吳會(huì)明

（山東金嶺礦業(yè)股份有限公司侯莊礦，山東 淄博 255000）

1 深孔爆破技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

1.1 能有效提高礦山安全生產(chǎn)水平

深孔爆破技術(shù)在礦山中的應(yīng)用，可以有效提高礦山的安全生產(chǎn)。深孔爆破與傳統(tǒng)爆破相比，優(yōu)化了鉆孔深度和直徑。鉆孔深度和直徑對(duì)整個(gè)爆破過(guò)程的精確控制具有重要作用。在保證圍巖穩(wěn)定的前提下，深孔爆破能有效地解決多孔分步爆破問(wèn)題，從根本上提高開采安全性。

1.2 能有效防止安全事故的發(fā)生

受地質(zhì)、地形等因素的影響，在開采過(guò)程中容易發(fā)生爆破事故。導(dǎo)致落石沖擊等一系列安全問(wèn)題的發(fā)生，給整個(gè)開采活動(dòng)帶來(lái)很大的不確定性。深孔爆破技術(shù)在很大程度上改善了這一狀況。特別是深孔爆破采取分段爆破開采的方式，杜絕了塌方等安全事故的發(fā)生，對(duì)爆破人員形成了良好的安全防護(hù)。

1.3 實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源高度整合，提高經(jīng)濟(jì)效益

深孔爆破技術(shù)能有效優(yōu)化生產(chǎn)開采條件，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的高度整合。擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高礦山企業(yè)整體生產(chǎn)能力，確保經(jīng)濟(jì)效益，在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更多的優(yōu)勢(shì)。深孔爆破技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響不大，實(shí)現(xiàn)了礦山經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有效結(jié)合。

2 深孔爆破地震波綜述

2.1 爆破地震波的形成

炸藥在土壤和巖石介質(zhì)中釋放的部分能量以波的形式向外傳播，形成爆破地震波。巖體中爆破產(chǎn)生的波在距爆源不同距離處具有不同的性質(zhì)。在爆炸源附近產(chǎn)生高強(qiáng)的不連續(xù)應(yīng)力波。在遠(yuǎn)爆區(qū)，由于強(qiáng)度弱化和邊界條件的影響，應(yīng)力波轉(zhuǎn)化為彈性地震波，包括在介質(zhì)中傳播的體波和沿地面?zhèn)鞑サ拿娌?。在爆破過(guò)程中，體波作用是巖體破裂的主要原因，面波作用是爆破沖擊波破壞的主要原因。

2.2 描述爆破地震波的基本參數(shù)

爆破地震波的特征一般用三個(gè)基本參數(shù)來(lái)表示：振幅、頻率和持續(xù)時(shí)間。地震波的振幅在整個(gè)波形中是不同的，它隨時(shí)間而變化。地震中最大振幅是反映地震波特征的主要參數(shù)，其振幅較大，作用時(shí)間較長(zhǎng)。這是振動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志。地震波具有明顯的瞬態(tài)振動(dòng)特性，是一種寬頻域的隨機(jī)信號(hào)，其頻率特性可用頻譜分析來(lái)描述。爆破地震波的持續(xù)時(shí)間是指從開始振動(dòng)到測(cè)點(diǎn)完全停止的時(shí)間。它反映了振動(dòng)衰減的速率。

3 深孔爆破技術(shù)在礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用過(guò)程

3.1 前置打孔作業(yè)

實(shí)際鉆孔布置應(yīng)符合間距設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，合理避免巖體破碎。為保證爆破的成功率，應(yīng)選擇延時(shí)明顯的區(qū)域和遠(yuǎn)離鉆孔的巖性過(guò)渡區(qū)。同時(shí)，還應(yīng)注意阻力線過(guò)小引起的孔距過(guò)小問(wèn)題和超標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置引起的鉆進(jìn)問(wèn)題。綜上所述，應(yīng)根據(jù)安全防護(hù)要求、所需有效鉆孔數(shù)量和工作面條件，然后確定潛在需求。在采礦作業(yè)施工中，可選擇垂直深孔或傾斜深孔。前者應(yīng)用廣泛，但施工難度大，但能有效降低爆破成本。后者施工成本低，但鉆井時(shí)間長(zhǎng)，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，作業(yè)成本高。一般來(lái)說(shuō)，垂直深孔是較好的開采選擇。

