汪文良 王南南

（安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責(zé)任公司）

張莊鐵礦為大型鞍山式沉積變質(zhì)鐵礦床，礦體埋藏在厚146～196 m的第四系覆蓋層之下，屬隱伏礦床。礦山生產(chǎn)規(guī)模為500萬(wàn)t/a，采用大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?，階段高度為85 m，采場(chǎng)寬度為15～20 m，采場(chǎng)長(zhǎng)度為礦體厚度。礦山目前回采-390 m中段（-385～-300 m水平），在-385 m水平布置受礦巷，在受礦巷中施工上向扇形深孔，拉底爆破形成采場(chǎng)底部塹溝；在-300 m水平布置鑿巖巷，在鑿巖巷中施工下向垂直深孔，落礦采用VCR爆破法。

礦區(qū)地表分布有數(shù)個(gè)村莊，其中張莊村位于礦區(qū)工業(yè)場(chǎng)地的西北側(cè)，與1#副井的最短水平距離約75 m，村莊內(nèi)房屋建筑大多數(shù)為磚混結(jié)構(gòu)的一般民用建筑。為降低礦山生產(chǎn)爆破對(duì)村莊的影響，采用薩道夫斯基公式對(duì)爆破振動(dòng)傳播規(guī)律進(jìn)行回歸分析，判斷礦山生產(chǎn)時(shí)，不同爆破規(guī)模和位置對(duì)村莊的影響程度，從而計(jì)算最大單段藥量［1-5］。

1 礦山測(cè)振期間的生產(chǎn)爆破方案

1.1 上向扇形深孔爆破

底部上向扇形孔孔徑為80 mm，最小抵抗線為1.8～2.5 m。按炸藥能在待爆巖體內(nèi)平均分配的原則布孔，采用散裝乳化炸藥耦合裝藥；扇形孔孔底距a=2.1～2.4 m、孔口距b=0.2～0.4 m。起爆時(shí)先起爆中間孔，后起爆邊孔，每排6個(gè)段發(fā)，一般最大單響不超過(guò)220 kg。

1.2 下向垂直深孔爆破

下向垂直深孔孔徑為165 mm，孔深為52 m，每排布置4個(gè)主爆孔和2個(gè)邊孔，排距為3.5 m，邊孔間距為1.5 m。主爆孔裝140 mm藥卷乳化炸藥，邊孔裝70 mm藥卷乳化炸藥，每2個(gè)或3個(gè)藥卷間隔1 m。采用倒臺(tái)階后退式側(cè)向崩礦爆破，每次爆破2排，每排炮孔分2次爆破，第一次爆破25 m，第二次破頂，采用孔間微差起爆方式，相鄰2孔微差間隔時(shí)間為25 ms，一般最大單響藥量不超過(guò)270 kg。

2 測(cè)點(diǎn)布置

爆破振動(dòng)傳播（衰減）規(guī)律與震動(dòng)波傳播途經(jīng)的地質(zhì)條件有關(guān)，根據(jù)監(jiān)測(cè)期間地下采場(chǎng)爆破位置及張莊村民房位置，為了更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)-390 m中段生產(chǎn)爆破振動(dòng)對(duì)張莊村房屋建筑的影響，本次爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)總體以張莊村為中心，沿礦體走向的北線和西、南線布置測(cè)點(diǎn)，使測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)更好地反映爆破振動(dòng)傳播（衰減）規(guī)律。

根據(jù)測(cè)振期間的生產(chǎn)采場(chǎng)位置，采場(chǎng)主要分布在張莊村的北側(cè)和中南側(cè)，因較遠(yuǎn)的爆區(qū)振動(dòng)傳播至民房位置時(shí)振動(dòng)信號(hào)微弱，儀器難以檢測(cè)，因此僅對(duì)民房1 km以內(nèi)的爆區(qū)進(jìn)行測(cè)振，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)線總長(zhǎng)度一般控制在350～600 m。測(cè)點(diǎn)布置在爆區(qū)地表與民房之間（測(cè)線），每次爆破布置測(cè)點(diǎn)4～5個(gè)。根據(jù)采場(chǎng)爆心分布，在單次監(jiān)測(cè)過(guò)程中利用遠(yuǎn)端測(cè)點(diǎn)得到了補(bǔ)充數(shù)據(jù)。按測(cè)振爆破的時(shí)間順序，對(duì)爆區(qū)中心（以BX開(kāi)頭）和測(cè)點(diǎn)（以CD開(kāi)頭）進(jìn)行編號(hào)。礦山與周邊建筑物位置如圖1所示。

