浅谈采矿中深孔爆破对地面环境影响监测

吴会明

（山东金岭矿业股份有限公司侯庄矿，山东 淄博 255000）

1 深孔爆破技术的优势分析

1.1 能有效提高矿山安全生产水平

深孔爆破技术在矿山中的应用，可以有效提高矿山的安全生产。深孔爆破与传统爆破相比，优化了钻孔深度和直径。钻孔深度和直径对整个爆破过程的精确控制具有重要作用。在保证围岩稳定的前提下，深孔爆破能有效地解决多孔分步爆破问题，从根本上提高开采安全性。

1.2 能有效防止安全事故的发生

受地质、地形等因素的影响，在开采过程中容易发生爆破事故。导致落石冲击等一系列安全问题的发生，给整个开采活动带来很大的不确定性。深孔爆破技术在很大程度上改善了这一状况。特别是深孔爆破采取分段爆破开采的方式，杜绝了塌方等安全事故的发生，对爆破人员形成了良好的安全防护。

1.3 实现矿产资源高度整合，提高经济效益

深孔爆破技术能有效优化生产开采条件，实现矿产资源的高度整合。扩大生产规模，提高矿山企业整体生产能力，确保经济效益，在日益激烈的市场竞争中占据更多的优势。深孔爆破技术对生态环境影响不大，实现了矿山经济效益和社会效益的有效结合。

2 深孔爆破地震波综述

2.1 爆破地震波的形成

炸药在土壤和岩石介质中释放的部分能量以波的形式向外传播，形成爆破地震波。岩体中爆破产生的波在距爆源不同距离处具有不同的性质。在爆炸源附近产生高强的不连续应力波。在远爆区，由于强度弱化和边界条件的影响，应力波转化为弹性地震波，包括在介质中传播的体波和沿地面传播的面波。在爆破过程中，体波作用是岩体破裂的主要原因，面波作用是爆破冲击波破坏的主要原因。

2.2 描述爆破地震波的基本参数

爆破地震波的特征一般用三个基本参数来表示：振幅、频率和持续时间。地震波的振幅在整个波形中是不同的，它随时间而变化。地震中最大振幅是反映地震波特征的主要参数，其振幅较大，作用时间较长。这是振动强度的标志。地震波具有明显的瞬态振动特性，是一种宽频域的随机信号，其频率特性可用频谱分析来描述。爆破地震波的持续时间是指从开始振动到测点完全停止的时间。它反映了振动衰减的速率。

3 深孔爆破技术在矿山生产中的应用过程

3.1 前置打孔作业

实际钻孔布置应符合间距设置标准，合理避免岩体破碎。为保证爆破的成功率，应选择延时明显的区域和远离钻孔的岩性过渡区。同时，还应注意阻力线过小引起的孔距过小问题和超标准设置引起的钻进问题。综上所述，应根据安全防护要求、所需有效钻孔数量和工作面条件，然后确定潜在需求。在采矿作业施工中，可选择垂直深孔或倾斜深孔。前者应用广泛，但施工难度大，但能有效降低爆破成本。后者施工成本低，但钻井时间长，作业时间长，作业成本高。一般来说，垂直深孔是较好的开采选择。

3.2 爆破作业

深孔爆破是指钻孔作业后从装药到爆破施工的全过程。合理的药量既要保证单次爆破的质量，又要将爆破的安全风险降到最低。同时，造价要控制在合理范围内，不能超过需求限额。爆破效果的选择应根据岩石开挖场地的稳固性和炸药的特性来确定。在爆破过程中应当充分考虑爆破过程中的安全风险。根据基本爆破效果下的装药量上限，进一步控制装药量。但应注意单次爆破的效率，避免重复爆破。

4 爆破所产生的振动效应对周围环境的影响因素

4.1 振动速度

振动速度是描述建筑物爆破振动破坏的重要标志。目前普遍认为，建筑物破坏的临界振动速度为5cm/s，振动速度与地质位置有一定关系。在最长的一段时间内，一旦建筑物建成并确定其地质位置，就可以通过正常生产爆破测量其振型。这样可以根据实际情况减少爆炸荷载的最大周期，减少振动对建筑物的破坏。

4.2 振动频率

爆破地震效应对周围建筑物的破坏因素还包括振动频率。从波形上看，当振动速度很低时，相应的振动加速度很大，相应的振动频率也很高。根据相关资料，建筑物本身具有放大介质传递地震波能量的功能。当爆破产生的地震波频率与建筑物的固有频率叠加且周期相同时，可能发生共振效应，对建筑物造成更严重的破坏。目前的技术无法精确测量建筑物的固有频率，这就需要更为复杂的开发和研究。

