露天礦山爆破振動(dòng)控制技術(shù)分析

李 想

（保利新聯(lián)爆破工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002）

近些年來(lái)，經(jīng)濟(jì)以及科技水平的創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)礦山爆破施工也有了更高的要求，尤其對(duì)露天礦山爆破有了更嚴(yán)格的要求。露天礦山爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)對(duì)周邊的施工人員以及相關(guān)設(shè)備帶來(lái)較大的影響，這不僅會(huì)影響爆破工程的順利進(jìn)行，而且還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，給露天礦山爆破作業(yè)的發(fā)展也帶來(lái)了較大的影響。露天礦山爆破是一項(xiàng)具有很強(qiáng)危險(xiǎn)性的作業(yè)，為了保證施工技術(shù)人員以及周邊環(huán)境的安全，就需要采取有效的爆破振動(dòng)控制技術(shù)和措施，將爆破振動(dòng)影響降至最低，保證施工作業(yè)的安全。而在具體的施工應(yīng)用中，只有不斷地提高爆破施工的安全性，才能保證發(fā)揮出爆破技術(shù)的價(jià)值和作用，以便達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)[1]。

1 露天礦山爆破振動(dòng)產(chǎn)生的原因

礦山領(lǐng)域，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展下也有了多元化和多地形化的發(fā)展趨勢(shì)，尤其是露天礦山的開(kāi)采，給礦山領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的條件和基礎(chǔ)。但是露天礦山在爆破施工過(guò)程中，很容易受到爆破振動(dòng)的影響，從而給周圍的爆破施工人員和環(huán)境的安全帶來(lái)了隱患，為了將爆破振動(dòng)帶來(lái)的影響控制到最小，分析引起露天礦山爆破振動(dòng)的原因是十分有必要的。

1.1 不可控原因

所謂不可控的原因，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在施工中，由于無(wú)法預(yù)測(cè)和控制而引起的影響因素，這些因素對(duì)礦山爆破所產(chǎn)生的影響是無(wú)法進(jìn)行預(yù)估的。目前在露天礦山爆破作業(yè)中，不可控因素主要分為地形原因以及地質(zhì)原因，其中，地形原因與整個(gè)露天爆破區(qū)地面的起伏和平整有一定關(guān)系，地面的起伏以及平整度會(huì)直接影響到爆破振動(dòng)波主頻、幅值以及頻率范圍；地質(zhì)原因則主要指的是爆破位置巖石的風(fēng)化情況等。

1.2 可控原因

顧名思義可控原因指的就是在露天礦山爆破中能夠控制爆破振動(dòng)的原因。通過(guò)使用有效的控制措施，可以減少和避免振動(dòng)的損害，這不僅可以提高露天礦山爆破作業(yè)的施工效率，而且還能將振動(dòng)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行有效控制。露天礦山爆破振動(dòng)的可控原因主要有炸藥單耗、延期時(shí)間、孔網(wǎng)參數(shù)等，其中孔網(wǎng)參數(shù)中的炮孔直徑會(huì)受到臺(tái)階高度、巖石破碎程度等因素的影響。所以在具體的施工過(guò)程中，相關(guān)的技術(shù)工作人員就需要合理的控制炮孔的直徑，并對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行有效的控制，除此之外，還需要結(jié)合實(shí)際的施工情況，合理的控制炸藥單耗量。

1.3 不可控與可控原因產(chǎn)生的具體影響

1.3.1 炸藥類型產(chǎn)生的影響

炸藥的屬性與介質(zhì)中振動(dòng)波的衰弱有著密切聯(lián)系，在爆破中如果炸藥所引起的振動(dòng)波壓力大且高于巖石本身抗壓能力的10倍以上時(shí)，爆破地震波就會(huì)有大量的消耗，就會(huì)使得振動(dòng)波迅速衰弱。實(shí)踐表明，當(dāng)炸藥波阻抗值接近巖體的波阻抗值，爆炸能量越大，則爆破振動(dòng)越大。所以在具體的爆破作業(yè)期間，如果對(duì)爆破振動(dòng)有明確的要求，就需要選擇使用與巖體波阻抗值有較大差值的炸藥。

