露采深孔爆破震動的危害范文

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《冶金經(jīng)濟與管理雜志》2015年第二期

一、可為礦山爆破設計提供依據(jù)

為研究深孔爆破地震效應，應根據(jù)礦區(qū)地形和環(huán)境條件，研究地震波傳播規(guī)律的坡面效應、裂隙效應、建筑物動態(tài)效應，并進行振動強度影響因素試驗，降震措施試驗等，其目的是通過對深孔爆破地震效應進行監(jiān)測與分析，得出既能有效降低爆破振動強度，又能相應提高爆破質量的爆破設計方法，如合理選取微差時間、控制炸藥藥量、選擇逐孔起爆及分區(qū)起爆方法等降震措施，這樣針對每一具體礦區(qū)通過上述工作可為礦區(qū)實施有關爆破規(guī)程及制定爆破制度提供理論依據(jù)。如在牛角山石灰石礦通過試驗研究規(guī)范了各采場不同地段的爆破方案和規(guī)模，并針對距爆區(qū)最近600m以上的建筑物實測振動強度值達到0.1cm/s以上時，即造成玻璃有響聲、人員有明顯震感的現(xiàn)象，以實測數(shù)據(jù)及爆破震動宏觀觀察結果為依據(jù)提出內(nèi)控指標，嚴格控制總藥量和段藥量，并改變了下一臺階的掘溝方向和開采順序，以降低爆破地震波對建筑物的影響。

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藥釋放能量的大小，這可通過選擇炸藥品種、控制炸藥總藥量及最大一段裝藥量，以及優(yōu)化裝藥結構來實現(xiàn)。從牛角山石灰石礦降震試驗觀測結果來看，采用高威力銨梯炸藥比采用低威力銨油炸藥的爆破振動強度大；集中裝藥爆破地震效應大于不耦合裝藥。這是因為空氣介質緩沖了爆轟波的峰值壓力，延長了爆轟壓力對孔壁的作用時間，使緩沖后的炮孔壓力只是炮孔周圍裂隙得以發(fā)展的最小壓力，降震明顯，故在該礦最終邊坡采用光面爆破不耦合裝藥，取得良好效果；地震波強度距爆源近區(qū)與單孔裝藥量有關，中遠區(qū)主要與段藥量有關，故爆源中遠區(qū)每次起爆最大一段藥量為：Qmax=R3(V/K)3/a。合理選取單位炸藥消耗量，過高會產(chǎn)生強烈的振動，過低則會造成巖石破碎不良，大部分能量消耗在振動上。因此，應通過現(xiàn)場試驗確定合理的炸藥單耗，從上述幾點可知合理選擇炸藥品種、控制最大段藥量及總藥量、合理選擇炸藥單耗，以及采用不耦合裝藥等對爆炸源的控制措施可達到降低爆破振動強度的目的。

2.地震波傳播途徑的控制牛角山石灰石礦爆破震動傳播規(guī)律研究結果如下：一是深孔臺階爆破拋擲方向的背向振動強度最大，爆破側面次之，拋擲方向最小；二是露天爆破存在地露波的坡面效應，即下向坡面隨高程的減小而振動強度減小，上向坡面隨高程增大振動強度呈現(xiàn)高程放大作用，當坡度緩15°時不存在振速明顯的放大或減弱作用；三是地震波裂隙效應，即斷裂結構存在隔震效應，預裂縫存在減震效應；四是地震波在緩傾斜巖層中傳播的波道效應，即當?shù)卣鸩▊鞑シ较蚺c巖層走向一致時，地震波順層狀巖石傳播能量損耗少，衰減慢，傳播距離遠，振速較大；五是爆破地震波傳播時巖體中初始應力場的波導效應；六是對地震波傳播途徑應采取控制措施。采取的控制措施如下：根據(jù)需保護建筑物的方向在可能條件下改變掘溝方法和開采順序；山坡露天礦山隨著開采水平的降低，采場境界逐漸靠近建筑物，當轉為凹陷開采時應考慮地震波高程放大的坡面效應；利用地震波的裂隙效應，采用預裂爆破，可達到降低爆破地震強度30%~70%的效果，這在最終邊坡中應用效果良好；地震波在緩傾斜巖層中傳播的波道效應及初始應力場的波導效應的存在也應引起礦山爆破工作者的重視。

