司徒鋪鎢礦爆破振動對地表房屋的影響分析

羅 騁

(長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南長沙 410012)

0 引言

地下開采主要采用爆破掘進(jìn)，爆破振動對井下巖石的穩(wěn)固性帶來較大影響，同時爆破振動波對地表附近建筑物也有可能造成一定的影響。因此分析爆破振動對地表建筑物的影響程度，科學(xué)合理的布置爆破炮孔和采用適當(dāng)炸藥量，對保護(hù)礦山地表建筑具有重要意義。

本文針對湖南省安化縣司徒鋪鎢礦附近的村莊地表塌陷、房屋開裂變形等多個方面問題，進(jìn)行了實地踏勘和相關(guān)資料搜集工作，從而選取了井下4個爆破點和32個地表測振點開展了爆破振動現(xiàn)場測試，以確定爆破振動對附近房屋的影響。試驗采用UBOX－5016和NUBOX－6016兩種型號的振動監(jiān)測儀，配合BMView軟件通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備控制，得到爆破振動數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)薩道夫斯基經(jīng)驗公式進(jìn)行爆破振動的分析，結(jié)合《爆破安全規(guī)程》所規(guī)定的地表民房爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)，確定爆破振動對地表房屋的影響。

1 爆破振動現(xiàn)場測試

本次現(xiàn)場爆破測振試驗采用7臺UBOX－5016振動監(jiān)測儀和1臺NUBOX－6016振動監(jiān)測儀。UBOX－5016振動監(jiān)測儀由3個傳感器和1臺數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成，考慮到礦山爆破使用藥量及爆心距等因素，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，本次現(xiàn)場此類測振儀器設(shè)置的觸發(fā)電平為0.05V，采集頻率為 5kHz。NUBOX－6016振動監(jiān)測儀由1個TP3V－4.5三維速度型傳感器和1臺數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成，考慮到礦山爆破使用藥量及爆心距等因素，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，本次現(xiàn)場此類測振儀器設(shè)置的觸發(fā)條件為0.18 cm/s，采集頻率為 5kHz。

1.1 爆破測振設(shè)計

通過對安化縣司徒鋪鎢礦地表民房進(jìn)行實地踏勘和相關(guān)資料的搜集，確定選擇井下4個爆破點(BPD1～BPD4)，位于480中段和530中段各2個爆破點。每次爆破前在民房附近的地面布置8個測振點，共布置了32個地表測振點(A1～A8，B1～B8，C1～C8，D1～D8)。4次爆破總裝藥量均為26.00kg，每次爆破均采取導(dǎo)爆管雷管分段起爆。

由于篇幅限制，本文僅對第一次爆破測振進(jìn)行詳細(xì)介紹。第一次測試的爆破點位于530中段36號脈(標(biāo)高約為 +545.15m)，總裝藥量26.00kg(乳化炸藥)，采用秒差雷管起爆，分為10段，最大單響藥量為3.2kg，共布置炮孔27個(其中裝藥孔19個，空孔8個)，炮孔直徑為38mm，平均孔深2.0m。

各段裝藥量見表1，爆破點與各測振點距離見表2，井下炮孔布置見圖1。

1.2 爆破測振結(jié)果統(tǒng)計

4個爆破點分別是BPD1(530中段36號脈，標(biāo)高約為+545.15m)，BPD2(530中段36號脈，標(biāo)高約為 +544.70m)，BPD3480(中段133號脈，標(biāo)高約為+487.78m)，BPD(4480中段 133號脈，標(biāo)高約為+487.70m)。4次爆破對應(yīng)的8個測點所測得的振動速度遵循同樣的規(guī)律，測試數(shù)據(jù)見表3。

分析4次爆破測試統(tǒng)計結(jié)果可知，在每組爆破試驗中，1～7號測點的數(shù)據(jù)均小于測試儀器工程標(biāo)定的觸發(fā)值0.167cm/s;8號測點的數(shù)據(jù)小于測試儀器工程標(biāo)定的觸發(fā)值0.180cm/s。

