利用前期數(shù)據(jù)科學(xué)準(zhǔn)確地對危巖進(jìn)行爆破排險(xiǎn)

蒙少明

摘要：對于以往有過爆破施工的地區(qū)，在進(jìn)行排險(xiǎn)爆破時充分利用以往振動數(shù)據(jù)進(jìn)行分非線性分析，找出此次復(fù)雜環(huán)境下的排險(xiǎn)爆破的科學(xué)依據(jù)。為防止爆破振動，爆破飛石和滾石等不利因素出現(xiàn)提供科學(xué)的依據(jù)。通過合理選擇爆破參數(shù)和孔網(wǎng)參數(shù)，以及開挖防護(hù)溝槽充分保障了整個排險(xiǎn)工作的順利完成。

Abstract： In the area where there has been blasting construction in the past， we make full use of the vibration data in the past to make a non-linear analysis， and find out the scientific basis of the dangerous blasting in the complex environment. In order to prevent blasting vibration， blasting flying rocks and rolling stones and other adverse factors to provide a scientific basis. Through reasonable selection of blasting parameters and hole network parameters， as well as excavation of protective trenches， the smooth completion of the entire risk removal work is fully guaranteed.

關(guān)鍵詞：非線性分析;危巖;復(fù)雜環(huán)境;爆破參數(shù);孔網(wǎng)參數(shù)

Key words： nonlinear analysis;dangerous rock;complex environment;blasting parameters;hole network parameters

中圖分類號：TU751.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）08-0125-03

0 ?引言

生活中的地質(zhì)災(zāi)害有許多種，例如滑坡，山體崩塌等等常見現(xiàn)象。隨著人類活動的日益頻繁和劇烈，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率也在日漸增多。針對不同的災(zāi)害也發(fā)展出了許許多多的方法，比如針對在比較復(fù)雜環(huán)境中的危巖，我們常常采用的方法就是爆破。因?yàn)楸剖┕は鄬τ谄渌夹g(shù)而言對于地形的條件是非常寬松的，而且在復(fù)雜情況下運(yùn)用爆破施工的成本也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他的方法，同時爆破又能夠?qū)⑽r快速徹底的清除掉，對于生產(chǎn)生活而言影響也最小。所以在危巖處理中爆破施工也越來越廣泛。

危巖爆破的目的就是要使危險(xiǎn)消失于萌芽以達(dá)到本質(zhì)安全，從而避免引起不必要的損失和傷害?；诎踩哪康亩M(jìn)行的施工，當(dāng)然必須要保證施工本身不會帶來損失和傷害。因此必須要考慮到爆破可能帶來的不利因素：一是爆破中產(chǎn)生的飛石，滾石;二是爆破振動;三是爆后的炮煙和揚(yáng)塵;四是有時會出現(xiàn)需要多次爆破的情況，需要考慮到清渣時的安全問題;五是需要考慮爆后會不會形成新的災(zāi)害。綜上，必須進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，嚴(yán)謹(jǐn)施工[1-3]。

在本次爆破排險(xiǎn)工作中，考慮到環(huán)境相對復(fù)雜，情況相對急切。遂采用控制爆破技術(shù)在項(xiàng)目開展前對各種可能出現(xiàn)的不利情況進(jìn)行綜合考量，利用礦山開采的爆破測振數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸得出該地區(qū)的K和α值[4]，以便爆破的藥量更精確合理。

1 ?工程概況

1.1 危巖體周邊情況

危巖下方既是礦山道路，危巖南西側(cè)約77m為礦山宿舍區(qū)，東側(cè)、北側(cè)約40m為礦山采場，西側(cè)約100m外有鄉(xiāng)村道路經(jīng)過，危巖四周的水平標(biāo)高均比其低，并且所在位置坡度≥60度。巖性均為石灰?guī)r，由于開采過導(dǎo)致有許多的碎石在危巖周圍容易產(chǎn)生落石，嚴(yán)重影響危巖體下方的安全。

