露天铁矿爆破振动监测与安全分析

刘志 张吉 闫永富

（内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司，内蒙古包头 014080）

露天铁矿爆破振动监测与安全分析

刘志 张吉 闫永富

（内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司，内蒙古包头 014080）

露天铁矿爆破产生的振动导致边坡稳定性失稳，针对露天铁矿爆破开展振动监测，对保障爆破安全具有重要意义。在同一次爆破中，爆破振动速度的垂直向分量并非总是最大，因此在评价爆破振动破坏时，不能仅仅将爆破振动速度的垂直分量作为评判标准，而要将构筑物所处位置的振动速度分量最大值纳入选择范围。本文对露天铁矿爆破振动监测和安全进行简单分析。

露天铁矿 矿区爆破 爆破振动 振动监测 爆破安全

1　引言

在露天铁矿爆破过程中，由于开采区域距离周边居民居住区越来越近，如何确保爆破安全成为铁矿爆破的重要课题。爆破产生的地震动改变结构渗透性，容易损坏建筑物，同时会造成块体失稳。露天铁矿矿区属于地表开采，矿带底层的地质结构和岩性直接决定上层建筑安全。为确保爆破作业安全，必须要实施爆破振动监测，保障爆破区人员财产安全。

2　露天铁矿爆破振动监测与安全

对于露天铁矿实现爆破过程中的爆破振动监测，首先要制定合理的监测方案。制定的监测方案必须要结合爆破产生的振动效应来开展设计。在露天铁矿爆破过程中，开展振动监测主要包括两个方面：首先要对爆破作业过程中的重点防护对象实施全过程监测，利用检测数据来对重点防护对象的安全状况进行评价，同时也为可能产生的赔偿或可能面临的诉讼提供科学数据依据。第二，要结合重大爆破工程中的现场施工条件，开展小型实爆试验，通过开展实爆试验，掌握和深入了解爆破产生的振动波特性、对建筑物的影响和振动波传播规律。比如测定现场爆破条件下的K值和a值，测试项目和取得的测试数据用以指导爆破设计方案和参数选择，也是对设计进行安全评估的重要依据［1］。如测试是为了研究爆破振动波的衰减规律，或为了求算该类型岩石条件下的K值和a值，则应沿爆源中心的径向布置一条或几条测线，由于爆破振动波的强度随距离的增加按指数规律衰减，为了处理数据时测点在坐标上均勾分布，测点的距离分布也应按照近密远疏对数关系布置，一条观测线上的测点，一般不能少于5个，每一测点一般宜布置竖直向、水平径向和水平切向三个方向的传感器［2］；在监测或测试时，一些必须取得数据的重要测点，应布置重复点。在不同的地貌、地质和地形条件下，监测点的布置也应区别对待，对于复杂地质条件下监测点的布置，应采用多台监测仪器，以便把握该地形条件下，岩质体的响应特征。在布置测点时，还要考虑到传感器和测振仪的安全，防止岩石堆积体或个别飞石将测点覆盖或使仪器损坏，必要时可采取一些保护措施［3］。

通过直观分析，可以得到信号的基本特征量，如质点振速峰值，主振频率等。爆破振动响应信号属于随机信号，在记录到的波形曲线上，其频率、幅值都是随时间不规则变化的。数据处理和信号分析就是去伪存真的过程，实际监测到的爆破振动波形，往往很不规则，会出现多峰值，多频段的信号特征［4］。

有研究表明，垂直向的爆破振动速度的衰减较慢，其在近区数值较小，远区数值较大；水平径向的衰减速度最快，其爆破振动数值最小；水平切向爆破震动速度的衰减居中，但其K值最大，说明其在近区爆破振动速度最大，随着距离的增加其爆破振动速度的值将小于垂直向爆破振动的数值［5］。因此在评价爆破振动产生的破坏时，不应单一选取爆破振动速度的垂直分量作为评判标准。考虑到露天铁矿的周边环境，在爆破安全因素中主要考虑爆破振动速度，爆破振动速度是爆破地震强度的一个重要参数，根据周边环境准确地计算和控制好爆破振动速度对指导爆破作业有重要意义，同时也是避免人身事故、民事纠纷、提高矿山效益的重要因素［6］。

根据力学的作用原理，在地质地形条件相似、岩性一致、爆破参数相同的条件下，相对于爆源不同方向（爆破抵抗线后冲方向、侧向、正前方）振动衰减规律也是不尽相同的，地震作用最强烈的方向是最小抵抗线w的后方，侧向的地震作用居中，最小抵抗线方向最小，然而最小抵抗现方向又是主抛方向，从减振和控制飞石危害考虑，一般应该使被保护的对象位于最小抵抗线的两侧位置［7］。采用高精度雷管可以实现每孔都单独起爆的目的，从而消除几个炮孔重叠起爆的可能性，实施毫秒延期逐孔起爆技术实施爆破，将单段药量控制在了最小值，有效的降低了爆破产生的振动，减少了地面和地面建筑物的震动和晃动，避免了爆破震动对居民生产、生活产生的影响［8］。

3　结语

通过试验表明，同一次爆破中，爆破振动速度的垂直向分量不一定总是最大，在评价爆破振动产生的破坏时，不应单一选取爆破振动速度的垂直分量作为评判标准，而应选择建构筑物所处位置振动速度分量中的最大值。爆破工程属于安全性较差的项目，必须要高度重视其安全性，在待爆破区域设置安全警戒线，并要做好安全防护工作，每次爆破都要检查炮眼数目、电雷管、连接线和起爆器连接等，并要严格管理使用的炸药和未使用的炸药，切勿乱放或丢失。若发现有险情需要及时上报制定处理方案，统一爆破、统一指挥。

［1］陶铁军，池恩安，赵明生，等.露天铁矿分区爆破振动监测与安全分析［J］.中国安全生产科学技术，2012（12）：179-183.

［2］吴春平，史晓鹏，吴永刚，等.西石门铁矿爆破振动衰减规律研究［J］.工程爆破，2012（3）：21-24.

［3］张世雄，胡建华，阳生权，等.地下工程爆破振动监测与分析［J］.爆破，2001（2）：49-52.

［4］徐炜，蔺朝晖，王志成，等.大红山铁矿主采空区强制爆破振动监测［J］.现代矿业，2012（12）：84-86.

［5］吴春平，余斌，孙忠铭，等.西石门铁矿爆破减振试验研究［J］.工程爆破，2012（3）：57-60，80.

［6］郑峰.爆破地震效应影响因素的研究及工程应用［D］.武汉科技大学，2007.

［7］张远，吕淑然.下店子铜铁矿爆破振动对周边环境影响的监测与分析［J］.有色金属（矿山部分），2015（3）：77-81

［8］宋光明，陈寿如，史秀志，等.露天矿边坡爆破振动监测与评价方法的研究［J］.有色金属（矿山部分），2000（4）：24-27.

刘志（1980—），男，内蒙古包头人，安全员，现就职于内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司。