关于露天矿山深孔爆破振动效应测试与分析

严振勇

（广东爆破工程有限公司，广东 广州 510700）

爆破是岩体开挖与矿山生产工程中应用较为广泛的工艺技术与手段，通常具有爆破次数多、爆破规模大、振动时间长的特征。而爆破所具有的这些特征在一定程度上决定了爆破具有高振动风险性，爆破振动可能在一定程度上引发矿山露天边坡地质灾害问题的产生。对此，加强爆破振动效应控制力度，已经成为矿山安全生产与管理的必然趋势。基于此，有必要加强露天矿山深孔爆破振动效应的研究，通过研究实现爆破振动效应针对性、高效性管控。

1 工程概述

露天矿场所在地为低山丘陵地貌、地形坡度大致为15°～25°；露天矿山矿区所在地地质情况相对复杂，岩石硬度较高，普氏系数f=7.9～12.1，岩石类型相互交错、分段排列，部分岩石表明存在风化问题；矿区周边环境相对开阔，距离矿山山体西北方向239m、南侧498m、东侧109m、北侧145m的位置分别由一个油库、公路、居民区和通讯塔。该矿山经过一段时间的露天开采已经形成一个相对较大的边坡（高度约为225m～425m，最终边坡角度约为35°～54°）。因此，为保证矿山开采安全，需对其进行适当的治理。在此过程中，为控制矿山深孔爆破对周边环境的影响，需明确爆破地震波衰减规律，科学设置爆破参数，实现露天矿山深孔爆破振动效应的高效管控[1]。

2 监测方案与测试分析方法的应用

2.1 现场监测

工程实际过程中，根据工程实际情况与爆破需求，主要采用深孔台阶控制爆破技术进行爆破。露天矿山深孔爆破的各项参数见表1。

表1 露天矿山深孔爆破各项参数

由于本文所研究的工程具有深孔台阶爆破工程规模大、爆破时间长等特点，对此为满足工程实践需求，提升测量精准度，应用成都中科测控TC-4850爆破振动检测仪进行爆破振动测试。TC-4850爆破振动检测仪具有质量轻、体积小、可靠性强等特征，其频响范围可达到10kHz，历程的最大值为35cm/s（10V），记录精度度为0.01cm/s，能够实现爆破过程中速度、位移、加速度、压力等的全过程动态检测、记录与分析，有效满足露天矿山深孔爆破现场的监测需求[2]。

在现场监测过程中，需注重测试点布设的科学性以及仪器安装的准确性。通常情况下，在测点布设过程中，需以爆源为起点，遵循“射线状排”分布原则进行实践操作。本工程中则分别在距离爆源20m、30m、40m、60m、80m、100m的位置设置测点。此外，在测点布置过程中，为避免现场环境对监测结果产生不利影响，需做好场地清洁、整理工作，做好传感器、测振仪的防护工作。

2.2 深孔爆破振动效应测试结果

通常情况下，在对爆破地震强度进行分析时，可用介质质点的运动参数，作为爆破地震强度判据进行分析。峰值振动速度与主振频率入手，进行三个分量的测试。基于此，在本次测试中以质点峰值振动速度与主振频率为衡量指标进行监测数据统计与分析。

表2 爆破地震波监测数据

3 露天矿山深孔爆破振动效应分析

采用萨道夫斯基公式对现场监测过程中的振动速度数据进行分析：

公式中：v表示“质点峰值振动速度”；K与a表示“与介质相关的抵偿常熟与衰减指数”；R表示观测点与爆源之间的距离；Q表示微差爆破最大段的药量。对公式（1）进行变形，令P等于，可得到

基于此借助数据分析软件可得到K（41.4）与a（1.34）的回归数值，从而确定爆破振动衰减规律公式。依据公式进行分析，能够有效确定爆破药量。在进行频谱分析时，基于公式计算数值与实际监测数据的对比分析，可知本工程爆破主振频率在10～50范围内。与此同时，基于现场检测与数据计算分析，爆破过程中引起爆破振动破坏的主要影响因素（Z方向振动速度），对此在施工过程中应加强Z方向振动速度的有效管控。

此外，为进一步探寻露天矿山深孔爆破振动效应测试方法应用准确性，采用对比分析法，基于神经网络原理，构建了爆破振动峰值神经网络模型。试验发现，爆破振动峰值神经网络模型同样可得出所需数值。而基于神经网络原理下的测试分析，其预算精准度要高于萨道夫斯基公式，但是在应用改方式进行分析时，需保证现场监测结果的准确性，用以保证某型输入参数的真实性。

4 结论

综上所述，本文结合某矿山治理项目深孔爆破工程，对露天矿山深孔爆破过程中产生的振动情况进行了监测，并利用萨道夫斯基公式与神经网络原理对监测数据进行分析，有效得出露天矿山深孔爆破地震衰减参数K，a的最佳值，通过频谱分析验证次爆破主振频率高于建筑物原有的频率，不会产生共振，对工程周边环境产生影响，形成露天矿山深孔爆破边坡地质灾害，表明本次露天矿山深孔爆破振动效应测试方法具有一定的实用性，对今后类似地质条件下矿山爆破工作具有一定的可借鉴性意义。