3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理及分析

爆破振動(dòng)強(qiáng)度受裝藥量、爆心距、高程差、巖性、爆破方法、穿爆參數(shù)、爆破地形和方向等諸多因素的影響，對(duì)于該礦的生產(chǎn)爆破，與地層巖性相關(guān)的地質(zhì)影響因素以及爆破地震波的衰減系數(shù)在一定范圍內(nèi)基本保持不變或變動(dòng)不大，而藥量、爆心距等因素幾乎每一炮都在變動(dòng)。為確定爆破振動(dòng)傳播規(guī)律，通過(guò)統(tǒng)計(jì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，依據(jù)薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式，采用線性回歸分析方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

3.1 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)

爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)共得到58條監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其中可用于回歸預(yù)測(cè)分析的有效數(shù)據(jù)及波形有52條，按北線和西、南線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)，分別進(jìn)行線性擬合分析，北線和西、南線的數(shù)據(jù)相關(guān)度均大于0.9、F檢驗(yàn)值均大于50，擬合優(yōu)度均大于80%，符合相關(guān)要求。其中北線和西、南線的爆破振動(dòng)測(cè)試原始數(shù)據(jù)（部分展示）見(jiàn)表1和表2。

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3.2 爆破振動(dòng)傳播規(guī)律

基于薩道夫斯基公式，應(yīng)用線性回歸分析法對(duì)52個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，其中北線統(tǒng)計(jì)有效數(shù)據(jù)有18條，西、南線統(tǒng)計(jì)有34條。從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看，所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)其豎向振動(dòng)速度均為最大單向振速，根據(jù)《爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，選擇豎向單向振速進(jìn)行擬合分析。

擬合得出北線的場(chǎng)地系數(shù)K=383.48，衰減系數(shù)α=1.7297，即北線振動(dòng)傳播（衰減）規(guī)律為

式中，V為振動(dòng)速度，m/s；Q為一次起爆最大藥量，kg；R為裝藥中心至目標(biāo)距離，m。

西、南線的場(chǎng)地系數(shù)K=390.91，衰減系數(shù)α=1.621 3。即西、南線振動(dòng)傳播（衰減）規(guī)律為

從擬合得出的爆破振動(dòng)衰減公式中看出，北線和西、南線的場(chǎng)地系數(shù)和衰減系數(shù)基本一致。西、南方向的場(chǎng)地系數(shù)K值較北線略大，說(shuō)明正對(duì)村莊聚居地的正西和偏南方向的采場(chǎng)爆破時(shí)，在一定裝藥量的前提下，近爆區(qū)的質(zhì)點(diǎn)振速相對(duì)較大；西、南線衰減系數(shù)α較小，說(shuō)明正西和偏南方向的采場(chǎng)爆破時(shí)，其振動(dòng)波衰減相對(duì)較小?？傮w而言，相比其它礦山，該礦爆破振動(dòng)沿爆區(qū)至民房方向的傳播特點(diǎn)是場(chǎng)地系數(shù)K值偏大，說(shuō)明在一定的最大段裝藥量的前提下，近爆區(qū)處的質(zhì)點(diǎn)振速幅值相對(duì)較大；衰減系數(shù)α較小，表明振動(dòng)衰減較慢。

3.3 相關(guān)性檢驗(yàn)

對(duì)北線振動(dòng)回歸分析數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，北線回歸計(jì)算的相關(guān)系數(shù)r為0.932 5，顯著程度F檢驗(yàn)值為106.666 4，標(biāo)準(zhǔn)差為0.145 2，說(shuō)明擬合數(shù)據(jù)相關(guān)度高，回歸結(jié)果可靠。

