露天鐵礦爆破振動監(jiān)測與安全分析

劉志 張吉 閆永富

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭 014080）

露天鐵礦爆破振動監(jiān)測與安全分析

劉志 張吉 閆永富

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭 014080）

露天鐵礦爆破產(chǎn)生的振動導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性失穩(wěn)，針對露天鐵礦爆破開展振動監(jiān)測，對保障爆破安全具有重要意義。在同一次爆破中，爆破振動速度的垂直向分量并非總是最大，因此在評價爆破振動破壞時，不能僅僅將爆破振動速度的垂直分量作為評判標(biāo)準(zhǔn)，而要將構(gòu)筑物所處位置的振動速度分量最大值納入選擇范圍。本文對露天鐵礦爆破振動監(jiān)測和安全進(jìn)行簡單分析。

露天鐵礦 礦區(qū)爆破 爆破振動 振動監(jiān)測 爆破安全

1　引言

在露天鐵礦爆破過程中，由于開采區(qū)域距離周邊居民居住區(qū)越來越近，如何確保爆破安全成為鐵礦爆破的重要課題。爆破產(chǎn)生的地震動改變結(jié)構(gòu)滲透性，容易損壞建筑物，同時會造成塊體失穩(wěn)。露天鐵礦礦區(qū)屬于地表開采，礦帶底層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖性直接決定上層建筑安全。為確保爆破作業(yè)安全，必須要實施爆破振動監(jiān)測，保障爆破區(qū)人員財產(chǎn)安全。

2　露天鐵礦爆破振動監(jiān)測與安全

對于露天鐵礦實現(xiàn)爆破過程中的爆破振動監(jiān)測，首先要制定合理的監(jiān)測方案。制定的監(jiān)測方案必須要結(jié)合爆破產(chǎn)生的振動效應(yīng)來開展設(shè)計。在露天鐵礦爆破過程中，開展振動監(jiān)測主要包括兩個方面：首先要對爆破作業(yè)過程中的重點防護(hù)對象實施全過程監(jiān)測，利用檢測數(shù)據(jù)來對重點防護(hù)對象的安全狀況進(jìn)行評價，同時也為可能產(chǎn)生的賠償或可能面臨的訴訟提供科學(xué)數(shù)據(jù)依據(jù)。第二，要結(jié)合重大爆破工程中的現(xiàn)場施工條件，開展小型實爆試驗，通過開展實爆試驗，掌握和深入了解爆破產(chǎn)生的振動波特性、對建筑物的影響和振動波傳播規(guī)律。比如測定現(xiàn)場爆破條件下的K值和a值，測試項目和取得的測試數(shù)據(jù)用以指導(dǎo)爆破設(shè)計方案和參數(shù)選擇，也是對設(shè)計進(jìn)行安全評估的重要依據(jù)［1］。如測試是為了研究爆破振動波的衰減規(guī)律，或為了求算該類型巖石條件下的K值和a值，則應(yīng)沿爆源中心的徑向布置一條或幾條測線，由于爆破振動波的強(qiáng)度隨距離的增加按指數(shù)規(guī)律衰減，為了處理數(shù)據(jù)時測點在坐標(biāo)上均勾分布，測點的距離分布也應(yīng)按照近密遠(yuǎn)疏對數(shù)關(guān)系布置，一條觀測線上的測點，一般不能少于5個，每一測點一般宜布置豎直向、水平徑向和水平切向三個方向的傳感器［2］；在監(jiān)測或測試時，一些必須取得數(shù)據(jù)的重要測點，應(yīng)布置重復(fù)點。在不同的地貌、地質(zhì)和地形條件下，監(jiān)測點的布置也應(yīng)區(qū)別對待，對于復(fù)雜地質(zhì)條件下監(jiān)測點的布置，應(yīng)采用多臺監(jiān)測儀器，以便把握該地形條件下，巖質(zhì)體的響應(yīng)特征。在布置測點時，還要考慮到傳感器和測振儀的安全，防止巖石堆積體或個別飛石將測點覆蓋或使儀器損壞，必要時可采取一些保護(hù)措施［3］。

通過直觀分析，可以得到信號的基本特征量，如質(zhì)點振速峰值，主振頻率等。爆破振動響應(yīng)信號屬于隨機(jī)信號，在記錄到的波形曲線上，其頻率、幅值都是隨時間不規(guī)則變化的。數(shù)據(jù)處理和信號分析就是去偽存真的過程，實際監(jiān)測到的爆破振動波形，往往很不規(guī)則，會出現(xiàn)多峰值，多頻段的信號特征［4］。