3.2 爆破作業(yè)

深孔爆破是指鉆孔作業(yè)后從裝藥到爆破施工的全過(guò)程。合理的藥量既要保證單次爆破的質(zhì)量，又要將爆破的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。同時(shí)，造價(jià)要控制在合理范圍內(nèi)，不能超過(guò)需求限額。爆破效果的選擇應(yīng)根據(jù)巖石開挖場(chǎng)地的穩(wěn)固性和炸藥的特性來(lái)確定。在爆破過(guò)程中應(yīng)當(dāng)充分考慮爆破過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)基本爆破效果下的裝藥量上限，進(jìn)一步控制裝藥量。但應(yīng)注意單次爆破的效率，避免重復(fù)爆破。

4 爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境的影響因素

4.1 振動(dòng)速度

振動(dòng)速度是描述建筑物爆破振動(dòng)破壞的重要標(biāo)志。目前普遍認(rèn)為，建筑物破壞的臨界振動(dòng)速度為5cm/s，振動(dòng)速度與地質(zhì)位置有一定關(guān)系。在最長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，一旦建筑物建成并確定其地質(zhì)位置，就可以通過(guò)正常生產(chǎn)爆破測(cè)量其振型。這樣可以根據(jù)實(shí)際情況減少爆炸荷載的最大周期，減少振動(dòng)對(duì)建筑物的破壞。

4.2 振動(dòng)頻率

爆破地震效應(yīng)對(duì)周圍建筑物的破壞因素還包括振動(dòng)頻率。從波形上看，當(dāng)振動(dòng)速度很低時(shí)，相應(yīng)的振動(dòng)加速度很大，相應(yīng)的振動(dòng)頻率也很高。根據(jù)相關(guān)資料，建筑物本身具有放大介質(zhì)傳遞地震波能量的功能。當(dāng)爆破產(chǎn)生的地震波頻率與建筑物的固有頻率疊加且周期相同時(shí)，可能發(fā)生共振效應(yīng)，對(duì)建筑物造成更嚴(yán)重的破壞。目前的技術(shù)無(wú)法精確測(cè)量建筑物的固有頻率，這就需要更為復(fù)雜的開發(fā)和研究。

5 爆破振動(dòng)測(cè)試與測(cè)點(diǎn)布置

5.1 爆破振動(dòng)試驗(yàn)的基本原理

目前，非電量電測(cè)系統(tǒng)主要用于爆破地震測(cè)量，由傳感器、中間轉(zhuǎn)換器和記錄裝置三部分組成。其中傳感器是將被測(cè)的非電物理量按一定規(guī)則轉(zhuǎn)換成電量的裝置。原始數(shù)據(jù)的采集是實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的的關(guān)鍵設(shè)備。而傳感器的輸出信號(hào)一般較弱，為了便于顯示和記錄，往往需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。由于它是將傳感器的輸出能量轉(zhuǎn)換成便于顯示、記錄和處理的電路。記錄裝置的作用是將信號(hào)轉(zhuǎn)換成人類感官可接受的形式，便于觀察、分析和保存。

5.2 測(cè)點(diǎn)的布置

振動(dòng)觀測(cè)的主要目的之一是了解地下采礦爆破產(chǎn)生的地震波對(duì)高邊坡及地下巷道圍巖穩(wěn)定性的影響。為了正確反映被測(cè)信號(hào)，除了傳感器本身的性能指標(biāo)外，傳感器的安裝和定位也非常重要。為了可靠地記錄爆破振動(dòng)或結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，傳感器必須與測(cè)點(diǎn)表面牢固結(jié)合。否則，爆破震動(dòng)往往會(huì)使傳感器松動(dòng)和滑動(dòng)，導(dǎo)致信號(hào)完全失真。

6 地下采礦爆破振動(dòng)對(duì)地面環(huán)境的影響的監(jiān)測(cè)與分析

6.1 地下采礦爆破震動(dòng)對(duì)地表環(huán)境影響監(jiān)測(cè)

