露天礦山爆破振動效應產生的危害及預防

王忠

摘 要：本文從爆破振動的破壞途徑與方式入手，簡要分析了爆破振動危害機理，提出了減小爆破振動危害的措施。通過遵義恒聚礦山爆破實例，驗證了減小爆破振動危害的預防措施。

關鍵詞：爆破振動；原理；危害；措施

在工程爆破中，利用炸藥可達到各種工程目的，如礦山開采、土石方爆破開挖、控制爆破、定向爆破等。隨著爆破工程技術的廣泛應用，人們越來越多地關注爆破振動對爆區周邊環境及建筑物造成的不利影響，矛盾越發突出。長期以來，國內外研究人員對爆破振動的相關問題進行了大量的實踐的研究。

1.爆破振動的破壞途徑與方式

1）振動破壞：振動破壞取決于爆破振動的特性和建筑物的抗震性能，建筑物受到振動的影響主要表現為墻皮剝落、墻壁龜裂、地板裂縫、基礎變形或下沉倒塌。

2）非振動破壞：主要是指與地基狀況相關的建筑物的破壞，由于爆破振動的影響，在一定的場地條件下，可能會導致地基土液化，承載力大幅下降，使軟弱地基下的基礎發生不均勻沉降和開裂。

2.爆破振動危害機制分析

爆破地震波包括體積波和表面波，其中體積波由縱波和橫波組成，表面波主要是瑞利波（R波），爆破過程中造成振動破壞的主要原因是面波的作用。大量資料表明，爆破振動的強度與質點振速大小相關，且振速與巖土性質有較穩定的關系，質點振動速度和振動波所攜帶的能量及所產生的地應力相關聯并和結構物的內應力建立關系，所以一般采用質點振動速度峰值作為衡量爆破振動強度的大小指標。

1）如果把介質質點振動看作是簡諧運動，其振動速度為：

V=2PAf

式中：V-質點振動速度m/s；

A-質點振動幅值m；

f-質點振動頻率HZ；

2）極限條件下應力與質點振動速度的關系為：

Rn=EV1/C

式中：Rn-爆破振動在結構體上產生的最大應力MPa；

V1-質點峰值振動速度m/s；

E-結構體產生的應變；

C-爆破振動波的傳播速度m/s；

3.爆破振動的安全判據

按照爆破安全規程（GB6722-2003）規定：評價各種爆破對不同類型建（構）筑屋和其他保護對象的振動影響，應采用不同的安全判據和標準。地面建筑物的爆破振動判據，采用保護對象所在地質點峰值振動速度安全允許標準，在選取建筑物安全允許振速時，應綜合考慮建筑物的重要性、建筑質量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。

4.爆破振動監測

利用爆破振動監測儀，對爆區周邊建筑物進行爆破振動監測，估算開挖爆破最大允許裝藥量與安全距離，為確定爆破施工方案與爆破參數提供依據。

5.爆破振動危害的預防措施

1）采用微差爆破，確定最大一段裝藥量；

2）選取合理的爆破參數；

3）選取恰當的裝藥結構；

4）調整爆破的傳爆方向；

5）充分利用地形地質條件，如深溝、斷層、河流等，形成隔震帶；

6.工程實例

由成都中材建設工程公司承擔的遵義恒聚水泥有限公司大坡礦區石灰石開采工程，礦區地層為二疊系中統茅口組（P2m）、上統龍潭組+長興組（P3l+c），三疊系下統夜郎組（T1y）、茅草鋪組（T1m）及零星分布的第四系（Q）。

由于歷史原因，礦區爆破作業范圍內不足200m有70多戶村民及原廢舊水泥廠未搬遷，每次爆破，個別村民到爆破區域阻擾施工，給生產爆破帶來很大隱患。

為防止爆破振動民房，針對礦山現有狀況，項目部對爆破區域周圍村莊民房進行檢測評估，該村最差民房為舊磚瓦房，測得建筑物地基質點振動速度為0.56（cm/s）。

根據爆破振動安全標準，對房屋結構進行地震危害估算最大一段裝藥量：

V=K（Q1/3/R）a

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

v---建筑物地基質點振動速度（cm/s）

K---與地質有關介質系數（巖石中為30---70、土壤中為200），取150。

Q---炸藥量‘齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量（kg）

R---爆點至被保護物的距離98（m）

a---爆破振動衰減指數（近距離為2，較遠為1.5，遠距離為1）

確定好安全距離及最大一段裝藥量后，進行孔網參數及孔深設計，根據礦山實際情況，采用中深孔爆破多排孔微差爆破：

（1）爆破參數：采用臺階爆破，臺階高度10m，炮孔直徑110mm，炮孔傾角850，孔深12m，主炮孔孔距4m，排距3m，單孔裝藥量45-60kg（散裝炸藥），堵塞長度3.5-4.5m。

（2）起爆網絡：爆破采用導爆管非電毫秒起爆網絡，孔外微差，每三個孔一組，5段導爆管雷管起爆，每段微差時間為110mm，最大單響藥量為180kg。爆破網絡見圖。

爆破前，我們邀請了部分村民一起見證爆破振動影響，測點布置在距離爆破區最近的建筑物和村民反映較大的區域，由近至遠呈一條直線布設，利用爆破振動儀在村民的民房墻壁上、基礎等部位布設測點。在爆破過程中，對爆破周圍民房進行了爆破振動監測，監測平均值為0，32m/s。其振動影響相當于汽車從村民房屋前經過所產生的影響，保證了爆破振動對周邊環境影響最小。

7.結語

通過對遵義恒聚水泥有限公司礦山爆破振動監測，實施的爆破方案對爆破振動安全控制是可行的。露天礦山雖具有開采工藝簡單，開采成本低等優點，但由于礦區周邊環境復雜，不同礦山有其不同的特點，企業在追求經濟效益的同時，必須牢牢把握安全這一紅線，建立完善的露天采石場安全生產長效機制，認真對待每一次爆破，優化爆破參數，達到安全生產和經濟效益雙贏的目的。

參考文獻

[1] 爆破安全規程（GB6722-2003）；

[2] 趙京林、李永剛著.爆破振動的危害性與防治措施.現代礦業，2010.2

_____________________