1.2 危巖體的基本情況

危巖體位于南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)雙定鎮(zhèn)興平村建筑石料用灰?guī)r礦在礦區(qū)西南側(cè)山頭，危巖為該山頭+230m標(biāo)高以上部分，危巖高約15m，長約28m，平均寬約15m，危巖體總計(jì)約6300m3，由于本身的風(fēng)化嚴(yán)重加之長期的爆破施工導(dǎo)致現(xiàn)在的危巖體節(jié)理發(fā)育，裂隙發(fā)達(dá)，其中主要裂隙有3組，平均寬度超過20cm貫穿大半個危巖體，并且還有一處小斷層將危巖貫穿。穩(wěn)定性較差可能因?yàn)槭艿秸饎?，暴雨，臺風(fēng)等的影響后產(chǎn)生落石，嚴(yán)重影響了礦區(qū)財(cái)產(chǎn)和工人的生產(chǎn)生活安全，危害性比較大，需要盡快清理。在危巖東側(cè)有唯一的標(biāo)高約為+232m長約13.5m寬2～7m的平臺，可作為施工平臺的平臺。

1.3 工程難點(diǎn)分析

該危巖體位置距離宿舍區(qū)和鄉(xiāng)村道路較近，且其屬于孤峰，高于周圍環(huán)境。本身裂隙和節(jié)理發(fā)育，這就使得爆破施工中對于飛石的控制要十分嚴(yán)格謹(jǐn)慎。同時因?yàn)榈V山要求不能影響其正常的生產(chǎn)生活，因此，此次施工要求“速度快，影響小”。

2 ?方案設(shè)計(jì)

對于本次爆破的要求：

①為確保落石不會對宿舍區(qū)和公路等周邊造成損害;

②確保排險(xiǎn)爆破后不會引發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害;

③要確保周圍的人員和財(cái)產(chǎn)安全;

④不能影響礦山的正常生產(chǎn)和生活。

因此，本次爆破的難度比較大，對于施工方案的選擇，現(xiàn)場的管理和工人施工能力，素質(zhì)都有較高要求。綜合考慮后給出下面的爆破方案：

①為確保周邊安全，在危巖體西側(cè)，南側(cè)山腳均開挖出防護(hù)溝槽，以防止爆破后滾石。

②為防止飛石和振動，充分利用以往該區(qū)進(jìn)行的爆破測振數(shù)據(jù)，精確求解K和α值，采用微差爆破技術(shù)和松動爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制炸藥量。

③考慮最不利情況出現(xiàn)，需要精確布孔，使爆破飛石的產(chǎn)生的方向在可控范圍內(nèi)，飛向無人區(qū)域。

3 ?爆破參數(shù)

3.1 K值和α值的確定

因?yàn)樵摰貐^(qū)是礦山，且長期利用爆破方式開采，故有過去的測振記錄。由于近年來計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)步，呂濤和石永強(qiáng)等人[4]對K值和α值進(jìn)行線性回歸和非線性回歸對比分析后得出非線性回歸更接近實(shí)際情況，數(shù)據(jù)更合理。所以本文采取非線性回歸分析對最近一次該區(qū)域的爆破振動數(shù)據(jù)進(jìn)行分析求解出K和α的值。

在最近一次測振中，四個測點(diǎn)的數(shù)據(jù)如表1。

利用以上數(shù)據(jù)，通過非線性求解軟件1stopt對薩道夫斯基公式進(jìn)行非線性回歸分析，得出K值取175，α值取1.53。

具體運(yùn)算代碼如下：

1. Parameter k，a;

2. Variable R，V;

3. Function V = k*（5.7988899976/R）^a;

4. Data;

5. 110.00 1.93820

6. 240.00 0.80480

7. 310.00 0.25230

8. 370.00 0.21280//Function;

運(yùn)行后得到如下結(jié)果：

均方差（RMSE）：0.137751083300993

殘差平方和（SSE）：0.0759014438023887

相關(guān)系數(shù)（R）：0.980689995879749

相關(guān)系數(shù)之平方（R^2）：0.961752868018621

決定系數(shù)（DC）：0.960881291403583

卡方系數(shù)（Chi-Square）：0.0830891195019004

F統(tǒng)計(jì)（F-Statistic）：50.2915025621724

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》，一般民用建筑的安全允許振動速度為2cm/s，爆區(qū)距離最近民房77m故可求得單段最大藥量為71kg。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果要確保對礦區(qū)建筑無損壞則單段炸藥使用量應(yīng)小于71kg。

3.3 炮孔參數(shù)

3.3.1 炮眼布置

因作業(yè)平臺寬度有限，采用扇形布孔，孔口距離較近，孔底距離較遠(yuǎn)，但孔底距離均應(yīng)控制在3.5m以內(nèi)。

3.3.2 炮眼參數(shù)