5 爆破振动测试与测点布置

5.1 爆破振动试验的基本原理

目前，非电量电测系统主要用于爆破地震测量，由传感器、中间转换器和记录装置三部分组成。其中传感器是将被测的非电物理量按一定规则转换成电量的装置。原始数据的采集是实现测量目的的第一个环节，也是实现测量目的的关键设备。而传感器的输出信号一般较弱，为了便于显示和记录，往往需要对信号进行放大。由于它是将传感器的输出能量转换成便于显示、记录和处理的电路。记录装置的作用是将信号转换成人类感官可接受的形式，便于观察、分析和保存。

5.2 测点的布置

振动观测的主要目的之一是了解地下采矿爆破产生的地震波对高边坡及地下巷道围岩稳定性的影响。为了正确反映被测信号，除了传感器本身的性能指标外，传感器的安装和定位也非常重要。为了可靠地记录爆破振动或结构的动态响应，传感器必须与测点表面牢固结合。否则，爆破震动往往会使传感器松动和滑动，导致信号完全失真。

6 地下采矿爆破振动对地面环境的影响的监测与分析

6.1 地下采矿爆破震动对地表环境影响监测

为了研究地下采矿爆破震动对地表环境的影响，需要大量的高科技信息技术设备。首先，利用垂直速度传感器来检测矿山爆破震动的频率和强度是十分必要的。然后，将爆破振动记录仪与垂直速度传感器连接，放置在测点附近，对现场的振动信号进行采集和保存。爆破振动记录仪能独立采集信息，操作简单方便。然后将爆破震动记录仪与计算机相连，并将数据远程发送给地面分析员。用于监测地下采矿爆破震动对地表环境影响的相关仪器包括打印机和相关数据分析软件。它们的使用可以使监测工作更快更有效。

6.2 地下开采爆破震动对地表环境影响监测方案

为了监测地下采矿爆破震动对地面环境的影响，需要在地下采矿爆破的某些部位设置监测点，然后设置传感器接收爆破强度和震动速度的信号。监测点可设在地表结构密集的地区。监测点与地表的距离适中，既不太远，也不太近，一般以90m～100m为宜。利用爆破振动记录仪可以对爆破颗粒的振动速度进行严密监测。仪器能自动记录振动强度、频率等相关数据。爆破振动记录仪记录的数据可以存储在硬盘中，然后通过互联网技术将爆破振动的详细信息传送给爆破振动分析技术人员。

6.3 地下开采爆破震动对地表环境影响监测分析方法

地下爆破震动对地面环境影响很大，相关单位应做好监测分析工作，掌握爆破震动对地面环境影响的识别方法。首先，对地下开采爆破震动强度进行评价。爆破震动的最大强度虽然不能代表地表环境的影响，但在很大程度上反映了地表环境受到的最大影响。

7 控制地下采矿爆破振动对地面环境影响的措施

7.1 合理选择炸药

为了控制矿山爆破震动对地面环境的影响，应根据施工需要和安全因素，合理选择地下矿山爆破的炸药种类。一般来说，爆破速度越快，爆破震动越大。炸药的选择还应考虑地震波传播介质的因素，以保证炸药的选择与高传播介质的波阻抗相匹配。以确保最大的能源消耗和传播媒介。只有选择合适的炸药才能保证对地面环境的影响最小。

7.2 科学控制炸药装药

实践经验表明，爆破量越大，产生的能量越多，爆破震动对地面环境的影响越大。但是，如果炸药的数量不够，就不能达到开采的目的。因此，科学地控制炸药的爆炸量是十分必要的。一要充分调查爆破现场实际情况，合理确定炸药用量。

8 结语

爆破能极大地提高生产效率，在工程领域得到了越来越多的应用。虽然带来了明显的社会效益，但是也出现了许多问题。如飞石、噪声、地面震动等，尤其是爆破的地震效应对周围建筑物构成极大的威胁。如果爆破强度控制不当，爆破震动过大，将对地面环境的完整性和建筑物的安全使用造成很大威胁。因此，相关地下采矿爆破施工人员必须做好爆破震动对地面环境影响的监测和分析，尽量减少爆破对地震的影响，有效保护矿山周边居民的生命安全。