張全龍，張才文

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663700）

近年來我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，現(xiàn)代化建設(shè)對(duì)各種礦產(chǎn)資源的需求也不斷增多，爆破作業(yè)屬于露天礦山開采活動(dòng)過程中的重要環(huán)節(jié)，爆破作業(yè)產(chǎn)生的振動(dòng)可能會(huì)對(duì)礦山附近建筑物造成破壞，同時(shí)容易引起礦坑邊坡失穩(wěn)或者滑坡等災(zāi)害的產(chǎn)生。怎樣科學(xué)有效地控制露天礦山爆破振動(dòng)強(qiáng)度，是現(xiàn)階段露天礦山開采過程中必須引起充分重視的一個(gè)問題。唯有盡可能控制礦山爆破振動(dòng)產(chǎn)生的影響，才能夠降低露天礦山開采活動(dòng)中安全事故的發(fā)生幾率，確保作業(yè)人員和附近群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 露天礦山爆破振動(dòng)的影響因素

露天礦山爆破過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)通常源自于炸藥爆炸之后形成的能量對(duì)藥包附近巖石帶來的壓力與破壞后，剩余爆炸能量雖然不會(huì)對(duì)巖石造成更多的破壞，但會(huì)讓巖石質(zhì)點(diǎn)出現(xiàn)彈性振動(dòng)，這樣的彈性振動(dòng)往往會(huì)通過地震波的形式朝著外部逐漸擴(kuò)散，進(jìn)而對(duì)附近環(huán)境帶來一定影響[1]。地震波通常包含了很多不同類型的波構(gòu)成，按照其傳播途徑的差異，波能夠劃分成體積波以及表面波兩種，體積波會(huì)造成介質(zhì)出現(xiàn)拉伸或壓縮變形，所以藥包附近巖石受到破壞是體積波導(dǎo)致的，表面波的突出特征在于振幅大、頻率低、振動(dòng)時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)且攜帶能力較大，這種波屬于爆破振動(dòng)產(chǎn)生的直接誘因。

1.1 不可控影響因素

此處所提到的不可控因素主要指的是不能提前進(jìn)行預(yù)測(cè)且難以進(jìn)行實(shí)際控制的影響因素，對(duì)露天礦山爆破活動(dòng)可能帶來的影響和后果是難以預(yù)估的。從當(dāng)前露天礦山爆破作業(yè)的實(shí)際情況來看，爆破振動(dòng)的不可控影響因素集中在地質(zhì)和地形環(huán)境上。地質(zhì)包含了爆破作業(yè)區(qū)域巖石的孔隙性、節(jié)理構(gòu)造和風(fēng)化情況，會(huì)對(duì)爆破時(shí)巖石的破碎程度帶來影響，而地形一般是地面平整性、高低起伏等實(shí)際情況，會(huì)對(duì)爆破作業(yè)中振動(dòng)波主頻、幅值和頻率范圍等帶來影響[2]。

1.2 可控影響因素

露天礦山爆破過程中振動(dòng)的可控影響因素即是能夠?qū)φ駝?dòng)進(jìn)行有效控制的相關(guān)因素，從而降低振動(dòng)帶來的負(fù)面影響，促進(jìn)露天礦山爆破作業(yè)效率的提高。從當(dāng)前露天礦山爆破作業(yè)的實(shí)際情況來看，可控因素集中在炮孔直徑、炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)以及間隔時(shí)間等方面，例如說炮孔直徑一般需要注意臺(tái)階高度、巖石破碎程度以及鉆孔機(jī)等影響因素，要對(duì)炮孔直徑予以合理確定，必須要綜合考慮上述幾方面的因素；炸藥單耗是否符合爆破實(shí)際需要也會(huì)對(duì)礦山爆破作業(yè)和開采作業(yè)效率帶來影響，炸藥單耗的確定需要綜合考慮巖石可爆破性和爆破目標(biāo)等因素。在實(shí)際作業(yè)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)露天礦山爆破的具體情況來對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行有效控制。

