周運(yùn)久

（安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司宣城市宣州區(qū)馬尾山硫鐵礦，安徽 宣城 242041）

本文研究借助爆破振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)完成對(duì)邊坡體內(nèi)振動(dòng)波速的監(jiān)測(cè)，通過爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析爆破荷載擾動(dòng)下邊坡體內(nèi)波速變化和衰減規(guī)律，對(duì)比分析研究數(shù)碼電子雷管和高精度導(dǎo)爆管雷管對(duì)爆破振動(dòng)的影響，通過對(duì)所測(cè)的爆破信號(hào)進(jìn)行HHT分析，以便研究數(shù)碼電子雷管及高精度導(dǎo)爆管雷管所產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)規(guī)律及各自的特點(diǎn)，對(duì)比得出各自的優(yōu)勢(shì)，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)[1]。

1 實(shí)驗(yàn)裝置和材料

1.1 爆破信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備

爆破監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由中科測(cè)控有限公司生產(chǎn)的TC-4850N爆破測(cè)振儀及其配套的三維一體傳感器以及信號(hào)處理器組成，一般將傳感器固定在離爆源較近的位置，同時(shí)將傳感器的X軸指向爆源，Z軸指向垂直方向。爆破振動(dòng)測(cè)試儀將在爆破過程中自動(dòng)采集和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

1.2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)方式

圖1 試驗(yàn)爆區(qū)炮孔及測(cè)點(diǎn)布置示意圖

為保證研究所收集的震動(dòng)數(shù)據(jù)有效性高，本次試驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段選擇先以小規(guī)模的預(yù)研試驗(yàn)，初期收集的數(shù)據(jù)作為下個(gè)階段開展生產(chǎn)試驗(yàn)的參考；第二階段再擴(kuò)展至現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)試驗(yàn)的方式進(jìn)行，同時(shí)也是驗(yàn)證第一階段數(shù)據(jù)的可靠性。

一號(hào)試驗(yàn)爆區(qū)炮孔使用7m腳線數(shù)碼電子雷管，孔間延時(shí)時(shí)間設(shè)定為17ms和42ms，起爆點(diǎn)炮孔初始起爆時(shí)間設(shè)定為400ms起，每孔使用一發(fā)雷管，底部裝藥36kg。

二號(hào)試驗(yàn)爆區(qū)炮孔使用7m腳線導(dǎo)爆管雷管，雷管段別選用17段，該段別雷管固定延期時(shí)間400ms，每孔內(nèi)使用一發(fā)雷管，孔外以2段和4段導(dǎo)爆管雷管連線（其固定延期時(shí)分別為17ms和42ms），底部裝藥36kg。

結(jié)合上述兩組試驗(yàn)條件，在全參數(shù)要素相同的情況下，僅是使用雷管類型不同，通過爆后觀察爆堆情況以及測(cè)振儀器收集到數(shù)據(jù)，數(shù)碼電子雷管的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)振幅及振動(dòng)速度均遠(yuǎn)低于導(dǎo)爆管雷管，且振動(dòng)主頻峰值到達(dá)的間隔時(shí)間明顯叫導(dǎo)爆管雷管的長(zhǎng)，顯示爆轟波能量較為分散。進(jìn)一步驗(yàn)證了數(shù)碼電子雷管的延時(shí)精度高的優(yōu)異性能，能更好保證爆破地震波峰值時(shí)間段錯(cuò)開，避免多個(gè)應(yīng)力波峰值相互疊加，使爆破振動(dòng)被放大，甚至是一定程度上可以分散的多束能量相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致能量衰減。

1.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置

圖2 1#測(cè)線及各測(cè)點(diǎn)位置示意圖

在爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，測(cè)點(diǎn)位置的布置尤為重要，其能較大的影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性。在研究爆破振動(dòng)波在介質(zhì)中的衰減規(guī)律時(shí)，一般采用一條測(cè)線上布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)的方法。在1250水平工業(yè)采場(chǎng)附近原有的兩處測(cè)點(diǎn)（均在F0斷層下盤）連線，向前延長(zhǎng)至“凹”型采區(qū)內(nèi)補(bǔ)加4個(gè)測(cè)點(diǎn)，布設(shè)位置要求這個(gè)測(cè)點(diǎn)的位置能夠存在較長(zhǎng)時(shí)間，短期內(nèi)（6個(gè)月）不受采剝工程影響，利于長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)。

表1 爆破參數(shù)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1.4 爆破振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)收集

生產(chǎn)試驗(yàn)選擇在采場(chǎng)實(shí)際穿孔爆破的多個(gè)爆區(qū)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，因數(shù)據(jù)量大本文主要以在采場(chǎng)1065平臺(tái)西幫區(qū)域，兩次單孔裝藥量都相同的爆破作業(yè)進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。1065平臺(tái)爆破區(qū)域位于47-51號(hào)勘探線之間西幫，設(shè)計(jì)孔深18m。爆破區(qū)域巖性由西向東依次為片巖-大理巖、矽卡巖（45-M1#）、大理巖、矽卡巖（51-M1#），爆破區(qū)域內(nèi)節(jié)理構(gòu)造發(fā)育，巖石較破碎，總體產(chǎn)狀為西傾，水孔較多，總體巖石堅(jiān)固性系數(shù)f為5.0。7月15日（數(shù)碼電子雷管）和8月8日（導(dǎo)爆管雷管）兩次爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