炮孔直徑D=90mm

最小抵抗線W=（25～40）D=2.25～3.6m，取3m

炮孔間距a=1～3.5m

炮孔排距b=（0.8～1）a=2.8～3.5m，取3m

炮孔深度根據(jù)炮孔位置的巖石厚度確定，但應(yīng)確?？椎拙嚯x自由面在2.5～3m。

炮孔深度L=4～17.5m。

線裝密度q=4kg/m

堵塞長度L2=2～3.5m，根據(jù)炮孔深度調(diào)整。

裝藥長度L2=2～14m

單孔裝藥量Q=qL=16～56kg。

具體炮孔布置詳見表4。

3.3.3 爆破網(wǎng)路

為確保爆破的安全有效，設(shè)計(jì)由兩邊向中間，由上至下的起爆順序。第一、六列，第二、五列，第三、四列，兩孔為一段。采用數(shù)碼雷管連接，段間延時為25ms。

4 ?爆破安全驗(yàn)算

4.1 爆破振動預(yù)測

最大單段裝藥量62kg，依照薩道夫斯基公式：

據(jù)此可得最大振動速度為1.87cm/s符合要求。

4.2 空氣沖擊波預(yù)測

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》和文獻(xiàn)[5]-[13]取K1值1.2，n值0.7，W根據(jù)上面炮孔布置為3m。計(jì)算得Rf為35.28米，距離最近建筑77m，符合要求。同時根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，淺孔爆破個別飛散物對人員的安全允許距離不小于300m，深孔爆破個別飛散物對人員的安全允許距離不小于200m，但考慮到該工程為排險(xiǎn)爆破，局部位置破碎開裂，為確保安全，人員安全距離應(yīng)大于500m。

5 ?爆破效果

根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行爆破施工，順利完成險(xiǎn)情排除，消除了危巖對于礦山財(cái)產(chǎn)和工人生產(chǎn)生活的安全威脅。在爆破過程中無飛石和滾石損害，飛石情況符合預(yù)期;爆破振動在安全振動范圍內(nèi)，符合預(yù)測值;爆渣利用機(jī)械順利清理。總體來講爆破效果良好，獲得業(yè)主一致贊譽(yù)。

6 ?結(jié)語

在本次排險(xiǎn)爆破中，充分利用了有利條件求得了最佳的薩道夫斯基公式中的K值和α值，使得爆破設(shè)計(jì)更加有據(jù)可依，更加科學(xué)可靠。為以后遇到同樣問題如何最大化利用一切條件打開了思路。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，爆破模擬軟件越加可靠好用，我們要順應(yīng)時代變化充分利用這些有利條件，使得爆破工作更加可靠，安全，高效。這也正是這次工程因?yàn)槭┕ぶ芷诰o而未能夠更加深入的研究探索的地方。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃龍華.控制爆破技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用[J].爆破，2010，27（2）：41-44.

[2]韋愛勇，王成端，肖正學(xué)，等.用深孔控制爆破技術(shù)進(jìn)行危石爆破清除[J].爆破，2006，23（4）：71-73.

[3]陳平，惠鴻斌.開挖爆破地震效應(yīng)觀測及其安全技術(shù)措施探討[J].金屬礦山，2007，37（10）：47-50.

[4]趙桂林，程康，陳莊明.麻武高速大別山隧道出口洞頂危石穩(wěn)定性評價及開挖方案探討[J].爆破，2010，27（3）：45-47.

[5]羅毓，趙昌鑫，艾曉宗.逐孔起爆技術(shù)在新平盤開拓工程中的實(shí)踐[J].中國鉬業(yè)，2007，31（4）：10-12.

[6]熊炎飛，董正才，王辛.爆破飛石飛散距離計(jì)算公式淺析[J].工程爆破，2009，15（3）：31-34.

[7]清泉.王劉.地面與地下工程控制爆破[M].1990.

[8]段代剛，劉峰，張家權(quán).某露天礦復(fù)雜環(huán)境下控制爆破開采技術(shù)研究[J].露天采礦技術(shù)，2007，（4）：31-32.

[9]張志呈.爆破原理與設(shè)計(jì)[M].1992.

[10]宗琦.城市拆除控制爆破中的飛石控制[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，21（5）：598-601.

[11]呂濤，石永強(qiáng)，黃誠，等等.非線性回歸法求解爆破振動速度衰減公式參數(shù)[J].巖土力學(xué)，2007，28（9）：1871-1878.

[12]劉建強(qiáng).韓旺鐵礦控制爆破飛石的探討[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2001（15）：8-10.

[13]任翔，韋愛勇.爆破飛石的控制與防護(hù)[J].采礦技術(shù)，2005，5（1）：80-81.