司徒铺钨矿爆破振动对地表房屋的影响分析

罗 骋

(长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南长沙 410012)

0 引言

地下开采主要采用爆破掘进，爆破振动对井下岩石的稳固性带来较大影响，同时爆破振动波对地表附近建筑物也有可能造成一定的影响。因此分析爆破振动对地表建筑物的影响程度，科学合理的布置爆破炮孔和采用适当炸药量，对保护矿山地表建筑具有重要意义。

本文针对湖南省安化县司徒铺钨矿附近的村庄地表塌陷、房屋开裂变形等多个方面问题，进行了实地踏勘和相关资料搜集工作，从而选取了井下4个爆破点和32个地表测振点开展了爆破振动现场测试，以确定爆破振动对附近房屋的影响。试验采用UBOX－5016和NUBOX－6016两种型号的振动监测仪，配合BMView软件通过数据采集设备控制，得到爆破振动数据，并在此基础上根据萨道夫斯基经验公式进行爆破振动的分析，结合《爆破安全规程》所规定的地表民房爆破振动安全允许标准，确定爆破振动对地表房屋的影响。

1 爆破振动现场测试

本次现场爆破测振试验采用7台UBOX－5016振动监测仪和1台NUBOX－6016振动监测仪。UBOX－5016振动监测仪由3个传感器和1台数据采集设备组成，考虑到矿山爆破使用药量及爆心距等因素，结合现场实际情况，本次现场此类测振仪器设置的触发电平为0.05V，采集频率为 5kHz。NUBOX－6016振动监测仪由1个TP3V－4.5三维速度型传感器和1台数据采集设备组成，考虑到矿山爆破使用药量及爆心距等因素，结合现场实际情况，本次现场此类测振仪器设置的触发条件为0.18 cm/s，采集频率为 5kHz。

1.1 爆破测振设计

通过对安化县司徒铺钨矿地表民房进行实地踏勘和相关资料的搜集，确定选择井下4个爆破点(BPD1～BPD4)，位于480中段和530中段各2个爆破点。每次爆破前在民房附近的地面布置8个测振点，共布置了32个地表测振点(A1～A8，B1～B8，C1～C8，D1～D8)。4次爆破总装药量均为26.00kg，每次爆破均采取导爆管雷管分段起爆。

由于篇幅限制，本文仅对第一次爆破测振进行详细介绍。第一次测试的爆破点位于530中段36号脉(标高约为 +545.15m)，总装药量26.00kg(乳化炸药)，采用秒差雷管起爆，分为10段，最大单响药量为3.2kg，共布置炮孔27个(其中装药孔19个，空孔8个)，炮孔直径为38mm，平均孔深2.0m。

各段装药量见表1，爆破点与各测振点距离见表2，井下炮孔布置见图1。

1.2 爆破测振结果统计

4个爆破点分别是BPD1(530中段36号脉，标高约为+545.15m)，BPD2(530中段36号脉，标高约为 +544.70m)，BPD3480(中段133号脉，标高约为+487.78m)，BPD(4480中段 133号脉，标高约为+487.70m)。4次爆破对应的8个测点所测得的振动速度遵循同样的规律，测试数据见表3。

分析4次爆破测试统计结果可知，在每组爆破试验中，1～7号测点的数据均小于测试仪器工程标定的触发值0.167cm/s;8号测点的数据小于测试仪器工程标定的触发值0.180cm/s。

表1 第一次爆破各段装药量

表2 第一次爆破爆破点与各测振点的距离

图1 第一次爆破井下炮孔布置示意

2 振动预测与影响分析

2.1 爆破振动预测公式

根据《爆破安全规程》(GB6722－2003)，爆破振动安全允许距离，可按下式进行计算:

式中:R——爆破振动安全允许距离，m;

Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，kg;

V——保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s;

K，α——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按表4选取，或通过现场试验确定。

表3 司徒铺钨矿井下爆破测试数据统计表

表4 爆区不同岩性的K、a值

司徒铺钨矿井下花岗岩单轴抗压强度为97.50 MPa，花岗岩的普氏坚固性系数为9.750，属于坚固岩石，K 值取110，α 值取1.4。

2.2 民房振动预测分析

根据爆破振动预测公式，地表测点布置位置爆破振动数据预测值见表5。

2.3 爆破振动影响分析

通过对安化县司徒铺钨矿周边测试范围内民房的现场调查，民房分为土结构与一般砖混结构。根据现场实测，依据《爆破安全规程》(GB6722－2003)的规定，根据爆破振动安全允许标准，选取地表民房安全允许振速标准为:土(土坯)结构0.5 cm/s、一般砖混结构 2.0cm/s。

2.4 民房振动测试结果分析

根据司徒铺钨矿井下4次爆破布孔及装药的实际，该矿掘进巷道时布置爆破钻孔27个，其中装药的孔数为19个，采用秒差雷管分10段起爆，一次起爆最大总药量为26.00kg，最大单响药量不超过3.2kg。

表5 爆破振动数据预测值

根据测试结果统计和分析，司徒铺钨矿测试范围内地表民房的振速均小于0.18cm/s，小于《爆破安全规程》(GB6722－2003)所规定的地表民房爆破振动安全允许标准。

根据爆破振动预测分析，地表民房爆破振动速度预测值均小于0.5cm/s，小于《爆破安全规程》(GB6722－2003)所规定的地表民房爆破振动安全允许标准。根据爆破振动预测分析，当地表民房为土结构，最大单响药量为3.2kg，爆心距应大于63.09m;当地表民房为砖混结构，最大单响药量为3.2kg，爆心距应大于 23.44m。

3 结论

通过对司徒铺钨矿及周边民房实地踏勘，确定了井下爆破点和地表爆破仪器布置点，地表共布置了32个测试点，按照设计的爆破方案进行现场爆破测振试验，共开展了4次现场爆破测振测试。根据4次现场爆破测振试验采集的数据，依据《爆破安全规程》(GB6722－2003)对地表民房进行安全影响判定，通过现场测试及室内分析研究得出如下结论与建议:

(1)根据现场爆破振动测试结果，依据《爆破安全规程》(GB6722－2003)对不同结构类型房屋安全允许振速规定，确定湖南省安化县司徒铺钨矿周边民房的安全允许振速分别为:土(土坯)结构0.5 cm/s、一般砖混结构 2.0cm/s。

(2)根据爆破测振试验结果分析，测试范围内地表民房振动速度均小于0.18cm/s;根据爆破振动预测分析，地表民房爆破振动速度预测值均小于0.5cm/s，小于《爆破安全规程》(GB6722－2003)所规定的地表民房爆破振动安全允许标准。

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