露天矿山爆破振动效应产生的危害及预防

王忠

摘 要：本文从爆破振动的破坏途径与方式入手，简要分析了爆破振动危害机理，提出了减小爆破振动危害的措施。通过遵义恒聚矿山爆破实例，验证了减小爆破振动危害的预防措施。

关键词：爆破振动；原理；危害；措施

在工程爆破中，利用炸药可达到各种工程目的，如矿山开采、土石方爆破开挖、控制爆破、定向爆破等。随着爆破工程技术的广泛应用，人们越来越多地关注爆破振动对爆区周边环境及建筑物造成的不利影响，矛盾越发突出。长期以来，国内外研究人员对爆破振动的相关问题进行了大量的实践的研究。

1.爆破振动的破坏途径与方式

1）振动破坏：振动破坏取决于爆破振动的特性和建筑物的抗震性能，建筑物受到振动的影响主要表现为墙皮剥落、墙壁龟裂、地板裂缝、基础变形或下沉倒塌。

2）非振动破坏：主要是指与地基状况相关的建筑物的破坏，由于爆破振动的影响，在一定的场地条件下，可能会导致地基土液化，承载力大幅下降，使软弱地基下的基础发生不均匀沉降和开裂。

2.爆破振动危害机制分析

爆破地震波包括体积波和表面波，其中体积波由纵波和横波组成，表面波主要是瑞利波（R波），爆破过程中造成振动破坏的主要原因是面波的作用。大量资料表明，爆破振动的强度与质点振速大小相关，且振速与岩土性质有较稳定的关系，质点振动速度和振动波所携带的能量及所产生的地应力相关联并和结构物的内应力建立关系，所以一般采用质点振动速度峰值作为衡量爆破振动强度的大小指标。

1）如果把介质质点振动看作是简谐运动，其振动速度为：

V=2PAf

式中：V-质点振动速度m/s；

A-质点振动幅值m；

f-质点振动频率HZ；

2）极限条件下应力与质点振动速度的关系为：

Rn=EV1/C

式中：Rn-爆破振动在结构体上产生的最大应力MPa；

V1-质点峰值振动速度m/s；

E-结构体产生的应变；

C-爆破振动波的传播速度m/s；

3.爆破振动的安全判据

按照爆破安全规程（GB6722-2003）规定：评价各种爆破对不同类型建（构）筑屋和其他保护对象的振动影响，应采用不同的安全判据和标准。地面建筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度安全允许标准，在选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。

4.爆破振动监测

利用爆破振动监测仪，对爆区周边建筑物进行爆破振动监测，估算开挖爆破最大允许装药量与安全距离，为确定爆破施工方案与爆破参数提供依据。

5.爆破振动危害的预防措施

1）采用微差爆破，确定最大一段装药量；

2）选取合理的爆破参数；

3）选取恰当的装药结构；

4）调整爆破的传爆方向；

5）充分利用地形地质条件，如深沟、断层、河流等，形成隔震带；

6.工程实例

由成都中材建设工程公司承担的遵义恒聚水泥有限公司大坡矿区石灰石开采工程，矿区地层为二叠系中统茅口组（P2m）、上统龙潭组+长兴组（P3l+c），三叠系下统夜郎组（T1y）、茅草铺组（T1m）及零星分布的第四系（Q）。

由于历史原因，矿区爆破作业范围内不足200m有70多户村民及原废旧水泥厂未搬迁，每次爆破，个别村民到爆破区域阻扰施工，给生产爆破带来很大隐患。

为防止爆破振动民房，针对矿山现有状况，项目部对爆破区域周围村庄民房进行检测评估，该村最差民房为旧砖瓦房，测得建筑物地基质点振动速度为0.56（cm/s）。

根据爆破振动安全标准，对房屋结构进行地震危害估算最大一段装药量：

V=K（Q1/3/R）a

Q=（（V/K）1/aR）3=（（0.56/150）1/2.98）3=215kg

v---建筑物地基质点振动速度（cm/s）

K---与地质有关介质系数（岩石中为30---70、土壤中为200），取150。

Q---炸药量‘齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量（kg）

R---爆点至被保护物的距离98（m）

a---爆破振动衰减指数（近距离为2，较远为1.5，远距离为1）

确定好安全距离及最大一段装药量后，进行孔网参数及孔深设计，根据矿山实际情况，采用中深孔爆破多排孔微差爆破：

（1）爆破参数：采用台阶爆破，台阶高度10m，炮孔直径110mm，炮孔倾角850，孔深12m，主炮孔孔距4m，排距3m，单孔装药量45-60kg（散装炸药），堵塞长度3.5-4.5m。

（2）起爆网络：爆破采用导爆管非电毫秒起爆网络，孔外微差，每三个孔一组，5段导爆管雷管起爆，每段微差时间为110mm，最大单响药量为180kg。爆破网络见图。

爆破前，我们邀请了部分村民一起见证爆破振动影响，测点布置在距离爆破区最近的建筑物和村民反映较大的区域，由近至远呈一条直线布设，利用爆破振动仪在村民的民房墙壁上、基础等部位布设测点。在爆破过程中，对爆破周围民房进行了爆破振动监测，监测平均值为0，32m/s。其振动影响相当于汽车从村民房屋前经过所产生的影响，保证了爆破振动对周边环境影响最小。

7.结语

通过对遵义恒聚水泥有限公司矿山爆破振动监测，实施的爆破方案对爆破振动安全控制是可行的。露天矿山虽具有开采工艺简单，开采成本低等优点，但由于矿区周边环境复杂，不同矿山有其不同的特点，企业在追求经济效益的同时，必须牢牢把握安全这一红线，建立完善的露天采石场安全生产长效机制，认真对待每一次爆破，优化爆破参数，达到安全生产和经济效益双赢的目的。

参考文献

[1] 爆破安全规程（GB6722-2003）；

[2] 赵京林、李永刚著.爆破振动的危害性与防治措施.现代矿业，2010.2

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