩波疊加，振幅降低，從而實(shí)現(xiàn)了由時(shí)差不同而引起的干擾降震。

(3)錯(cuò)開(kāi)主振相。兩個(gè)藥包延期起爆時(shí)，引起的地震波會(huì)相互疊加，振幅有可能增強(qiáng)或減弱。如果將主振在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，則避免了在主振相附近的疊加。

(4)開(kāi)挖減震帶。人為實(shí)現(xiàn)地質(zhì)斷層，在爆破地震傳播方向上開(kāi)挖減震溝等工程，一定程度上會(huì)促使爆破地震振幅的衰減，起到減震作用。一般在特定方向上的某一特定建筑物需要保護(hù)時(shí)，可采用挖減震溝的方法，大范圍的爆破很難實(shí)現(xiàn)。

(5)采用不耦合裝藥。露天深孔爆破可采用軸向不耦合裝藥，即間隔裝藥，此方法既能延長(zhǎng)爆生氣體的作用時(shí)間，又能取得一定的降震作用。

4.2 減震措施研究

4.2.1 合理延期時(shí)間

從爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，主振頻率在10～50Hz范圍內(nèi)，其中25～35Hz占大多數(shù)，即地震波周期在30～40ms。要使主振相錯(cuò)開(kāi)，避免主振幅正向疊加，地震波相位至少應(yīng)錯(cuò)開(kāi)半個(gè)周期，即15～20ms，因此合理的延期時(shí)間應(yīng)大于15～20ms。

4.2.2 降低單段起爆藥量

(1)孔底間隔裝藥爆破。露天臺(tái)階爆破為了消除根底，炮孔必須有超深，超深中的裝藥也就是孔底部分的炸藥，主要作用是破碎孔底到臺(tái)階坡底線部分的巖石，因而其能量利用率非常低，造成了炸藥的浪費(fèi)。采用孔底空氣間隔裝藥，炸藥爆炸后作用于炮孔壁上的峰值壓力低于連續(xù)耦合裝藥方式，但它可以通過(guò)氣體的膨脹作用產(chǎn)生的準(zhǔn)靜態(tài)壓力作用于孔壁破碎巖石。準(zhǔn)靜態(tài)壓力作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，只要間隔長(zhǎng)度合理，其壓力值就能保持一定的高度，從而達(dá)到消除根底的目的。

根據(jù)現(xiàn)有研究成果，采用孔底空氣間隔裝藥，間隔長(zhǎng)度一般可取孔徑的3～6倍，考慮到實(shí)際情況，先取小值，再逐漸加大。目前，對(duì)于無(wú)水炮孔間隔長(zhǎng)度為0.5m，可適增加至1.0m。在有水炮孔，孔底間隔長(zhǎng)度取1.0m，然后適當(dāng)加大，最大不超過(guò)1.5m。

(2)分段裝藥爆破。采用分段裝藥，一方面適當(dāng)提高裝藥高度，使填塞長(zhǎng)度適當(dāng)縮小，提高孔口巖石的破碎效果，另一方面可適當(dāng)減少裝藥長(zhǎng)度，減少單孔裝藥量。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，分段裝藥間隔長(zhǎng)度一般取最小抵抗線的1/3。臺(tái)階爆破底盤(pán)抵抗線為6.5m，頂盤(pán)抵抗線為4.6m，平均為5m，間隔長(zhǎng)度可取1.5m。

(3)單孔裝藥量。設(shè)孔底間隔長(zhǎng)度為1.0m，分段間隔長(zhǎng)度1.5m，裝藥位置提高1.0m，即填塞長(zhǎng)度由7.5m降低到6.5m，總裝藥長(zhǎng)度由8m降至6.5m，按照底部裝藥為2/3，頂部1/3的原則，底部裝藥長(zhǎng)度4.5m，頂部裝藥長(zhǎng)度為2m。總裝藥量由480kg降至390kg。

(4)孔網(wǎng)參數(shù)及單位炸藥消耗量。當(dāng)單位炸藥消耗量不變時(shí)，孔網(wǎng)參數(shù)可改為：礦石a×b=6.0m×6.0m，巖石a×b=(6.5～7.0)m×(6.5～7.0)m；采用孔底間隔裝藥和分段裝藥，單孔裝藥量為390kg，單位炸藥消耗量為：礦石q=0.9kg/m3，巖石q=0.67～0.77kg/m3。

5 結(jié)論

(1)采場(chǎng)西北部與東南部爆破地震波傳播分別遵循以下規(guī)律：

計(jì)算采場(chǎng)北部和東南部的爆破地震安全距離可分別按此公式計(jì)算。

(2)在采場(chǎng)邊界距離民房較近處爆破時(shí)，可采取一定的減振措施。采用合理的起爆網(wǎng)路，將延期時(shí)間控制在大于15～20ms，可有效地減少不同炮孔爆破產(chǎn)生的地震波的疊加。采用孔底間隔裝藥和分段裝藥，可減少單孔裝藥量，在一定程度上降低爆破振速。

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