芻議礦山爆破開采對(duì)周圍地區(qū)建筑物的影響

黃進(jìn)

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，人類的工程活動(dòng)已經(jīng)廣泛涉及到建筑、交通、水利水電、港口大壩以及礦山領(lǐng)域。在這些工程領(lǐng)域內(nèi)，邊坡穩(wěn)定與否一直是本領(lǐng)域需要解決的關(guān)鍵問題之一。其中路塹邊坡、深基坑邊坡、露天礦山邊坡在工程生產(chǎn)中的穩(wěn)定及開挖過程對(duì)環(huán)境及周圍建筑物的影響已經(jīng)引起了人們的高度重視。而且，對(duì)于邊坡引起的滑坡、泥石流等自然災(zāi)害構(gòu)成的威脅已經(jīng)嚴(yán)重影響到人們的生產(chǎn)生活和生命財(cái)產(chǎn)的安全，這種邊坡的危害和火山、地震被稱為三大地質(zhì)災(zāi)害源。巖土工程師們已經(jīng)將研究的重點(diǎn)課題偏向于邊坡工程的穩(wěn)定性研究領(lǐng)域，同時(shí)兼顧邊坡工程對(duì)周圍居民的生活危害程度。在礦山的開挖中，露天礦的比例顯著增加。而且，露天礦山距城市的距離也不斷露天礦山開采施工時(shí)的爆破震動(dòng)問題、爆破震動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響、礦區(qū)人員安全、礦山開采周圍建筑物的安全，以及爆破震動(dòng)的衰減問題已經(jīng)引起了國內(nèi)外的重點(diǎn)研究，除了研究這些問題的變化規(guī)律，對(duì)爆破技術(shù)的有效控制也有很深的研究，而且根據(jù)研究解決了很多的工程實(shí)際問題。減小。

關(guān)鍵詞：礦山爆破；建筑物；影響因素

1 引文

爆破中存在的問題眾所周知，爆破動(dòng)力影響在礦山中主要是爆破震動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，由于爆破對(duì)邊坡卸載的影響十分突出，所以爆破震動(dòng)對(duì)于計(jì)算邊坡穩(wěn)定性分析不容忽視。而且，爆破還會(huì)引起環(huán)境的破壞。該露天礦離城市較近，所以對(duì)于該工程引起的環(huán)境及周圍建筑物的影響也不容忽視。由于露天礦在生產(chǎn)工程中頻繁的爆破，除了對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，還將會(huì)產(chǎn)生有害的煙塵污染、粉塵污染、震動(dòng)影響以及噪聲等現(xiàn)象。工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：炸藥在爆炸時(shí)，炸藥中的化學(xué)元素在爆炸過程中將會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、二氧化硫等大氣污染物。而且工程爆破還會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵會(huì)是空氣中的總懸浮微粒的濃度增大，而造成塵毒污染，還會(huì)影響空氣的能見度，給附近的城市帶來生活上的不便。同時(shí)，工程爆破的瞬間還會(huì)造成較大的噪聲，形成聲污染。當(dāng)炸藥量較多時(shí)，爆炸產(chǎn)生的沖擊波強(qiáng)度會(huì)增大，嚴(yán)重的可能會(huì)引起周圍建筑物的破壞、甚至使建筑物倒塌。大量的露天礦山工程實(shí)踐還說明：在露天礦開挖過程中的爆破生產(chǎn)引起的最嚴(yán)重的問題就是爆破振動(dòng)。爆破產(chǎn)生的震動(dòng)波，會(huì)使爆破一定范圍內(nèi)的地層產(chǎn)生振動(dòng)，如果控制不當(dāng)，可能會(huì)會(huì)造成邊坡的失穩(wěn)破壞、一定區(qū)域內(nèi)建筑物的倒塌或者人員傷亡。

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

建筑物的牢固程度緊密聯(lián)系著地基的地質(zhì)情況。所以，在對(duì)礦山采取爆破開采前應(yīng)勘測礦山周邊建筑物的地質(zhì)環(huán)境。這對(duì)保證礦山生產(chǎn)過程中的安全非常有利。同時(shí)在新建建筑物前也應(yīng)對(duì)底部的地質(zhì)條件加以考慮，對(duì)較適合的地質(zhì)選擇，從而使新建筑物的基礎(chǔ)更為牢固，從而更大程度上將爆破帶來的破壞降低，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)情況對(duì)爆破安全距離有移動(dòng)性，從而影響爆破地震效應(yīng)。

