井下中深孔爆破震動(dòng)測(cè)試與分析

米繼武，李永輝，李向東

(1.河北崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河北 崇禮縣 076350；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

井下中深孔爆破震動(dòng)測(cè)試與分析

米繼武1，李永輝2，李向東2

(1.河北崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河北 崇禮縣 076350；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

東坪金礦井下中深孔爆破產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)地表建筑物會(huì)產(chǎn)生一定的破壞，造成礦區(qū)與附近村民的矛盾。為了避免爆破對(duì)地表建構(gòu)筑物產(chǎn)生的破壞，進(jìn)行了爆破震動(dòng)測(cè)試，在礦區(qū)附近6個(gè)影響較大的地方布置測(cè)點(diǎn)，采用TDTS380型振動(dòng)測(cè)儀記錄中深孔爆破的數(shù)據(jù)，并對(duì)爆破結(jié)果進(jìn)行分析，得到東坪金礦的爆破震動(dòng)規(guī)律及最大單響藥量。

爆破震動(dòng)規(guī)律；單響藥量；監(jiān)測(cè)點(diǎn)

東坪金礦開采已有20多年的歷史，礦山開采過程中未對(duì)空區(qū)進(jìn)行處理，礦體回采后留下了大量的采空區(qū)。據(jù)2008年7月不完全統(tǒng)計(jì)，該礦區(qū)主要生產(chǎn)中段空區(qū)總體積約為130萬m3。按2500 d/t的生產(chǎn)能力，每年將新增30萬m3的空區(qū)。原有的老空區(qū)與新形成的空區(qū)由于未處理，空區(qū)冒落嚴(yán)重，部分采場(chǎng)連通，將形成大規(guī)模空區(qū)群，給二步驟礦柱回采帶來很多安全隱患。同時(shí)東坪礦體離地表民房、學(xué)校、礦區(qū)本身的建筑物較近，井下中深孔爆破產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)地表建筑物及地表村莊房屋會(huì)產(chǎn)生一定的破壞，造成村民與礦山之間的矛盾。因此為了避免爆破對(duì)地表建構(gòu)物產(chǎn)生破壞，需要進(jìn)行爆破震動(dòng)測(cè)試，分析東坪金礦的爆破震動(dòng)規(guī)律及最大單響藥量。

1 測(cè)試方案

為了測(cè)定井下中深孔爆破對(duì)建構(gòu)筑物的影響，根據(jù)前期井下爆破對(duì)地表影響，在學(xué)校、居民住所、南山井口、空壓機(jī)房旁、公路旁、東坪村河邊6個(gè)主要影響較大的地方進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試點(diǎn)主要符合：

(1) 受爆破震動(dòng)影響較大，同時(shí)幾處地方均沒有建筑回填料，有利于地震波的傳遞；

(2) 穩(wěn)固的基礎(chǔ)施工方便；

(3) 建筑物振動(dòng)測(cè)量能反映建筑物、構(gòu)筑物整體振動(dòng)和易破壞的部位。

2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

本次測(cè)試選用TDTS3850型振動(dòng)測(cè)試儀，該儀器具有抗振動(dòng)、抗電磁干擾、低噪聲、高可靠等特性。在中深孔爆破期間，測(cè)試儀自動(dòng)觸發(fā)、采集和存貯數(shù)據(jù)，為后期數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。見圖1。

圖1 TDTS3850型振動(dòng)測(cè)試儀

通過生石膏漿將傳感器固定在被測(cè)物基座上，待石膏凝固后開始測(cè)試。將測(cè)試垂直、水平、徑向水平3個(gè)不同方向的傳感器安裝在一起，圍繞爆心形成一個(gè)三維直角坐標(biāo)系?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試連線見圖2。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)地震波監(jiān)測(cè)傳感器連接圖

儀器完成采集數(shù)據(jù)后需要將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，使用轉(zhuǎn)接器時(shí)需要注意軟件只能識(shí)別COM1和COM2兩組接口，如果轉(zhuǎn)接器轉(zhuǎn)接出來的COM接口不是這兩組時(shí)需要手動(dòng)設(shè)置。

