某采場(chǎng)大規(guī)模爆破施工振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析

周志剛 盛曉雅 洪國(guó)敏

(包鋼集團(tuán)礦山研究院)

某采場(chǎng)爆區(qū)位于東采場(chǎng)北幫1536段30#～37#線，設(shè)計(jì)穿孔長(zhǎng)度630 m，平均厚度70 m；上盤高程為1 547～1 549.3 m，西高東低，平均高程為1 547.6 m；下盤預(yù)計(jì)高程為1 536 m，平均段高11.61 m。爆區(qū)采用牙10/牙14雙鉆機(jī)聯(lián)合作業(yè)方式進(jìn)行穿孔，于2018年3月15日開始穿孔作業(yè)，4月17日穿孔成區(qū)，共計(jì)用時(shí)34 d，穿孔745個(gè)，完成穿孔米道10 010 m。爆區(qū)總爆破量173萬t，其中礦石11.2萬t，巖石161.8萬t，使用炸藥412 t，平均單耗238 g/t，平均延米爆破量173 t/m。爆破區(qū)域環(huán)境一般，爆區(qū)中心位置與采場(chǎng)北側(cè)排土場(chǎng)的水平距離約370 m，爆區(qū)北側(cè)邊坡垂直高度約80 m。本研究對(duì)該區(qū)爆破方案進(jìn)行分析，并進(jìn)一步討論爆破作業(yè)對(duì)采場(chǎng)邊坡的影響。

1 爆破方案

爆區(qū)爆破作業(yè)采用三角形布孔方式[1-3]，區(qū)內(nèi)巖性較復(fù)雜，設(shè)計(jì)孔網(wǎng)參數(shù)為11 m×6 m，穿孔深度為13～15 m，平均超深2.4 m，在爆區(qū)靠東側(cè)區(qū)域，巖性出現(xiàn)明顯變化，該處含有少量混合礦，設(shè)計(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)為10 m×6 m。由于爆區(qū)規(guī)模較大，且爆區(qū)后側(cè)已揭露的臺(tái)階巖性為碳質(zhì)板巖，相較其他部位來說較不穩(wěn)定。為減少單次起爆的最大藥量，有效降低爆破振動(dòng)，確保采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定，爆區(qū)設(shè)計(jì)采用高精度逐孔起爆技術(shù)進(jìn)行爆破。該區(qū)爆破采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，初步設(shè)計(jì)為：①孔深13 m區(qū)域底部裝藥650 kg，填塞高度6.5 m；②孔深15 m區(qū)域底部裝藥800 kg，填塞高度7 m；③孔深16 m區(qū)域底部裝藥950 kg，填塞高度6.5 m(圖1)。

圖1 爆區(qū)裝藥結(jié)構(gòu)示意

2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析

本研究選擇由TCS-B3型三軸振動(dòng)速度傳感器、低噪聲屏蔽信號(hào)電纜和TC-4850N型無線網(wǎng)絡(luò)測(cè)振儀組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)爆區(qū)爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示，測(cè)點(diǎn)參數(shù)見表1。

圖2 測(cè)點(diǎn)布置位置

測(cè)點(diǎn)編號(hào)儀器編號(hào)傳感器編號(hào)測(cè)點(diǎn)與爆區(qū)中心的距離/m傳感器位置坐標(biāo)/mXYZ1#TM1601019333002925180112 378.30745 216.4401 599.0682#TM1601019336002885290112 377.21244 998.0071 586.9923#TM1601019335002988345112 291.65245 557.9851 611.9554#TM1601018303002875420112 326.84145 626.4011 621.837