2.2 建筑物構(gòu)造

建筑物構(gòu)造的不同時(shí)期也具有不同的承受能力，其所能承受的爆破振動(dòng)的強(qiáng)度也是不一樣的。建筑物的跨度越大或者高度越高，其就會(huì)受到越大的爆炸帶來的振動(dòng)營，更可能有裂縫出現(xiàn)。在新建建筑物時(shí)不僅要對(duì)地基的地質(zhì)條件考慮，同時(shí)還要合理設(shè)計(jì)建筑物的跨度和高度，使抗震程度增強(qiáng)。

2.3 距離爆破點(diǎn)的距離——爆心距

所謂的爆心距就是指建筑物距礦山爆破點(diǎn)的實(shí)際距離。它如果數(shù)值越大，那么其爆破所帶來的能量就越小。即便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，能量的分布也更加分散，可能有更大的危害出現(xiàn)。所以在設(shè)計(jì)建筑物前除了對(duì)地質(zhì)條件和建筑物的結(jié)構(gòu)加以考慮，還要對(duì)爆心距測量，選擇距離爆破點(diǎn)較為合理的距離，使受到的爆破振動(dòng)減小。

2.4 建筑物受到爆破時(shí)的振動(dòng)次數(shù)

如果建筑物受到爆破時(shí)的振動(dòng)次數(shù)不一樣，那么其反映的建筑物所受到的破壞程度也是不一樣的。比如跨度大的建筑物在受到爆破振動(dòng)時(shí)，自身也會(huì)有振動(dòng)發(fā)生，從而會(huì)對(duì)建筑物造成二次破壞，可能會(huì)使建筑物出現(xiàn)裂縫。因此，需要對(duì)疲勞次數(shù)提前測算，在建造新建筑物時(shí)才能進(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)波形和頻率大小規(guī)律不明顯，所以選取平均值進(jìn)行計(jì)算。不同的爆破次數(shù)對(duì)于周圍建筑物的破壞程度也不同。

2.5 振動(dòng)波的疊加因素

爆破振動(dòng)波的疊加效應(yīng)也會(huì)對(duì)周圍建筑物所受到振動(dòng)破壞的程度造成影響?，F(xiàn)今有大多礦山開采時(shí)使用微差爆破，通過最大一段的炸藥數(shù)量減少來使振速降低，但是分段爆破就會(huì)導(dǎo)致許多波彼此疊加的效果。想要使最佳的降振效果達(dá)到，就必須使波谷疊加另一波波峰。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，都不能使最佳效果達(dá)到。因此，爆破前需要對(duì)合適的微差時(shí)間測定出來，疊加波谷與波峰，使爆破引發(fā)的振動(dòng)對(duì)建筑物的破壞減輕。

2.6 振動(dòng)速度

如今國際上統(tǒng)一的建筑物破壞的振速臨界點(diǎn)為5cm/s。振速大小可以對(duì)建筑物受到的破壞進(jìn)行反映。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)確定建成的建筑物的爆心距和地質(zhì)條件，可以對(duì)正常爆破的振動(dòng)規(guī)律測定，結(jié)合爆破情況，通過最大一段的炸藥量適當(dāng)減少，來使建筑物受到的振速危害減輕。

2.7 振動(dòng)頻率

爆破地震效應(yīng)對(duì)周圍建筑物的危害要素也包括振動(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)行精確的測量，需要更完善的發(fā)展和研究。

3 結(jié)語

在采用爆破開采方式的礦山周圍新建建筑物時(shí)，應(yīng)對(duì)上述爆破對(duì)附近建筑物的影響因素所考慮，從而提前進(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，使爆破所帶來地震效應(yīng)最大限度地降低。同時(shí)，也要持續(xù)探究爆破開采對(duì)周圍地區(qū)建筑物的影響，使爆破技術(shù)不斷完善，使礦山開采更安全，有效保障礦山周圍居民居住安全。

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