表1 第一次爆破各段裝藥量

表2 第一次爆破爆破點與各測振點的距離

圖1 第一次爆破井下炮孔布置示意

2 振動預(yù)測與影響分析

2.1 爆破振動預(yù)測公式

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)，爆破振動安全允許距離，可按下式進(jìn)行計算:

式中:R——爆破振動安全允許距離，m;

Q——炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量，kg;

V——保護(hù)對象所在地質(zhì)點振動安全允許速度，cm/s;

K，α——與爆破點至計算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，可按表4選取，或通過現(xiàn)場試驗確定。

表3 司徒鋪鎢礦井下爆破測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表4 爆區(qū)不同巖性的K、a值

司徒鋪鎢礦井下花崗巖單軸抗壓強度為97.50 MPa，花崗巖的普氏堅固性系數(shù)為9.750，屬于堅固巖石，K 值取110，α 值取1.4。

2.2 民房振動預(yù)測分析

根據(jù)爆破振動預(yù)測公式，地表測點布置位置爆破振動數(shù)據(jù)預(yù)測值見表5。

2.3 爆破振動影響分析

通過對安化縣司徒鋪鎢礦周邊測試范圍內(nèi)民房的現(xiàn)場調(diào)查，民房分為土結(jié)構(gòu)與一般磚混結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場實測，依據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)的規(guī)定，根據(jù)爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)，選取地表民房安全允許振速標(biāo)準(zhǔn)為:土(土坯)結(jié)構(gòu)0.5 cm/s、一般磚混結(jié)構(gòu) 2.0cm/s。

2.4 民房振動測試結(jié)果分析

根據(jù)司徒鋪鎢礦井下4次爆破布孔及裝藥的實際，該礦掘進(jìn)巷道時布置爆破鉆孔27個，其中裝藥的孔數(shù)為19個，采用秒差雷管分10段起爆，一次起爆最大總藥量為26.00kg，最大單響藥量不超過3.2kg。

表5 爆破振動數(shù)據(jù)預(yù)測值

根據(jù)測試結(jié)果統(tǒng)計和分析，司徒鋪鎢礦測試范圍內(nèi)地表民房的振速均小于0.18cm/s，小于《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)所規(guī)定的地表民房爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)爆破振動預(yù)測分析，地表民房爆破振動速度預(yù)測值均小于0.5cm/s，小于《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)所規(guī)定的地表民房爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)爆破振動預(yù)測分析，當(dāng)?shù)乇砻穹繛橥两Y(jié)構(gòu)，最大單響藥量為3.2kg，爆心距應(yīng)大于63.09m;當(dāng)?shù)乇砻穹繛榇u混結(jié)構(gòu)，最大單響藥量為3.2kg，爆心距應(yīng)大于 23.44m。

3 結(jié)論

通過對司徒鋪鎢礦及周邊民房實地踏勘，確定了井下爆破點和地表爆破儀器布置點，地表共布置了32個測試點，按照設(shè)計的爆破方案進(jìn)行現(xiàn)場爆破測振試驗，共開展了4次現(xiàn)場爆破測振測試。根據(jù)4次現(xiàn)場爆破測振試驗采集的數(shù)據(jù)，依據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)對地表民房進(jìn)行安全影響判定，通過現(xiàn)場測試及室內(nèi)分析研究得出如下結(jié)論與建議:

(1)根據(jù)現(xiàn)場爆破振動測試結(jié)果，依據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)對不同結(jié)構(gòu)類型房屋安全允許振速規(guī)定，確定湖南省安化縣司徒鋪鎢礦周邊民房的安全允許振速分別為:土(土坯)結(jié)構(gòu)0.5 cm/s、一般磚混結(jié)構(gòu) 2.0cm/s。

(2)根據(jù)爆破測振試驗結(jié)果分析，測試范圍內(nèi)地表民房振動速度均小于0.18cm/s;根據(jù)爆破振動預(yù)測分析，地表民房爆破振動速度預(yù)測值均小于0.5cm/s，小于《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)所規(guī)定的地表民房爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)。

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