3 結(jié)果分析

目前礦區(qū)主要在1204 m、1264 m中段進(jìn)行生產(chǎn)，中深孔爆破量較多，在這兩個(gè)中段中深孔爆破時(shí)在地表6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，一共測(cè)得26組數(shù)據(jù)。中深孔爆破采用國(guó)產(chǎn)非電導(dǎo)爆管起爆，由于國(guó)產(chǎn)雷管每個(gè)段別間隔時(shí)間為30～175 ms。因此，單段雷管爆破進(jìn)行了6次地震波測(cè)試，多段雷管微差爆破進(jìn)行了10次測(cè)試。通過對(duì)爆破的震動(dòng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析得出:

(1) 最大爆破震動(dòng)速度由最大單響藥量決定，在最大單響藥量為530 kg時(shí)，測(cè)點(diǎn)的振速只有0.45 cm/s，遠(yuǎn)少于爆破安全規(guī)程的值；

(2) 不同起爆順序產(chǎn)生的地震動(dòng)波沒有發(fā)生疊加;

(3) 爆破振動(dòng)各方向主頻率在14～35 Hz；

(4) 爆破震動(dòng)波的衰減時(shí)間約為60～90 ms。

爆破地震波的結(jié)果表明，只要控制最大單響藥量，可以適當(dāng)放寬總藥量的限制，不會(huì)對(duì)礦區(qū)地表建筑物、構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞。

(1) 最大單段藥量的確定。根據(jù)薩道夫斯基公式變換得到安全生產(chǎn)的極限單段藥量的計(jì)算公式，見式(1)。

(1)

爆破震動(dòng)對(duì)東坪村的影響振速在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許下，計(jì)算得中深孔最大段藥量Q= 650 kg。

(2) 頻譜分析。從測(cè)試得到的數(shù)據(jù)表明：同一次爆破，不同方向的主振頻率數(shù)據(jù)有較大的差異，對(duì)構(gòu)筑物破壞最大的是徑向、切向振幅。爆破振動(dòng)的主頻在12.8～34.8 Hz之間，頻帶較窄，爆破震動(dòng)規(guī)定土坯房、磚房結(jié)構(gòu)允許振速分別為0.7～1.2 cm/s、2.3～2.8 cm/s。通過多次爆破震動(dòng)測(cè)試表明井下中深孔爆破不會(huì)對(duì)東坪村地表建筑物及構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞。

根據(jù)爆破波形圖(見圖3)分析，中深孔爆破，震動(dòng)波的衰減時(shí)間約為60～90 ms；總藥量1200 kg，最大單段響藥量307 kg，爆心距測(cè)點(diǎn)直線距離183 m，測(cè)得振速0.703 cm/s。

圖3 測(cè)試的爆破振動(dòng)波形圖

4 結(jié) 論

通過不同巖性爆破震動(dòng)測(cè)試得出：爆破震動(dòng)速度由最大單響藥量決定;不同段別的爆破震動(dòng)波沒有發(fā)生疊加;爆破振動(dòng)各方向主頻率在14～35 Hz；爆破震動(dòng)波的衰減時(shí)間約為60～90 ms，區(qū)域爆破震動(dòng)波的衰減時(shí)間約為70～100 ms；最大單響藥量為650 kg不會(huì)對(duì)地表建筑造成破壞。

[1]周科平,李 魁,鄧紅衛(wèi),等.云錫多金屬礦中深孔爆破振動(dòng)速度衰減規(guī)律研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2011(03)：101￣102，125.

[2]李是良,邱進(jìn)芬,李必紅,等.中深孔爆破震動(dòng)效應(yīng)對(duì)鄰近建筑物的影響與安全控制[J],采礦技術(shù).2011(05)：183￣185.

[3]王四海,陳春紅.對(duì)爆破振動(dòng)速度影響因素的探討[J].科學(xué)之友,2011(22).

[4]黃鐵平,王春華,彭樂平,等.某石灰?guī)r地下礦山中深孔爆破震動(dòng)測(cè)試與分析[J].南方金屬,2011(04).

2014￣10￣31)

米繼武(1970-)，男，河北沽源縣人，工程師，從事礦山開采工作，Email：244930872@qq.com。