露天礦山爆破振動效應(yīng)產(chǎn)生的危害及預(yù)防

王忠

摘 要：本文從爆破振動的破壞途徑與方式入手，簡要分析了爆破振動危害機理，提出了減小爆破振動危害的措施。通過遵義恒聚礦山爆破實例，驗證了減小爆破振動危害的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：爆破振動；原理；危害；措施

在工程爆破中，利用炸藥可達到各種工程目的，如礦山開采、土石方爆破開挖、控制爆破、定向爆破等。隨著爆破工程技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們越來越多地關(guān)注爆破振動對爆區(qū)周邊環(huán)境及建筑物造成的不利影響，矛盾越發(fā)突出。長期以來，國內(nèi)外研究人員對爆破振動的相關(guān)問題進行了大量的實踐的研究。

1.爆破振動的破壞途徑與方式

1）振動破壞：振動破壞取決于爆破振動的特性和建筑物的抗震性能，建筑物受到振動的影響主要表現(xiàn)為墻皮剝落、墻壁龜裂、地板裂縫、基礎(chǔ)變形或下沉倒塌。

2）非振動破壞：主要是指與地基狀況相關(guān)的建筑物的破壞，由于爆破振動的影響，在一定的場地條件下，可能會導(dǎo)致地基土液化，承載力大幅下降，使軟弱地基下的基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降和開裂。

2.爆破振動危害機制分析

爆破地震波包括體積波和表面波，其中體積波由縱波和橫波組成，表面波主要是瑞利波（R波），爆破過程中造成振動破壞的主要原因是面波的作用。大量資料表明，爆破振動的強度與質(zhì)點振速大小相關(guān)，且振速與巖土性質(zhì)有較穩(wěn)定的關(guān)系，質(zhì)點振動速度和振動波所攜帶的能量及所產(chǎn)生的地應(yīng)力相關(guān)聯(lián)并和結(jié)構(gòu)物的內(nèi)應(yīng)力建立關(guān)系，所以一般采用質(zhì)點振動速度峰值作為衡量爆破振動強度的大小指標。

1）如果把介質(zhì)質(zhì)點振動看作是簡諧運動，其振動速度為：

V=2PAf

式中：V-質(zhì)點振動速度m/s；

A-質(zhì)點振動幅值m；

f-質(zhì)點振動頻率HZ；

2）極限條件下應(yīng)力與質(zhì)點振動速度的關(guān)系為：

Rn=EV1/C

式中：Rn-爆破振動在結(jié)構(gòu)體上產(chǎn)生的最大應(yīng)力MPa；

V1-質(zhì)點峰值振動速度m/s；

E-結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生的應(yīng)變；

C-爆破振動波的傳播速度m/s；

3.爆破振動的安全判據(jù)

按照爆破安全規(guī)程（GB6722-2003）規(guī)定：評價各種爆破對不同類型建（構(gòu)）筑屋和其他保護對象的振動影響，應(yīng)采用不同的安全判據(jù)和標準。地面建筑物的爆破振動判據(jù)，采用保護對象所在地質(zhì)點峰值振動速度安全允許標準，在選取建筑物安全允許振速時，應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。

4.爆破振動監(jiān)測

利用爆破振動監(jiān)測儀，對爆區(qū)周邊建筑物進行爆破振動監(jiān)測，估算開挖爆破最大允許裝藥量與安全距離，為確定爆破施工方案與爆破參數(shù)提供依據(jù)。

5.爆破振動危害的預(yù)防措施

1）采用微差爆破，確定最大一段裝藥量；

2）選取合理的爆破參數(shù)；

3）選取恰當(dāng)?shù)难b藥結(jié)構(gòu)；

4）調(diào)整爆破的傳爆方向；

5）充分利用地形地質(zhì)條件，如深溝、斷層、河流等，形成隔震帶；

6.工程實例

由成都中材建設(shè)工程公司承擔(dān)的遵義恒聚水泥有限公司大坡礦區(qū)石灰石開采工程，礦區(qū)地層為二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）、上統(tǒng)龍?zhí)督M+長興組（P3l+c），三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1y）、茅草鋪組（T1m）及零星分布的第四系（Q）。

由于歷史原因，礦區(qū)爆破作業(yè)范圍內(nèi)不足200m有70多戶村民及原廢舊水泥廠未搬遷，每次爆破，個別村民到爆破區(qū)域阻擾施工，給生產(chǎn)爆破帶來很大隱患。

為防止爆破振動民房，針對礦山現(xiàn)有狀況，項目部對爆破區(qū)域周圍村莊民房進行檢測評估，該村最差民房為舊磚瓦房，測得建筑物地基質(zhì)點振動速度為0.56（cm/s）。

根據(jù)爆破振動安全標準，對房屋結(jié)構(gòu)進行地震危害估算最大一段裝藥量：

V=K（Q1/3/R）a

Q=（（V/K）1/aR）3=（（0.56/150）1/2.98）3=215kg

v---建筑物地基質(zhì)點振動速度（cm/s）

K---與地質(zhì)有關(guān)介質(zhì)系數(shù)（巖石中為30---70、土壤中為200），取150。

Q---炸藥量‘齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量（kg）

R---爆點至被保護物的距離98（m）

a---爆破振動衰減指數(shù)（近距離為2，較遠為1.5，遠距離為1）

確定好安全距離及最大一段裝藥量后，進行孔網(wǎng)參數(shù)及孔深設(shè)計，根據(jù)礦山實際情況，采用中深孔爆破多排孔微差爆破：

（1）爆破參數(shù)：采用臺階爆破，臺階高度10m，炮孔直徑110mm，炮孔傾角850，孔深12m，主炮孔孔距4m，排距3m，單孔裝藥量45-60kg（散裝炸藥），堵塞長度3.5-4.5m。

（2）起爆網(wǎng)絡(luò)：爆破采用導(dǎo)爆管非電毫秒起爆網(wǎng)絡(luò)，孔外微差，每三個孔一組，5段導(dǎo)爆管雷管起爆，每段微差時間為110mm，最大單響藥量為180kg。爆破網(wǎng)絡(luò)見圖。

爆破前，我們邀請了部分村民一起見證爆破振動影響，測點布置在距離爆破區(qū)最近的建筑物和村民反映較大的區(qū)域，由近至遠呈一條直線布設(shè)，利用爆破振動儀在村民的民房墻壁上、基礎(chǔ)等部位布設(shè)測點。在爆破過程中，對爆破周圍民房進行了爆破振動監(jiān)測，監(jiān)測平均值為0，32m/s。其振動影響相當(dāng)于汽車從村民房屋前經(jīng)過所產(chǎn)生的影響，保證了爆破振動對周邊環(huán)境影響最小。

7.結(jié)語

通過對遵義恒聚水泥有限公司礦山爆破振動監(jiān)測，實施的爆破方案對爆破振動安全控制是可行的。露天礦山雖具有開采工藝簡單，開采成本低等優(yōu)點，但由于礦區(qū)周邊環(huán)境復(fù)雜，不同礦山有其不同的特點，企業(yè)在追求經(jīng)濟效益的同時，必須牢牢把握安全這一紅線，建立完善的露天采石場安全生產(chǎn)長效機制，認真對待每一次爆破，優(yōu)化爆破參數(shù)，達到安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益雙贏的目的。

參考文獻

[1] 爆破安全規(guī)程（GB6722-2003）；

[2] 趙京林、李永剛著.爆破振動的危害性與防治措施.現(xiàn)代礦業(yè)，2010.2

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