爆破振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)于2018年4月19日進(jìn)行，共監(jiān)測(cè)了1炮次。此次爆破地震波的主要參數(shù)取值為：質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為1.018 9～2.736 9 cm/s；主頻率為8.4～20.5 Hz；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)持續(xù)時(shí)間為 0.848 2～2.744 4 s。監(jiān)測(cè)表明：①在距離爆心180 m處(1#測(cè)點(diǎn))監(jiān)測(cè)到的地面質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為1.018 9～1.672 2 cm/s，實(shí)測(cè)最大質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為1.672 2 cm/s，主頻率為11.7 Hz；②在距離爆心290 m處(2#測(cè)點(diǎn))監(jiān)測(cè)到的地面質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為2.361 9～2.709 7 cm/s，實(shí)測(cè)最大質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為2.709 7 cm/s，主頻率為17.9 Hz；③在距離爆心345 m測(cè)點(diǎn)處(3#測(cè)點(diǎn))監(jiān)測(cè)到的地面質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為1.418 7～2.736 9 cm/s，實(shí)測(cè)最大質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為2.736 9 7 cm/s，主頻率為11.1 Hz；④距離爆心420 m處(4#測(cè)點(diǎn))監(jiān)測(cè)到的地面質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為1.276 3～1.552 0 m/s，實(shí)測(cè)最大質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為1.552 0 cm/s，主頻率為9.9 Hz。上述所有測(cè)點(diǎn)的峰值振動(dòng)速度均小于安全允許振速8.0 cm/s[4]，故可以認(rèn)為東采場(chǎng)1536段大規(guī)模爆破施工不會(huì)對(duì)邊坡造成損壞性影響(如坡體開裂、坡面原有裂隙擴(kuò)張、延伸及出現(xiàn)新裂縫等)；所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的主頻率為8.4～20.5 Hz，爆破振動(dòng)頻率大于邊坡固有頻率(邊坡的固有頻率一般小于3 Hz)，爆破振動(dòng)不可能與邊坡發(fā)生共振，因而邊坡也就不會(huì)因共振而出現(xiàn)裂縫。

根據(jù)礦區(qū)難爆區(qū)和易爆區(qū)的爆破振動(dòng)測(cè)試結(jié)果，通過薩道夫斯基公式對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸計(jì)算，得出K、α的值。該公式可表示為[4-7]

式中，V為質(zhì)點(diǎn)爆破振動(dòng)速度峰值，cm/s；K為與爆破場(chǎng)地地質(zhì)、爆破方法等因素有關(guān)的系數(shù)，難爆破區(qū)取122.084，易爆區(qū)取170.672；α為與地質(zhì)條件有關(guān)的地震波衰減指數(shù)，難爆區(qū)取1.403，易爆區(qū)取1.462；Q為與V相對(duì)應(yīng)的最大一段起爆藥量，kg；R為測(cè)點(diǎn)與爆心的直線距離，m。

本研究爆區(qū)屬易爆區(qū)，Q=800 kg，K=170.762，α=1.462，各測(cè)點(diǎn)爆破振動(dòng)速度峰值計(jì)算結(jié)果見表2。分析表2可知：盡管本研究計(jì)算出的測(cè)點(diǎn)爆破振動(dòng)速度峰值與實(shí)測(cè)值有一定的出入，但均小于《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)[4]對(duì)一般民用建筑物規(guī)定的安全允許振速(8.0～12 cm/s)，表明本研究爆破作業(yè)不會(huì)對(duì)爆區(qū)周邊邊坡及建(構(gòu))筑物造成影響。

表2 各測(cè)點(diǎn)處的爆破振動(dòng)速度峰值

3 結(jié) 語

通過對(duì)某采區(qū)大規(guī)模爆破施工過程中的爆破振動(dòng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，討論了爆區(qū)作業(yè)對(duì)礦區(qū)邊坡及周邊建筑物的影響。結(jié)果表明：爆區(qū)所有測(cè)點(diǎn)的峰值振動(dòng)速度均小于安全允許振速8.0cm/s，爆破振動(dòng)主頻率最小為8.4Hz，最大為20.5Hz，爆破振動(dòng)不會(huì)對(duì)周圍邊坡及建(構(gòu))筑物產(chǎn)生破壞。