試論礦山爆破開(kāi)采對(duì)周?chē)貐^(qū)建筑物的影響

袁強(qiáng)勇

摘 要：礦山開(kāi)采普遍采用爆破方式，但是爆破產(chǎn)生的劇烈地震效應(yīng)卻經(jīng)常對(duì)周邊建筑物造成危害。因此，分析爆破震動(dòng)效應(yīng)對(duì)礦山周?chē)ㄖ锏挠绊懸蛩?，可以有效降低爆破產(chǎn)生的破壞，有利于保證礦山生產(chǎn)過(guò)程中的安全。

關(guān)鍵詞：礦山爆破；建筑物；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.093

隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)礦山的開(kāi)采也更多的使用爆破方式，但是，實(shí)施爆破時(shí)炸藥在巖石中產(chǎn)生的巨大能量會(huì)導(dǎo)致劇烈的震動(dòng)效應(yīng)。這種震動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響到礦山周?chē)ㄖ飪?nèi)人們的正常生活和工作，更嚴(yán)重的會(huì)破壞建筑物，從而會(huì)導(dǎo)致礦山周?chē)墓まr(nóng)關(guān)系緊張，阻礙施工。所以，礦山爆破開(kāi)采對(duì)周邊建筑物的危害問(wèn)題引發(fā)各界的高度關(guān)注。

為了更好的防范爆破危害，首先應(yīng)探討爆破對(duì)建筑物的影響因素，從而最大限度地降低爆破對(duì)周?chē)ㄖ锼鶐?lái)的影響，有利于保證礦山生產(chǎn)過(guò)程中的安全。

1 爆破地震效應(yīng)的概念原理

地震波是一種能引起巖石質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)的彈性隨機(jī)波，即炸藥在巖土中發(fā)生爆炸時(shí)，在彈性變形區(qū)所造成的巖石質(zhì)點(diǎn)的波動(dòng)。在炸藥爆炸所釋放的總能量中地震波只占很少的比例，而且所占比例也與巖石的性質(zhì)相關(guān)。地震波的種類(lèi)有體波和面波兩種。體波包括橫波和縱波，其中振幅大、周期長(zhǎng)的是橫波，反之為縱波。面波包括瑞利波和洛夫波，而且只在分界面或巖層表面?zhèn)鞑ァ５w波傳播時(shí)遇到巖層節(jié)理、層理或者地面時(shí)都會(huì)發(fā)生折射或反射。面波在地震中具有更大的破壞影響。

2 爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)對(duì)附件建筑物的影響因素

2.1 地質(zhì)條件

建筑物的牢固程度與地基的地質(zhì)情況密切相關(guān)。因此在對(duì)礦山采取爆破開(kāi)采前應(yīng)對(duì)礦山周邊建筑物的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)。這有利于保證礦山生產(chǎn)過(guò)程中的安全。同時(shí)在新建建筑物前也應(yīng)考慮底部的地質(zhì)條件，選擇較適合的地質(zhì)使新建筑物的基礎(chǔ)更為牢固，從而更大程度上降低爆破帶來(lái)的破壞，提前做好預(yù)防措施。根據(jù)爆破安全距離公式可以得出建筑物的地質(zhì)情況影響爆破安全距離，從而影響爆破地震效應(yīng)。

2.2 建筑物構(gòu)造

不一樣的建筑物構(gòu)造也具有不一樣的承受能力，所能承受的爆破振動(dòng)的強(qiáng)度也不同。建筑物的跨度越大或者高度越高，所受到的爆炸帶來(lái)的振動(dòng)營(yíng)也越大，更可能出現(xiàn)裂縫。如距采礦爆破點(diǎn)不遠(yuǎn)處是一棟三層建筑物，可以測(cè)得第三層的振速比第二層大，第二層比第一層大。因此在新建建筑物時(shí)不僅要考慮地基的地質(zhì)條件還要對(duì)建筑物的跨度和高度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，增強(qiáng)抗震程度。

2.3 距離爆破點(diǎn)的距離——爆心距

爆心距是指建筑物距礦山爆破點(diǎn)的實(shí)際距離。它的數(shù)值越大，爆破所帶來(lái)的能量越小。雖然爆破地震波的主頻往低頻發(fā)展，強(qiáng)度逐漸降低，但是所輻射的頻帶的寬度更廣，能量分布更加分散，可能產(chǎn)生更大的危害。所以在設(shè)計(jì)建筑物前除了考慮地質(zhì)條件和建筑物的結(jié)構(gòu)外，還要測(cè)量爆心距，選擇距離爆破點(diǎn)較為合理的距離，減小受到的爆破振動(dòng)。

2.4 建筑物已經(jīng)受過(guò)的爆破次數(shù)