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對(duì)于西、南線振動(dòng)回歸分析數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，西、南線回歸計(jì)算的相關(guān)系數(shù)r為0.903 2，顯著程度F檢驗(yàn)值為141.738 9，標(biāo)準(zhǔn)差為0.234 0，說(shuō)明說(shuō)明擬合數(shù)據(jù)相關(guān)度高，回歸結(jié)果可靠。

3.4 爆破振動(dòng)速度預(yù)測(cè)及分析

根據(jù)礦山實(shí)際生產(chǎn)情況，一般單個(gè)礦房在垂直方向按上、中、下3個(gè)分層進(jìn)行爆破落礦，最上分層為垂直深孔破頂落礦、中間分層為垂直深孔側(cè)崩落礦、下分層為扇形孔落礦形成集礦塹溝。為便于計(jì)算，取各個(gè)分層的中心位置為爆心位置。針對(duì)-390 m中段生產(chǎn)爆破，取礦房上分層爆心標(biāo)高為-315 m，中間分層爆心標(biāo)高為-345 m，下分層的爆心標(biāo)高為-375 m。根據(jù)張莊礦爆破生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)各起爆部位的設(shè)計(jì)裝藥量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表3。

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根據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，扇形孔最大單段藥量為246 kg，垂直深孔最大單段藥量為288 kg。按現(xiàn)狀爆破最大單段裝藥量以及對(duì)應(yīng)的爆心位置，在-390 m中段正常生產(chǎn)時(shí)對(duì)村莊聚居地的振動(dòng)速度進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)測(cè)振期間垂直向最大峰值振速的頻率分布，多在10～50 Hz，對(duì)于張莊村的一般民用建筑，取下限值2.0 cm/s為質(zhì)點(diǎn)安全振速，張莊村地表標(biāo)高統(tǒng)一按+34 m考慮。

針對(duì)北線采場(chǎng)，以距離張莊村聚居地最近的301X礦房為界，二者之間的最短平面距離為139 m，分別對(duì)扇形孔、垂直深孔、切割天井以及擴(kuò)槽孔爆破進(jìn)行振速預(yù)測(cè)，按照各生產(chǎn)工序最大單段藥量進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于張莊村聚居地一般民用建筑而言，其預(yù)測(cè)振動(dòng)速度均不超過(guò)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定。結(jié)果詳見(jiàn)表4。

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針對(duì)西、南線方向采場(chǎng)，以距離張莊村聚居地最近的103X礦房為界，二者之間的最短平面距離為113 m，分別對(duì)扇形孔、垂直深孔、切割天井以及擴(kuò)槽孔爆破進(jìn)行振速預(yù)測(cè)，對(duì)于張莊村聚居地一般民用建筑而言，其預(yù)測(cè)振動(dòng)速度均不超過(guò)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定。結(jié)果詳見(jiàn)表5。

4 結(jié)論

（1）基于薩道夫斯基公式，使用線性回歸法對(duì)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到了適用于該礦地下爆破至村莊聚居地方向的爆破振動(dòng)傳播規(guī)律，通過(guò)相關(guān)性檢驗(yàn)，擬合相關(guān)度高，回歸結(jié)果可靠。

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（2）預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，北線振動(dòng)速度最大為0.38 cm/s、最小為0.16 cm/s；西、南線振動(dòng)速度最大為0.62 cm/s，最小為0.27 cm/s，振動(dòng)速度均不超過(guò)《爆破安全規(guī)程》中對(duì)于一般民用建筑安全允許振速規(guī)定。

（3）考慮農(nóng)村民房建筑結(jié)構(gòu)存在一定的差異性，從安全角度考慮，在后續(xù)生產(chǎn)爆破過(guò)程中，實(shí)際最大單段裝藥量應(yīng)不超過(guò)監(jiān)測(cè)期間的最大段藥量288 kg，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)裝藥連線起爆。