大宁煤矿风井爆破掘进的振动监测及分析研究

孙艳军，付金强

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001）

大宁煤矿风井爆破掘进的振动监测及分析研究

孙艳军1，付金强2

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001）

以大宁煤矿风井爆破掘进为研究对象，对爆破掘进产生的地震波进行了监测和分析，采用萨道夫斯基公式确定其传播衰减规律，并结合实际情况控制其爆破影响，以保地面建筑物（构筑物）的安全。

爆破掘进；衰减规律；控制技术

本文以山西亚美大宁煤矿风井爆破掘进为研究对象，防止爆破地震波对电视信号传输和设备造成影响，要对爆破地震波进行全程监测，并对振动监测方法及控制技术进行这项研究工作。

1 工程概况

大宁煤矿井田面积38.8 km2，煤炭地质储量2.33亿t，可采储量1.81亿t。年产400万t。为了扩大产量，现新建回风井和进风井各一个，半径7.9m。表1和图1为此次掘进的爆破施工方案和炮眼分布简图。

表1 爆破掘进施工方案

2 爆破振动监测

2.1 监测的仪器和方法

采用四川拓普测控科技有限公司的UBOX-5016爆破振动智能监测仪及其配套的拾振器、计算机、打印机等所组成的测试系统，见图2。

2.2 监测点布置

根据阳城电视转播站与进风井、回风井的位置及距离，在建筑物地面及每层楼房共设置8个监测点（其中井口距电视转播站之间设置4个监测点，建筑物地面设置2个监测点，楼房2层和楼顶各设置1个监测点）。

图1 炮眼分布简图

图2 爆破振动测试系统

2.3 监测结果

回风井和进风井都用钻眼法爆破施工，并用全程监测，获得数据36组，部分数据见表2。

3 振动监测回归分析

3.1 回归数学模型

目前为止，国内外预测爆破振动强度主要是萨道夫斯基的经验公式，我国在爆破振动安全距离与质点振动计算方面也采用该公式［1］：

表2 爆破振动监测的部分结果

式中：V为爆破振动速度，cm/s；R为爆破地震波危险半径；K为与地震波传播地段的介质性质及距离有关的系数；α为爆破性质系数；Q为最大单响装药量，kg。

已有研究表明[2]，式（1）中考虑了传播介质条件、炸药量、爆心距测点的距离等主要因素；忽略了高差距离、爆破振动主频等因素，某些特定条件下，这些因素也会影响爆破振动速度。在质点振动预测公式中增加高差影响系数，要对式（1）重新拟合，并修正为：

式中：β为高差影响系数；H为爆心距测点的高程差，m；L为爆心至测点的水平距离，m；其他符号意义同前。

3.2 回归结果及分析

将仪器测得的数据进行回归分析[3]时，方法为最小二乘法，由此求得：K=87.11，α=1.341，β=0.314。于是获得考虑了高差距离影响的爆破振动经验公式为：

从监测数据反馈的信息看出,爆破振动数据的95%都在 0.5 cm/s以下，符合（GB6722-86）《爆破安全规程》关于中心控制器设备质点振动速度不超过0.5cm/s的要求。爆破振动的监测可有效控制质点振动速度，可较好指导以后的爆破作业。

4 结束语

（1）通过监测数据显示，合理选择各排炮孔间的爆破时差，不仅能使爆破主震频率远离被保护建（构）筑物的自震频率，且地震波不会产生重叠，从而降低了震动的强度。（2）通过现场试验，研究了斜井爆破掘进的地表震动特征及其规律。（3）通过施工监测采集的数据分析表明，垂直振动起主导作用，垂直振速大于水平振速，并可看出振动波是直达波。（4）从监测数据看出，高差会对质点振动速度起一定的放大作用，但也不是无限制放大，达到一定的高差时振动速度也会衰减。

[1]中华人民共和国国家标准批准发布公报2003年第12号（总第60号）.（GB6722-2003）爆破安全规程[s].[2] 陈庆，王宏图，胡国忠，等.隧道开挖施工的爆破振动监测与控制技术[J].岩土力学,2005（6）:954-957.

[3] 杨大地.实用数值分析[M].重庆：重庆大学出版社，2004.

Abstract:The blasting tunneling in air shaft of Yamei Daning mine is studied.The seismic wave caused by the blasting tunneling is monitored and analyzed.The study uses Sadaovsky Formula to determine the transmit attenuation and to control the blasting effect combined with the real situation in order to guarantee the surface building safety.

Key words:blasting tunneling;attenuation law;control technology

编辑：刘新光

Monitoring and Analyzing Blasting Tunneling Vibration in Air Shaft of Daning Mine

SUN Yan-jun1,FU Jin-qiang2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry,Taiyuan Shanxi 030001)

TD235.41

A

2011-09-15

孙艳军（1986—），男，河南信阳人，在读硕士研究生，从事爆破方面的研究。