有研究表明，垂直向的爆破振動速度的衰減較慢，其在近區(qū)數(shù)值較小，遠(yuǎn)區(qū)數(shù)值較大；水平徑向的衰減速度最快，其爆破振動數(shù)值最??；水平切向爆破震動速度的衰減居中，但其K值最大，說明其在近區(qū)爆破振動速度最大，隨著距離的增加其爆破振動速度的值將小于垂直向爆破振動的數(shù)值［5］。因此在評價爆破振動產(chǎn)生的破壞時，不應(yīng)單一選取爆破振動速度的垂直分量作為評判標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到露天鐵礦的周邊環(huán)境，在爆破安全因素中主要考慮爆破振動速度，爆破振動速度是爆破地震強(qiáng)度的一個重要參數(shù)，根據(jù)周邊環(huán)境準(zhǔn)確地計算和控制好爆破振動速度對指導(dǎo)爆破作業(yè)有重要意義，同時也是避免人身事故、民事糾紛、提高礦山效益的重要因素［6］。

根據(jù)力學(xué)的作用原理，在地質(zhì)地形條件相似、巖性一致、爆破參數(shù)相同的條件下，相對于爆源不同方向（爆破抵抗線后沖方向、側(cè)向、正前方）振動衰減規(guī)律也是不盡相同的，地震作用最強(qiáng)烈的方向是最小抵抗線w的后方，側(cè)向的地震作用居中，最小抵抗線方向最小，然而最小抵抗現(xiàn)方向又是主拋方向，從減振和控制飛石危害考慮，一般應(yīng)該使被保護(hù)的對象位于最小抵抗線的兩側(cè)位置［7］。采用高精度雷管可以實現(xiàn)每孔都單獨起爆的目的，從而消除幾個炮孔重疊起爆的可能性，實施毫秒延期逐孔起爆技術(shù)實施爆破，將單段藥量控制在了最小值，有效的降低了爆破產(chǎn)生的振動，減少了地面和地面建筑物的震動和晃動，避免了爆破震動對居民生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的影響［8］。

3　結(jié)語

通過試驗表明，同一次爆破中，爆破振動速度的垂直向分量不一定總是最大，在評價爆破振動產(chǎn)生的破壞時，不應(yīng)單一選取爆破振動速度的垂直分量作為評判標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)選擇建構(gòu)筑物所處位置振動速度分量中的最大值。爆破工程屬于安全性較差的項目，必須要高度重視其安全性，在待爆破區(qū)域設(shè)置安全警戒線，并要做好安全防護(hù)工作，每次爆破都要檢查炮眼數(shù)目、電雷管、連接線和起爆器連接等，并要嚴(yán)格管理使用的炸藥和未使用的炸藥，切勿亂放或丟失。若發(fā)現(xiàn)有險情需要及時上報制定處理方案，統(tǒng)一爆破、統(tǒng)一指揮。

［1］陶鐵軍，池恩安，趙明生，等.露天鐵礦分區(qū)爆破振動監(jiān)測與安全分析［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012（12）：179-183.

［2］吳春平，史曉鵬，吳永剛，等.西石門鐵礦爆破振動衰減規(guī)律研究［J］.工程爆破，2012（3）：21-24.

［3］張世雄，胡建華，陽生權(quán)，等.地下工程爆破振動監(jiān)測與分析［J］.爆破，2001（2）：49-52.

［4］徐煒，藺朝暉，王志成，等.大紅山鐵礦主采空區(qū)強(qiáng)制爆破振動監(jiān)測［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2012（12）：84-86.

［5］吳春平，余斌，孫忠銘，等.西石門鐵礦爆破減振試驗研究［J］.工程爆破，2012（3）：57-60，80.

［6］鄭峰.爆破地震效應(yīng)影響因素的研究及工程應(yīng)用［D］.武漢科技大學(xué)，2007.

［7］張遠(yuǎn)，呂淑然.下店子銅鐵礦爆破振動對周邊環(huán)境影響的監(jiān)測與分析［J］.有色金屬（礦山部分），2015（3）：77-81

［8］宋光明，陳壽如，史秀志，等.露天礦邊坡爆破振動監(jiān)測與評價方法的研究［J］.有色金屬（礦山部分），2000（4）：24-27.

劉志（1980—），男，內(nèi)蒙古包頭人，安全員，現(xiàn)就職于內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤礦業(yè)分公司。