2 露天礦山爆破振動(dòng)的控制對(duì)策

2.1 起爆間隔時(shí)間與裝藥方式

通過上文的論述我們能夠了解到，由于露天礦山爆破作業(yè)時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)帶來很大的負(fù)面影響，導(dǎo)致爆破作業(yè)效率難以提升，甚至造成人身安全事故。在實(shí)踐研究中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致露天礦山爆破振動(dòng)的關(guān)鍵性因素在于裝藥作業(yè)時(shí)未合理確定分段時(shí)間和裝藥方式，所以在實(shí)際爆破作業(yè)過程中必須要做好如下幾方面的工作：一是對(duì)露天礦山的具體情況展開全面深入的調(diào)查分析，掌握爆破區(qū)域附近的地質(zhì)條件以及地形條件；二是需要根據(jù)調(diào)查收集的相關(guān)資料，科學(xué)確定藥柱高度和裝藥結(jié)構(gòu)，這兩點(diǎn)會(huì)對(duì)爆破振動(dòng)帶來非常大的影響，若設(shè)計(jì)不符合實(shí)際情況會(huì)導(dǎo)致爆破振動(dòng)進(jìn)一步增加，同時(shí)對(duì)爆破實(shí)際效果帶來非常大的影響；三是應(yīng)當(dāng)確保裝藥方式和分段間隔時(shí)間的合理性，合理確定裝藥方式和分段間隔時(shí)間能夠降低藥柱高度，進(jìn)而減小爆破振動(dòng)，同時(shí)科學(xué)的爆破方式能夠降低爆后產(chǎn)生大塊巖石的幾率，促進(jìn)爆破作業(yè)效率的提升。

2.2 合理控制單段藥量

露天礦山爆破作業(yè)中存在諸多影響爆破振動(dòng)的因素，從當(dāng)前的實(shí)際情況來看，露天礦山爆破存在可控與不可控兩方面的影響因素，唯有借助于科學(xué)的預(yù)測(cè)分析和全面的調(diào)研考察，盡可能降低振動(dòng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)性后果，同時(shí)主動(dòng)落實(shí)好相應(yīng)的控制措施，才能夠真正將爆破振動(dòng)帶來的危害降到最低。針對(duì)露天礦山爆破作業(yè)過程中的可控性影響因素，單段藥量的控制屬于其中非常重要的一點(diǎn)，通常來說爆源到測(cè)點(diǎn)的距離屬于非人為因素，然而最大單段藥量的確定是我們能夠直接控制的。所以在露天礦山爆破作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的爆破需求來合理確定單段最大藥量，從而減小爆破振動(dòng)產(chǎn)生的危害。實(shí)際工作研究證明，合理減少單段最大藥量可以在很大程度上控制爆破振動(dòng)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與普及應(yīng)用，在現(xiàn)階段露天礦山爆破作業(yè)中能夠選擇運(yùn)用高精度雷管以及數(shù)碼電子雷管等技術(shù)，對(duì)露天礦山進(jìn)行實(shí)時(shí)分段延遲爆破，同時(shí)在這一過程中和過去傳統(tǒng)爆破所消耗的總藥量基本上維持不變，但最大單段藥量得以有效降低，不但能夠控制爆破振動(dòng)，還能夠有效促進(jìn)爆破作業(yè)效率的提升，為礦山開采提供更多的增益效果[3]。

2.3 科學(xué)確定爆破方式

對(duì)于露天礦山爆破作業(yè)來說，因?yàn)榈匦苇h(huán)境以及爆破目標(biāo)的差異性，所選擇的爆破方式也應(yīng)當(dāng)有所區(qū)別，例如小范圍爆破和大范圍爆破，相比而言大范圍爆破所造成的負(fù)面振動(dòng)影響必然會(huì)更大。目前較為普遍的礦山爆破方式主要是深孔大直徑炮孔爆破，選擇這一爆破方式能夠在很大程度上降低爆破作業(yè)成本。通過實(shí)踐研究能夠了解到，采取深孔大直徑炮孔爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)很大，其在實(shí)際應(yīng)用中即便能夠?yàn)槁短斓V山爆破作業(yè)提供一定程度的效益，然而若針對(duì)部分對(duì)振動(dòng)相對(duì)敏感的區(qū)域，選擇這一爆破方式會(huì)對(duì)礦山生產(chǎn)造成非常嚴(yán)重的負(fù)面影響，不僅會(huì)降低礦山作業(yè)效率，甚至還能夠?qū)е掳踩鹿实某霈F(xiàn)。所以對(duì)于爆破方式的具體選擇不能夠單純地注重其經(jīng)濟(jì)效益，更應(yīng)當(dāng)了解其優(yōu)勢(shì)與缺陷，結(jié)合露天礦山的具體情況和爆破目標(biāo)需求來合理確定，如此一來才可以真正減弱爆破作業(yè)產(chǎn)生的負(fù)面振動(dòng)影響，促進(jìn)露天礦山生產(chǎn)作業(yè)效率的不斷提升。