1.3.2 炮孔直徑產(chǎn)生的影響

炮孔直徑對(duì)爆破振動(dòng)強(qiáng)度也有較大的影響，即使爆破藥量相同，爆破振動(dòng)也會(huì)隨著場(chǎng)地系數(shù)以及衰減指數(shù)的變化而變化。根據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，炮孔直徑以及測(cè)點(diǎn)的爆心距是直接影響爆破振動(dòng)強(qiáng)度的重要因素。小孔徑爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的衰弱速度與大孔徑相比明顯更加快，炮孔直徑越大，則振動(dòng)強(qiáng)度也會(huì)隨之增大，振動(dòng)強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度與藥量的比例也有一定的關(guān)系，也會(huì)隨著藥量的減少而增加爆破強(qiáng)度。

1.3.3 爆破段數(shù)產(chǎn)生的影響

爆破段數(shù)是影響地震波延時(shí)長(zhǎng)度和微差時(shí)間的重要因素。選擇合理的微差延期時(shí)間，不同時(shí)間段產(chǎn)生的地震波也會(huì)按照先后順序在時(shí)間以及空間角度上錯(cuò)開(kāi)，所以從這個(gè)角度來(lái)看，這也是控制振動(dòng)效應(yīng)幅值的有效手段，而且經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，微差爆破與普通爆破相比，可以有效減少30%-50%的振速。此外，爆破振動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境也有很大的關(guān)系，地質(zhì)越硬，幅值也會(huì)越低。

1.3.4 最小抵抗線產(chǎn)生的影響

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，最小抵抗線越小，炸藥爆炸能的釋放時(shí)間就會(huì)縮短，同時(shí)地震波能量也會(huì)相對(duì)減少，地震強(qiáng)度也會(huì)隨之減弱。按照應(yīng)力波傳播理論來(lái)看，當(dāng)最小抵抗線越小，爆炸所產(chǎn)生的能量就會(huì)在抵抗線小的一面逐漸形成破碎帶，從而不斷的轉(zhuǎn)化成為空氣沖擊波，也就是地震波減弱的關(guān)鍵原因[2]。

1.3.5 起爆方式產(chǎn)生的影響

起爆方式對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度的影響是比較大的，在保證其他條件相同時(shí)，不同的起爆方式也會(huì)產(chǎn)生不同的振動(dòng)強(qiáng)度。而主要原因就是不同起爆方式能夠利用自由面的減振作用也有不同，這樣一來(lái)巖石在破碎和拋擲中就會(huì)向自由面消耗較大能量，就會(huì)在一定程度上減少振動(dòng)強(qiáng)度。根據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)得出，齊發(fā)爆破的振動(dòng)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較小的，而微差爆破的振動(dòng)頻率是比較高的。一旦起爆網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了變化，爆破振動(dòng)頻率特性也會(huì)有所變化。

1.3.6 阻尼產(chǎn)生的影響

阻尼就是指爆破地震波傳播中所產(chǎn)生的阻力，阻尼會(huì)使地震波振幅逐漸減小，直到為0。在露天礦山開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，爆破振動(dòng)在內(nèi)部介質(zhì)中進(jìn)行傳播時(shí)，也會(huì)有不同的內(nèi)部摩擦出現(xiàn)，而這種摩擦就會(huì)在一定程度上消耗振動(dòng)所需的能量，再加上振動(dòng)本身在傳播中就會(huì)有一定的能量消耗，所以爆破振動(dòng)的振幅也會(huì)減小。

2 露天礦山爆破振動(dòng)控制技術(shù)

2.1 合理設(shè)計(jì)爆破延期時(shí)間和裝藥方式

在露天礦山爆破作業(yè)期間，會(huì)受到爆破振動(dòng)的影響，從而影響了爆破的效率，嚴(yán)重情況下甚至還會(huì)威脅到工作人員的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。而經(jīng)過(guò)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)得出，爆破振動(dòng)出現(xiàn)的主要原因就是在裝藥期間所選擇的分段時(shí)間不合理，從而出現(xiàn)了振動(dòng)的情況。所以在進(jìn)行露天礦產(chǎn)爆破工作中，技術(shù)人員就需要對(duì)爆破延期時(shí)間以及方法進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)：首先，技術(shù)人員需要全面的剖析露天礦山爆破的實(shí)際現(xiàn)狀，并全面的掌握爆破位置的地質(zhì)和地形等因素；其次，在正式工作中需要聯(lián)合考察內(nèi)容，對(duì)裝藥長(zhǎng)度以及裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和控制，來(lái)減少振動(dòng)所產(chǎn)生的影響；最后，技術(shù)人員需要發(fā)揮出裝藥方式以及分段間隔時(shí)間的作用，來(lái)縮減裝藥長(zhǎng)度和降振的效果，也能避免出現(xiàn)大塊率情況，可以有效的提高露天礦山爆破的工作效率[3]。