為了研究地下采礦爆破震動(dòng)對(duì)地表環(huán)境的影響，需要大量的高科技信息技術(shù)設(shè)備。首先，利用垂直速度傳感器來(lái)檢測(cè)礦山爆破震動(dòng)的頻率和強(qiáng)度是十分必要的。然后，將爆破振動(dòng)記錄儀與垂直速度傳感器連接，放置在測(cè)點(diǎn)附近，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集和保存。爆破振動(dòng)記錄儀能獨(dú)立采集信息，操作簡(jiǎn)單方便。然后將爆破震動(dòng)記錄儀與計(jì)算機(jī)相連，并將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送給地面分析員。用于監(jiān)測(cè)地下采礦爆破震動(dòng)對(duì)地表環(huán)境影響的相關(guān)儀器包括打印機(jī)和相關(guān)數(shù)據(jù)分析軟件。它們的使用可以使監(jiān)測(cè)工作更快更有效。

6.2 地下開采爆破震動(dòng)對(duì)地表環(huán)境影響監(jiān)測(cè)方案

為了監(jiān)測(cè)地下采礦爆破震動(dòng)對(duì)地面環(huán)境的影響，需要在地下采礦爆破的某些部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后設(shè)置傳感器接收爆破強(qiáng)度和震動(dòng)速度的信號(hào)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)可設(shè)在地表結(jié)構(gòu)密集的地區(qū)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)與地表的距離適中，既不太遠(yuǎn)，也不太近，一般以90m～100m為宜。利用爆破振動(dòng)記錄儀可以對(duì)爆破顆粒的振動(dòng)速度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。儀器能自動(dòng)記錄振動(dòng)強(qiáng)度、頻率等相關(guān)數(shù)據(jù)。爆破振動(dòng)記錄儀記錄的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在硬盤中，然后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將爆破振動(dòng)的詳細(xì)信息傳送給爆破振動(dòng)分析技術(shù)人員。

6.3 地下開采爆破震動(dòng)對(duì)地表環(huán)境影響監(jiān)測(cè)分析方法

地下爆破震動(dòng)對(duì)地面環(huán)境影響很大，相關(guān)單位應(yīng)做好監(jiān)測(cè)分析工作，掌握爆破震動(dòng)對(duì)地面環(huán)境影響的識(shí)別方法。首先，對(duì)地下開采爆破震動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。爆破震動(dòng)的最大強(qiáng)度雖然不能代表地表環(huán)境的影響，但在很大程度上反映了地表環(huán)境受到的最大影響。

7 控制地下采礦爆破振動(dòng)對(duì)地面環(huán)境影響的措施

7.1 合理選擇炸藥

為了控制礦山爆破震動(dòng)對(duì)地面環(huán)境的影響，應(yīng)根據(jù)施工需要和安全因素，合理選擇地下礦山爆破的炸藥種類。一般來(lái)說(shuō)，爆破速度越快，爆破震動(dòng)越大。炸藥的選擇還應(yīng)考慮地震波傳播介質(zhì)的因素，以保證炸藥的選擇與高傳播介質(zhì)的波阻抗相匹配。以確保最大的能源消耗和傳播媒介。只有選擇合適的炸藥才能保證對(duì)地面環(huán)境的影響最小。

7.2 科學(xué)控制炸藥裝藥

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，爆破量越大，產(chǎn)生的能量越多，爆破震動(dòng)對(duì)地面環(huán)境的影響越大。但是，如果炸藥的數(shù)量不夠，就不能達(dá)到開采的目的。因此，科學(xué)地控制炸藥的爆炸量是十分必要的。一要充分調(diào)查爆破現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理確定炸藥用量。

8 結(jié)語(yǔ)

爆破能極大地提高生產(chǎn)效率，在工程領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。雖然帶來(lái)了明顯的社會(huì)效益，但是也出現(xiàn)了許多問(wèn)題。如飛石、噪聲、地面震動(dòng)等，尤其是爆破的地震效應(yīng)對(duì)周圍建筑物構(gòu)成極大的威脅。如果爆破強(qiáng)度控制不當(dāng)，爆破震動(dòng)過(guò)大，將對(duì)地面環(huán)境的完整性和建筑物的安全使用造成很大威脅。因此，相關(guān)地下采礦爆破施工人員必須做好爆破震動(dòng)對(duì)地面環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)和分析，盡量減少爆破對(duì)地震的影響，有效保護(hù)礦山周邊居民的生命安全。