2.4 工作人員的專業(yè)素養(yǎng)

因?yàn)槁短斓V山爆破作業(yè)對(duì)于專業(yè)性和技術(shù)性的要求較高，要確保爆破振動(dòng)得以有效控制，需要相關(guān)作業(yè)人員也應(yīng)當(dāng)擁有較高的專業(yè)技術(shù)水平和豐富的爆破作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。實(shí)際開始作業(yè)之前應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)人員實(shí)施考核，確保其符合專業(yè)水準(zhǔn)要求后才能夠上崗，確保礦山爆破作業(yè)的科學(xué)有序開展，防止因?yàn)閷I(yè)能力不夠或經(jīng)驗(yàn)不足出現(xiàn)人為操作失誤，造成較大振動(dòng)[4]。

3 露天礦山爆破降振技術(shù)的應(yīng)用

某露天礦山地處河北省邯鄲市某縣，該礦山實(shí)施露天開采作業(yè)，自上而下水平分層采礦法進(jìn)行作業(yè)。正常爆破情況下選擇三角形方式布孔，各次設(shè)置2 排炮孔，深度16m，炮孔直徑140mm，炮孔間距5m，排距4m，最小抵抗線為3m，炸藥單耗0.5kg/m3，單孔裝藥量為150kg，最大段藥量750kg，每次爆破所消耗總藥量保持在3000kg。該露天礦山與城鎮(zhèn)距離較遠(yuǎn)，但開采安全距離之外依舊存在部分居民房屋和其他建筑物，與礦山開采作業(yè)范圍最為接近的建筑物離爆破作業(yè)點(diǎn)之間的距離在320m左右。

我們知道，露天礦山爆破作業(yè)產(chǎn)生的振動(dòng)和炸藥量、裝藥結(jié)構(gòu)以及傳爆方向之間存在非常緊密的聯(lián)系，如果一次爆破作業(yè)所用總藥量一致，借助于逐孔爆破技術(shù)能夠在很大程度上減少最大段藥量；在炮孔底部區(qū)域設(shè)置空氣間隔能夠?qū)ρb藥結(jié)構(gòu)予以優(yōu)化，降低炸藥單耗；科學(xué)確定傳爆方向能夠控制地震波大范圍傳播。所以為減輕爆破過程中產(chǎn)生的振動(dòng)影響，該露天礦山實(shí)際爆破過程中有針對(duì)性的選擇如下技術(shù)措施，同時(shí)針對(duì)實(shí)際振動(dòng)控制效果展開分析。

3.1 逐孔爆破技術(shù)

運(yùn)用逐孔爆破技術(shù)，如果總藥量一致的前提下，借助于合理控制微差時(shí)間能夠在很大程度上減輕產(chǎn)生振動(dòng)的強(qiáng)度，逐孔爆破的間隔時(shí)間能夠利用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

上述公式中，?t指的是逐孔起爆的間隔時(shí)間（單位ms），K指的是系數(shù)，裂隙相對(duì)較少的巖石通常取值0.75，中等裂隙巖石取值1，裂隙相對(duì)多的巖石取值1.25，W 指的是炮孔最小抵抗線（單位m），f指的是巖石普氏系數(shù)。按照該露天礦山的實(shí)際地質(zhì)情況，結(jié)合筆者實(shí)際研究經(jīng)驗(yàn)，此次選擇高精度毫秒延期雷管，孔內(nèi)采取15 段375ms 延期雷管，將排延期時(shí)間保持在17ms或25ms，雁行列延期時(shí)間控制在42ms 或65ms，進(jìn)行逐孔起爆。