3.地震波傳播過程的控制降低露天深孔爆破振動強度地震波傳播過程的控制實質是以分區(qū)爆破為原則，以合理起爆順序和起爆方案為依據(jù)，最大限度地分散齊發(fā)起爆藥包的空間分布，保證爆破后巖石能得到充分松動，消除控制爆破的條件。（1）分區(qū)起爆牛角山石灰石礦深孔爆破降震試驗采用了異步分區(qū)排間起爆、同步分區(qū)V形對稱起爆、同步分區(qū)對角式起爆3種形式。異步分區(qū)排間起爆不改變原有炮孔布置形式，易于操作，且一次爆破量較大，這種爆破比常規(guī)排間爆破地震強度降低35%~47%；同步步區(qū)V形對稱起爆，開辟了多個自由面，能充分利用爆炸能，削弱爆破后沖，在一個自由面（不包括頂部）的情況下，同步分區(qū)V形起爆比常規(guī)排間爆破地震強度降低17%~24%；同步分區(qū)對角式順序起爆抵抗線較小，一次起爆藥量小，降震效果較前兩者好，理論計算比排間爆破地震強度降低45%~60%，實際震動強度為V形起爆的80%。當最大段藥量大于單孔裝藥量的4~6倍時，宜采用同步分區(qū)對角式順序起爆。（2）逐孔起爆近年來，在國外各大礦山的中深孔爆破中，已普遍采用通過地表不同延期雷管的搭配實現(xiàn)“逐孔起爆”的技術。其特點是各個炮孔都能按照爆破設計的延期時間順序起爆，為每個炮孔都準備了最充足的自由面，爆炸應力波反射充分，最大程度地改進了巖石的破碎效果。由于“逐孔起爆”把每個炮孔的起爆時間都按照特定的時間間隔平均分開，因此同時起爆的孔數(shù)明顯減少，同一時間點爆炸的炸藥量降低，從而保證了爆破震動速度的大幅度下降。逐孔爆破方法要求有高精度的導爆管雷管，雷管延期時間十分精確，延時絕對誤差低于1%，雷管段別選擇范圍大，導爆管傳遞速度穩(wěn)定。逐孔起爆技術將是今后中深孔爆破的發(fā)展方向，也是降震方法的發(fā)展方向。（3）合理選取微差間隔時間合理微差間隔時間是指在一定的地質條件、孔網(wǎng)參數(shù)、炸藥類型等條件下，選用最優(yōu)遲發(fā)時間，使地震效應最低、爆破質量好。牛角山石灰石礦合理間隔時間確定的依據(jù)為以先爆孔形成新自由面，后爆的炮孔改善破碎質量，并使震動按規(guī)則干擾或偶然干擾而顯著降低。并且采用了3種方式試驗研究合理的間隔時間：一是單孔多段試驗；二是半經(jīng)驗公式確定間隔時間；三是根據(jù)振動周期選擇間隔時間。綜合3種試驗方法結果，迭加干擾降震的合理微差間隔時間為30~45ms；主相位錯開不干擾降震間隔時間為50~75ms。（4）合理選取爆破參數(shù)除上文所列的炸藥單耗及最大段藥量等參數(shù)以外，還需合理選取超深、孔網(wǎng)參數(shù)及爆破自由面等參數(shù)，防止采用過大的孔深，爆破排數(shù)不宜過多，爆破孔網(wǎng)參數(shù)合理及增加爆破自由面?zhèn)€數(shù)等可消除夾制爆破的條件，從而達到降震的目的。

三、結束語

露天礦山深孔爆破產(chǎn)生的爆破地震效應是爆破有害效應的一種重要形式，礦山企業(yè)應重視爆破地震效應帶來的安全隱患，根據(jù)各礦自身的地形地質及環(huán)境條件，開展深孔爆破地震效應的觀測與分析試驗研究，通過爆炸源控制、山地震波傳播途徑的控制及采取分區(qū)爆破、逐孔起爆、合理選取微差間隔時間及其他爆破參數(shù)等地震波傳播過程的控制措施，不斷減少爆破地震振動強度，降低爆破地震破壞，改善爆破效果。

作者：歐志永單位：廣西壯族自治區(qū)冶金建設公司