论地下采矿爆破对地面房屋建筑的影响

许克彬　纪晓飞

摘 要：我国社会经济的高速发展使社会各领域加大了对矿产的需求，所以当代矿山企业井下生产作业量处于不断上升趋势，这也导致矿山企业在生产中的爆破作业量开始增多，但是某些矿山爆破作业过程中往往会对地面房屋建筑产生一定破坏，这不仅关系到我国煤矿企业的正常生产秩序与其社会效益，同时也严重威胁到了广大社会居民的生命财产安全。本文就地下采矿爆破对于地面房屋建筑的影响进行分析。

关键词：地下采矿爆破；地面房屋建筑；爆破振动

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.110

1 前言

爆破作业对于桥梁交通、水电工程、矿产资源开发来说有着积极的推动作用，这是因为矿山企业在地下煤矿开采过程中利用爆破作业不仅可以缩短生产时间，同时也可以加强对矿山企业在地下矿产开发与生产过程中的整体成本投入，所以地下采矿爆破对于建筑企业来说其有着极为重要的地位与意义。但是由于地下采矿爆破作业中容易受到作业现象环境复杂性影响，再加上大部分矿山企业所采用的爆破技术理论不完善，所以在爆破作业参数与控制措施设置过程中存在一些不合理，导致地下采矿爆破产生的爆破振动、空气冲击波等对爆破区域内的房屋建筑产生破坏。

2 地下采矿爆破对地面房屋建筑产生的影响

地下采矿爆破作业中的岩石会在爆炸冲击荷载的作用下使其单元体处于动态变化过程，而该阶段所能观察到的各种力学现象主要体现在其产生某种波动——爆破地震波，而质点所受到该类扰动则其必然会向外层进行传播，再加上介质物理特性的多变性和炸药性质的复杂性等因素影响，所以在研究过程中很难利用数学表达式来对其规律进行表述。地下采矿爆破中所产生的爆破地震波具有集中性、频谱性、多样性以及危害性等特征，而爆破地震波产生后的力学效应主要体现在介质受力后会产生加速度与位移，并且爆破地震波可以引起地面房屋建筑的应变效应，其主要体现在爆破地震波会由传播介质传递到地面房屋建筑结构使其产生结构变形。这是因为地面房屋建筑在受到爆炸地震波应变效应下其结构会产生惯性力，或者房屋建筑在爆破地震波作用下不同结构与自身惯性力会产生相对位移，并且地下采矿爆破对于地面房屋建筑所产生的这种影响是很难进行准确预测。例如，地面上的房屋建筑会在地下采矿爆破所产生爆破地震波的作用下引起振动，而该种爆破振动往往会对地面上房屋建筑结构的完整性产生极大破坏，而地下采矿爆破所产生的这种爆破振动效应对于地面房屋建筑的影响是不同的，其主要体现在不同爆破区域环境中钢筋混凝土结构建筑与砖石结构建筑的破坏程度不同。地下采矿爆破对于地面房屋建筑的力效应主要体现在结构产生的拉应力上，当炸药爆破所产生的应力波会通过地基土层而向地面房屋建筑结构进行传播，该种情况下房屋建筑的结构框架、连接点处便会在爆破地震波的作用下产生内力作用，然后房屋建筑结构会在内力作用下形成内力反射、折射以及绕射，最终导致地面房屋建筑因结构受力过大而发生破坏。

3 地下采矿爆破对地面房屋建筑影响的控制措施

3.1 选择相匹配的炸药品种

本文认为地下采矿爆破作业过程中炸药在选择时要确定其与被爆介质的波阻抗是否匹配，只有确保二者的高度匹配才能确保地下采矿爆破中的能量主要作用于介质，这样便可以实现对爆破产生振动的剩余能量进行控制来达成降振的目的。相关试验研究结果也证明了炸药速度会对其产生爆破振动速度有着极大的影响，如果在爆破区域内采用爆速较高的炸药则会产生较大的爆破振动，所以地下采矿爆破作业过程中应结合现场实际情况来选择炸药品种。

3.2 对爆破最大的药量控制

通过分析我们可以确定传播介质的振动速度与单段最大装药量成正比的关系，所以在地下采矿爆破作业中我们可以通过对爆破最大装药量的控制来避免其对地面上的房屋建筑产生影响，而大量的工程实践也证明了通过对单段最大装药量的控制，则可以实现对地下采矿爆破中爆破所产生振动速度的有效控制，所以本文认为在地下采矿爆破作业中应结合实际生产需求，将一次爆破作业所需要的炸药量分成多段微差延期起爆，这样不仅可以确保其在实际生产中可以具备良好的爆破效果，同时也避免地面上的房屋建筑因受到地下采矿爆破振动过大而发生损坏。

3.3 优化炮孔内装药的结构

大量工程实践证明地下采矿爆破中的炮孔内装药结构会对爆破地震效应产生影响，所以在地下采矿爆破作业中在炮孔装药过程中尽量采用不耦合的装药方法，或者基于实际需求来采用空气间隔装药方法来彻底改变药柱的直径，这些措施在地下采矿爆破实践中都可以取得十分显著的降震效果。这是因为炮孔中装药结构的彻底改变不会使冲击波直接作用于介质上，而是通过空气的缓冲后才能使冲击波作用于介质上，所以这样介质便会在地下采矿爆破作业中受到的压力得到控制，而这样也可以避免地下采矿爆破作业对地面房屋建筑产生破坏。除上述集中地下采矿爆破优化措施可以避免地面房屋建筑受到其影响，矿山企业也可以通过改变爆破网路起爆时间、进行预裂爆破等措施来达成这一目的，所以矿山企业可以结合自身实际情况来合理选择预防措施。

4 结语

综上所述，地下采矿爆破作业因其会产生爆破地震波而对地面房屋建筑产生破坏作用，所以要求矿山企业在地下采矿爆破作业过程中通过合理措施对其进行控制，避免地下采矿爆破作业对地面房屋建筑结构的完整性、稳定性产生不良影响。

参考文献：

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