3.2 選擇空氣間隔器

選擇孔底空氣間隔設(shè)備對(duì)爆破振動(dòng)進(jìn)行控制的基本原理是借助于軸向空氣介質(zhì)不耦合裝藥，減少爆破初期壓力和爆破應(yīng)力峰值，最終實(shí)現(xiàn)控制振動(dòng)的目標(biāo)。結(jié)合該露天礦山的實(shí)際情況，和連續(xù)裝藥爆破比起來，選擇空氣間隔器進(jìn)行爆破的辦法能夠顯著降低炸藥單耗和巖石大塊率，同時(shí)可以有效控制振動(dòng)影響。該礦山最終選擇BJQ 型氣體間隔器，將它設(shè)置在孔底處，間隔高度1.5m。

3.3 合理確定傳爆方向

爆破振動(dòng)所產(chǎn)生的地震波在傳爆方向進(jìn)行疊加后會(huì)極大提升振動(dòng)強(qiáng)度。因此前期設(shè)計(jì)的過程中能夠把傳爆方向背靠被保護(hù)物體，和被保護(hù)物體最為接近的炮孔開始起爆，按照從近到遠(yuǎn)的順序依次起爆。最開始起爆的炮孔成功破碎巖石后，能夠阻擋隨后起爆炮孔形成的地震波朝著被保護(hù)建筑物傳播，進(jìn)而達(dá)到降低振動(dòng)強(qiáng)度的目標(biāo)[5]。

3.4 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析

該露天礦山爆破降振作業(yè)選擇便攜式監(jiān)測(cè)儀，主要針對(duì)振點(diǎn)的振速以及單軸最大振動(dòng)頻率，同時(shí)對(duì)收集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施分析研究。該露天礦山爆破作業(yè)時(shí)，一次爆破總藥量為3000kg，最大段藥量750kg，選擇逐孔爆破方法，最大段藥量150kg。分別運(yùn)用上文中三類不同技術(shù)措施的情況下，對(duì)爆破四周多處建筑所處位置的振動(dòng)實(shí)施監(jiān)測(cè)，結(jié)果如下：

運(yùn)用上述技術(shù)措施時(shí)，一次爆破總藥量為3000kg 的情況下，在礦山附近三處建筑物位置所監(jiān)測(cè)到的爆破作業(yè)所形成的最大爆破振動(dòng)速度為2.23，4.78，3.4mm/s，都不超過正常爆破情況下的振動(dòng)速度。而一次爆破總藥量一致時(shí)，和正常爆破所產(chǎn)生的爆破振動(dòng)速度實(shí)施對(duì)比后能夠發(fā)現(xiàn)，選擇逐孔爆破減少最大段藥量后，爆破振動(dòng)顯著減少了30%左右，轉(zhuǎn)變傳爆方向后爆破振動(dòng)減少了20%左右，運(yùn)用空氣間隔器的情況下，爆破振動(dòng)減少了15%左右，靈活運(yùn)用三種技術(shù)方案能夠讓爆破振動(dòng)大幅減少40%左右，可以說取得了非常好的成績(jī)，也實(shí)現(xiàn)了爆破降振目標(biāo)。

4 小結(jié)

總而言之，隨著近年來社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也不斷增加，露天礦山爆破作業(yè)也受到了越來越多的關(guān)注與重視。因?yàn)槁短斓V山爆破作業(yè)所產(chǎn)生的振動(dòng)很可能對(duì)附近建筑物以及礦山正常開采帶來影響，所以本文針對(duì)該問題展開了一番論述。本文主要探討了露天礦山爆破振動(dòng)的相關(guān)影響因素，提出了有效控制礦山爆破振動(dòng)的幾點(diǎn)對(duì)策，最后從實(shí)際案例著手論述了幾種降振技術(shù)措施在露天礦山爆破過程中的實(shí)踐運(yùn)用，并對(duì)實(shí)際降振效果予以監(jiān)測(cè)分析，希望借助于本文的研究能夠真正提高礦山爆破降振效果，促進(jìn)露天礦山開采作業(yè)效率的提升。