對(duì)于舊的建筑物來(lái)說(shuō)，已經(jīng)受過(guò)的爆破振動(dòng)次數(shù)會(huì)嚴(yán)重影響此建筑物再次受到爆破振動(dòng)時(shí)的承受能力。例如：兩棟建筑物相距爆破點(diǎn)的距離一樣，構(gòu)造和所處的地質(zhì)條件也相同的情況下，一棟已經(jīng)受到過(guò)50次爆破沖擊的建筑物和另一棟只受過(guò)兩次爆破沖擊的建筑物的損壞程度和對(duì)爆破的承受能力大不相同，如果從兩棟中選擇一棟進(jìn)行居住或改造，理應(yīng)選擇受過(guò)爆破次數(shù)較少的建筑物。

2.5 建筑物受到爆破時(shí)的振動(dòng)次數(shù)

建筑物受到爆破時(shí)的振動(dòng)次數(shù)的不同反映了建筑物所受到的破壞程度的差異。例如跨度大的建筑物在受到爆破振動(dòng)時(shí)，自身也會(huì)發(fā)生振動(dòng)，會(huì)對(duì)建筑物造成二次破壞，可能會(huì)導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)裂縫。因此，需要提前測(cè)算疲勞次數(shù)，才能在建造新建筑物時(shí)進(jìn)行有效防范。疲勞破壞產(chǎn)生的振動(dòng)次數(shù)受爆破次數(shù)、振動(dòng)頻率和波延時(shí)間的影響。因?yàn)楸飘a(chǎn)生的振動(dòng)波形和頻率大小無(wú)明顯規(guī)律，所以選取平均值進(jìn)行計(jì)算。不同的爆破次數(shù)對(duì)于周?chē)ㄖ锏钠茐某潭纫膊煌?/p>

2.6 振動(dòng)波的疊加因素

爆破振動(dòng)波的疊加效應(yīng)也會(huì)影響周?chē)ㄖ锼艿秸駝?dòng)破壞的程度。如今大多礦山開(kāi)采使用微差爆破，通過(guò)減少最大一段的炸藥數(shù)量來(lái)降低振速，但是分段爆破就會(huì)造成許多波彼此疊加的效果。想要達(dá)到最佳的降振效果，必須使波谷與另一波波峰相疊加。反之，如果波峰與波峰相疊加或者波峰與另一波峰的一小部分疊加，都不能達(dá)到最佳效果。因此，爆破前需要測(cè)定出合適的微差時(shí)間，使波谷與波峰疊加，減輕爆破引發(fā)的振動(dòng)對(duì)建筑物的破壞。

2.7 振動(dòng)速度

如今國(guó)際上統(tǒng)一的建筑物破壞的振速臨界點(diǎn)為5cm/s。振速大小可以反映建筑物受到的破壞。振速與爆心距、地質(zhì)條件和最大一段的炸藥量相關(guān)。已經(jīng)建成的建筑物的爆心距和地質(zhì)條件都已經(jīng)確定，可以測(cè)定正常爆破的振動(dòng)規(guī)律，結(jié)合爆破情況，通過(guò)適當(dāng)減少最大一段的炸藥量，來(lái)減輕建筑物受到的振速危害。

2.8 振動(dòng)頻率

爆破地震效應(yīng)對(duì)周?chē)ㄖ锏奈：σ匾舶ㄕ駝?dòng)頻率。相關(guān)研究表明，爆破產(chǎn)生的振動(dòng)頻率普遍在10-30zH之間，根據(jù)波形，可能振速很低時(shí)，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)加速度很大，相應(yīng)的振動(dòng)頻率也較高。根據(jù)相關(guān)資料，建筑物自身具有選擇放大介質(zhì)中傳播的地震波能量的作業(yè)。其中與建筑物自振周期頻率接近的地震波尤其會(huì)被放大，使該波引起更強(qiáng)的振動(dòng)。同時(shí)，爆破會(huì)給建筑物一個(gè)自振源頭使其發(fā)生自振，當(dāng)爆破產(chǎn)生的地震波頻率和建筑物自身的這種自振頻率彼此疊加，周期一致時(shí)，可能產(chǎn)生共振效應(yīng)，從而對(duì)建筑物造成更嚴(yán)重的破壞。如今的技術(shù)還不能對(duì)建筑物的自振頻率進(jìn)行精確的測(cè)量，需要更完善的發(fā)展和研究。

3 結(jié)語(yǔ)

在采用爆破開(kāi)采方式的礦山周?chē)陆ńㄖ飼r(shí)，應(yīng)注意上述七個(gè)爆破對(duì)附近建筑物的影響因素，提前進(jìn)行有效的預(yù)防，并且選擇適當(dāng)?shù)男陆ㄖ锏奈恢煤驮O(shè)計(jì)方案，最大限度地降低爆破所帶來(lái)地震效應(yīng)。同時(shí)，也要持續(xù)探究爆破開(kāi)采對(duì)周?chē)貐^(qū)建筑物的影響，不斷完善爆破技術(shù)，使礦山開(kāi)采更安全，有效保障礦山周?chē)用窬幼“踩?/p>

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