露采深孔爆破震动的危害范文

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《冶金经济与管理杂志》2015年第二期

一、可为矿山爆破设计提供依据

为研究深孔爆破地震效应，应根据矿区地形和环境条件，研究地震波传播规律的坡面效应、裂隙效应、建筑物动态效应，并进行振动强度影响因素试验，降震措施试验等，其目的是通过对深孔爆破地震效应进行监测与分析，得出既能有效降低爆破振动强度，又能相应提高爆破质量的爆破设计方法，如合理选取微差时间、控制炸药药量、选择逐孔起爆及分区起爆方法等降震措施，这样针对每一具体矿区通过上述工作可为矿区实施有关爆破规程及制定爆破制度提供理论依据。如在牛角山石灰石矿通过试验研究规范了各采场不同地段的爆破方案和规模，并针对距爆区最近600m以上的建筑物实测振动强度值达到0.1cm/s以上时，即造成玻璃有响声、人员有明显震感的现象，以实测数据及爆破震动宏观观察结果为依据提出内控指标，严格控制总药量和段药量，并改变了下一台阶的掘沟方向和开采顺序，以降低爆破地震波对建筑物的影响。

二、降震方法

1.爆炸源的控制降震最有效的方法就是降低炸药释放能量的大小，这可通过选择炸药品种、控制炸药总药量及最大一段装药量，以及优化装药结构来实现。从牛角山石灰石矿降震试验观测结果来看，采用高威力铵梯炸药比采用低威力铵油炸药的爆破振动强度大；集中装药爆破地震效应大于不耦合装药。这是因为空气介质缓冲了爆轰波的峰值压力，延长了爆轰压力对孔壁的作用时间，使缓冲后的炮孔压力只是炮孔周围裂隙得以发展的最小压力，降震明显，故在该矿最终边坡采用光面爆破不耦合装药，取得良好效果；地震波强度距爆源近区与单孔装药量有关，中远区主要与段药量有关，故爆源中远区每次起爆最大一段药量为：Qmax=R3(V/K)3/a。合理选取单位炸药消耗量，过高会产生强烈的振动，过低则会造成岩石破碎不良，大部分能量消耗在振动上。因此，应通过现场试验确定合理的炸药单耗，从上述几点可知合理选择炸药品种、控制最大段药量及总药量、合理选择炸药单耗，以及采用不耦合装药等对爆炸源的控制措施可达到降低爆破振动强度的目的。

2.地震波传播途径的控制牛角山石灰石矿爆破震动传播规律研究结果如下：一是深孔台阶爆破抛掷方向的背向振动强度最大，爆破侧面次之，抛掷方向最小；二是露天爆破存在地露波的坡面效应，即下向坡面随高程的减小而振动强度减小，上向坡面随高程增大振动强度呈现高程放大作用，当坡度缓15°时不存在振速明显的放大或减弱作用；三是地震波裂隙效应，即断裂结构存在隔震效应，预裂缝存在减震效应；四是地震波在缓倾斜岩层中传播的波道效应，即当地震波传播方向与岩层走向一致时，地震波顺层状岩石传播能量损耗少，衰减慢，传播距离远，振速较大；五是爆破地震波传播时岩体中初始应力场的波导效应；六是对地震波传播途径应采取控制措施。采取的控制措施如下：根据需保护建筑物的方向在可能条件下改变掘沟方法和开采顺序；山坡露天矿山随着开采水平的降低，采场境界逐渐靠近建筑物，当转为凹陷开采时应考虑地震波高程放大的坡面效应；利用地震波的裂隙效应，采用预裂爆破，可达到降低爆破地震强度30%~70%的效果，这在最终边坡中应用效果良好；地震波在缓倾斜岩层中传播的波道效应及初始应力场的波导效应的存在也应引起矿山爆破工作者的重视。

3.地震波传播过程的控制降低露天深孔爆破振动强度地震波传播过程的控制实质是以分区爆破为原则，以合理起爆顺序和起爆方案为依据，最大限度地分散齐发起爆药包的空间分布，保证爆破后岩石能得到充分松动，消除控制爆破的条件。（1）分区起爆牛角山石灰石矿深孔爆破降震试验采用了异步分区排间起爆、同步分区V形对称起爆、同步分区对角式起爆3种形式。异步分区排间起爆不改变原有炮孔布置形式，易于操作，且一次爆破量较大，这种爆破比常规排间爆破地震强度降低35%~47%；同步步区V形对称起爆，开辟了多个自由面，能充分利用爆炸能，削弱爆破后冲，在一个自由面（不包括顶部）的情况下，同步分区V形起爆比常规排间爆破地震强度降低17%~24%；同步分区对角式顺序起爆抵抗线较小，一次起爆药量小，降震效果较前两者好，理论计算比排间爆破地震强度降低45%~60%，实际震动强度为V形起爆的80%。当最大段药量大于单孔装药量的4~6倍时，宜采用同步分区对角式顺序起爆。（2）逐孔起爆近年来，在国外各大矿山的中深孔爆破中，已普遍采用通过地表不同延期雷管的搭配实现“逐孔起爆”的技术。其特点是各个炮孔都能按照爆破设计的延期时间顺序起爆，为每个炮孔都准备了最充足的自由面，爆炸应力波反射充分，最大程度地改进了岩石的破碎效果。由于“逐孔起爆”把每个炮孔的起爆时间都按照特定的时间间隔平均分开，因此同时起爆的孔数明显减少，同一时间点爆炸的炸药量降低，从而保证了爆破震动速度的大幅度下降。逐孔爆破方法要求有高精度的导爆管雷管，雷管延期时间十分精确，延时绝对误差低于1%，雷管段别选择范围大，导爆管传递速度稳定。逐孔起爆技术将是今后中深孔爆破的发展方向，也是降震方法的发展方向。（3）合理选取微差间隔时间合理微差间隔时间是指在一定的地质条件、孔网参数、炸药类型等条件下，选用最优迟发时间，使地震效应最低、爆破质量好。牛角山石灰石矿合理间隔时间确定的依据为以先爆孔形成新自由面，后爆的炮孔改善破碎质量，并使震动按规则干扰或偶然干扰而显著降低。并且采用了3种方式试验研究合理的间隔时间：一是单孔多段试验；二是半经验公式确定间隔时间；三是根据振动周期选择间隔时间。综合3种试验方法结果，迭加干扰降震的合理微差间隔时间为30~45ms；主相位错开不干扰降震间隔时间为50~75ms。（4）合理选取爆破参数除上文所列的炸药单耗及最大段药量等参数以外，还需合理选取超深、孔网参数及爆破自由面等参数，防止采用过大的孔深，爆破排数不宜过多，爆破孔网参数合理及增加爆破自由面个数等可消除夹制爆破的条件，从而达到降震的目的。

三、结束语

露天矿山深孔爆破产生的爆破地震效应是爆破有害效应的一种重要形式，矿山企业应重视爆破地震效应带来的安全隐患，根据各矿自身的地形地质及环境条件，开展深孔爆破地震效应的观测与分析试验研究，通过爆炸源控制、山地震波传播途径的控制及采取分区爆破、逐孔起爆、合理选取微差间隔时间及其他爆破参数等地震波传播过程的控制措施，不断减少爆破地震振动强度，降低爆破地震破坏，改善爆破效果。

作者：欧志永单位：广西壮族自治区冶金建设公司