2.2 控制一次爆破總藥量

在爆破作業(yè)中，周圍的工作人員以及爆破設(shè)備除了會(huì)受到振動(dòng)幅值的影響外，也會(huì)受到振動(dòng)頻率的影響。從頻率的角度來(lái)看，一次性爆破總藥量越大，振動(dòng)波傳播的距離就會(huì)更加遠(yuǎn)，而產(chǎn)生的振動(dòng)頻率也會(huì)越低，對(duì)周圍人員以及設(shè)備的影響也會(huì)越大，所以要想有效的控制和減少爆破振動(dòng)的影響，就必須要控制好一次爆破的總藥量，來(lái)減少振動(dòng)波疊加所帶來(lái)的不良影響。

2.3 選擇科學(xué)合理的爆破方法

對(duì)露天礦山爆破來(lái)說(shuō)，由于爆破位置具有一定的復(fù)雜性，而且爆破的任務(wù)也有所不同，所以就需要選擇不同的爆破方法，保證可以更好的滿足爆破工作的實(shí)際需求。目前最常用的爆破方法為深孔大直徑炮孔爆破法，該方法能夠在一定程度上減少爆破的成本，但是其在應(yīng)用中也會(huì)產(chǎn)生較大的爆破振動(dòng)，這種方法適合大規(guī)模礦山的爆破，但是對(duì)于敏感活躍的區(qū)域，就會(huì)影響到礦山的生產(chǎn)效率，甚至比較容易引起安全事故。所以在選擇爆破方法的過(guò)程中，除了關(guān)注爆破方法的優(yōu)點(diǎn)外，也需要掌握其應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)的缺陷，工作人員需要考慮到爆破實(shí)際位置的需求，選擇最合理的爆破方法，這樣才能有效的減少爆破振動(dòng)所帶來(lái)的影響，才能真正的促進(jìn)礦山生產(chǎn)效率的提升[4]。

2.4 選擇專業(yè)的技術(shù)工作人員

露天礦山爆破本就是一項(xiàng)具有一定技術(shù)性和專業(yè)性的工作，要想提高工作效率，就需要有專業(yè)的技術(shù)人員做保障，所以爆破作業(yè)單位就需要選擇高素質(zhì)專業(yè)的工作人員，保證工作人員具有很豐富的工作經(jīng)驗(yàn)以及較高的技術(shù)技能。在正式施工前，還需要對(duì)工作人員進(jìn)行全方位的檢查，保證工作人員在滿足一定標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)場(chǎng)工作，這是保證工作效率的重要因素，來(lái)避免出現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)不足而引起的操作不到位問(wèn)題的發(fā)生，避免出現(xiàn)振動(dòng)情況，而且也能保證施工人員的生命以及財(cái)產(chǎn)安全。

2.5 開(kāi)創(chuàng)自由面和空間

在進(jìn)行爆破工作中，自由面越多，爆破的順序也會(huì)更加的通暢，而且炸藥單耗量也會(huì)減少，爆破的工作效率也會(huì)更高，但是如果自由面過(guò)多，也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)波出現(xiàn)迅速縮減的情況，同時(shí)振動(dòng)值也會(huì)發(fā)生變化。所以在實(shí)際的工作中，要想提高減振的效果，就需要積極合理的開(kāi)創(chuàng)自由面和空間，來(lái)有效的控制和減少振動(dòng)所產(chǎn)生的不良影響[5]。

2.6 振動(dòng)阻斷措施

為了減少振動(dòng)對(duì)爆破周圍建筑以及人員、設(shè)備的影響，就可以采取合理的阻斷措施，來(lái)隔斷振動(dòng)波的傳播，從而將振動(dòng)的影響控制到最低，一般來(lái)說(shuō)常用的阻斷措施有四種：利用自然破碎層以及人造預(yù)裂縫、打造雙排密集減震孔、防止孔內(nèi)耦合裝藥以及使用預(yù)裂爆破。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，爆破工程是露天礦山開(kāi)采中的重要內(nèi)容，但是在爆破中也會(huì)產(chǎn)生爆破振動(dòng)，給周圍人員以及設(shè)備等帶來(lái)影響，為了提高爆破的效率，就需要采取有效的措施和技術(shù)來(lái)控制振動(dòng)的影響，實(shí)現(xiàn)減振的目標(biāo)，從而為露天礦山爆破項(xiàng)目的發(fā)展提供重要保證。