從中1可以看出：在單次爆破作業(yè)時(shí)，隨著測(cè)點(diǎn)距離爆區(qū)距離的增加，振動(dòng)速度逐漸減小，符合爆破振動(dòng)衰減的一般規(guī)律。

1.5 爆破振動(dòng)速度對(duì)比分析

選取試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的振動(dòng)速度和爆心距分別作為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，則X方向、Y方向、Z方向在使用不同雷管時(shí)的爆破振動(dòng)速度隨爆心距變化規(guī)律。通過分別比較X、Y和Z方向的振速，可以看出：由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)與爆破區(qū)域的地質(zhì)因素，高程差等原因，兩次爆破作業(yè)監(jiān)測(cè)的爆破振動(dòng)速度在遠(yuǎn)端反而出現(xiàn)較大值，呈現(xiàn)一定的放大效應(yīng)；在相同距離時(shí)，在三個(gè)方向，使用高精度導(dǎo)爆管雷管爆破的振速都要大于使用數(shù)碼電子雷管爆破的振速。這說明，使用數(shù)碼電子雷管可以有一定的減振作用。

1.6 不同雷管爆破的頻譜分析

通常，在工程爆破中監(jiān)測(cè)得到分別沿地震波波陣面的切向方向、徑向方向與豎直方向的三維信號(hào)。從實(shí)際的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)來看，通常質(zhì)點(diǎn)豎直方向的振速都比切向與徑向來的大，所以，中國(guó)和瑞典等西方國(guó)家的爆破振動(dòng)強(qiáng)度的指標(biāo)都采用質(zhì)點(diǎn)豎直方向振速峰值。因豎直分量更具有代表性，本文亦采用豎直方向的分量的爆破振動(dòng)信號(hào)作為分析對(duì)象。

選擇1-6測(cè)點(diǎn)Z方向的兩次測(cè)振信號(hào)（7月15日為信號(hào)S1，8月8日為信號(hào)S2）作為分析對(duì)象。

圖4 信號(hào)S2的原始波形圖

圖3和圖4分別為信號(hào)S1和信號(hào)S2的原始波形圖。從測(cè)振數(shù)據(jù)上可以看出，雖然S1信號(hào)測(cè)點(diǎn)距離爆區(qū)比S2信號(hào)更近，反而在Z方向上的振速比S2信號(hào)更小，這說明數(shù)碼電子雷管能夠減少振動(dòng)的疊加，降低爆破振動(dòng)速度。

綜合以上頻譜分析，可以得出：在同一平臺(tái)、在最大單孔裝藥量一致的情況下、在相同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，相比使用高精度導(dǎo)爆管雷管，使用數(shù)碼電子雷管能夠有效避免爆破時(shí)的能量疊加情況，振動(dòng)頻率往高頻發(fā)展，使其在幅值最大處的爆破振動(dòng)頻率增大，能量分布也更加分散。從而可以有效降低爆破震動(dòng)對(duì)周圍非爆巖體介質(zhì)的破壞作用。

2 結(jié)語

本次通過對(duì)曼家寨采場(chǎng)進(jìn)行對(duì)數(shù)碼電子雷管及導(dǎo)爆管雷管在同一相鄰巖性的采場(chǎng)試驗(yàn)，在鉆孔深度及孔距，爆破孔網(wǎng)參數(shù)大致相同的狀況下，得出了如下結(jié)論：①曼家寨1065平臺(tái)以大理石為巖性作為采場(chǎng)試驗(yàn)采區(qū)，通過對(duì)導(dǎo)爆管雷管及數(shù)碼電子雷管，在該平臺(tái)布置孔徑178mm的鉆孔，數(shù)碼電子雷管的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)振幅及振動(dòng)速度均遠(yuǎn)低于導(dǎo)爆管雷管，且振動(dòng)主頻峰值到達(dá)的間隔時(shí)間明顯叫導(dǎo)爆管雷管的長(zhǎng)，顯示爆轟波能量較為分散。驗(yàn)證了數(shù)碼電子雷管的延時(shí)精度高的優(yōu)異性能，能更好保證爆破地震波峰值時(shí)間段錯(cuò)開，避免多個(gè)應(yīng)力波峰值相互疊加，使爆破振動(dòng)被放大。②在單次爆破作業(yè)時(shí)，隨著測(cè)點(diǎn)距離爆區(qū)距離的增加，振動(dòng)速度逐漸減小，符合爆破振動(dòng)衰減的一般規(guī)律。在相同距離時(shí)，在三個(gè)方向，使用高精度導(dǎo)爆管雷管爆破的振速都要大于使用數(shù)碼電子雷管爆破的振速。這說明，使用數(shù)碼電子雷管可以有一定的減振作用。③通過對(duì)爆破震動(dòng)的原始信號(hào)進(jìn)行HHT分析，得出在同一平臺(tái)、在最大單孔裝藥量一致的情況下、在相同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，相比使用高精度導(dǎo)爆管雷管，使用數(shù)碼電子雷管能夠有效避免爆破時(shí)的能量疊加情況，可以有效降低爆破震動(dòng)對(duì)周圍非爆巖體介質(zhì)的破壞作用。