關于露天礦山深孔爆破振動效應測試與分析

嚴振勇

（廣東爆破工程有限公司，廣東 廣州 510700）

爆破是巖體開挖與礦山生產工程中應用較為廣泛的工藝技術與手段，通常具有爆破次數多、爆破規模大、振動時間長的特征。而爆破所具有的這些特征在一定程度上決定了爆破具有高振動風險性，爆破振動可能在一定程度上引發礦山露天邊坡地質災害問題的產生。對此，加強爆破振動效應控制力度，已經成為礦山安全生產與管理的必然趨勢。基于此，有必要加強露天礦山深孔爆破振動效應的研究，通過研究實現爆破振動效應針對性、高效性管控。

1 工程概述

露天礦場所在地為低山丘陵地貌、地形坡度大致為15°～25°；露天礦山礦區所在地地質情況相對復雜，巖石硬度較高，普氏系數f=7.9～12.1，巖石類型相互交錯、分段排列，部分巖石表明存在風化問題；礦區周邊環境相對開闊，距離礦山山體西北方向239m、南側498m、東側109m、北側145m的位置分別由一個油庫、公路、居民區和通訊塔。該礦山經過一段時間的露天開采已經形成一個相對較大的邊坡（高度約為225m～425m，最終邊坡角度約為35°～54°）。因此，為保證礦山開采安全，需對其進行適當的治理。在此過程中，為控制礦山深孔爆破對周邊環境的影響，需明確爆破地震波衰減規律，科學設置爆破參數，實現露天礦山深孔爆破振動效應的高效管控[1]。

2 監測方案與測試分析方法的應用

2.1 現場監測

工程實際過程中，根據工程實際情況與爆破需求，主要采用深孔臺階控制爆破技術進行爆破。露天礦山深孔爆破的各項參數見表1。

表1 露天礦山深孔爆破各項參數

由于本文所研究的工程具有深孔臺階爆破工程規模大、爆破時間長等特點，對此為滿足工程實踐需求，提升測量精準度，應用成都中科測控TC-4850爆破振動檢測儀進行爆破振動測試。TC-4850爆破振動檢測儀具有質量輕、體積小、可靠性強等特征，其頻響范圍可達到10kHz，歷程的最大值為35cm/s（10V），記錄精度度為0.01cm/s，能夠實現爆破過程中速度、位移、加速度、壓力等的全過程動態檢測、記錄與分析，有效滿足露天礦山深孔爆破現場的監測需求[2]。

在現場監測過程中，需注重測試點布設的科學性以及儀器安裝的準確性。通常情況下，在測點布設過程中，需以爆源為起點，遵循“射線狀排”分布原則進行實踐操作。本工程中則分別在距離爆源20m、30m、40m、60m、80m、100m的位置設置測點。此外，在測點布置過程中，為避免現場環境對監測結果產生不利影響，需做好場地清潔、整理工作，做好傳感器、測振儀的防護工作。

2.2 深孔爆破振動效應測試結果

通常情況下，在對爆破地震強度進行分析時，可用介質質點的運動參數，作為爆破地震強度判據進行分析。峰值振動速度與主振頻率入手，進行三個分量的測試。基于此，在本次測試中以質點峰值振動速度與主振頻率為衡量指標進行監測數據統計與分析。

表2 爆破地震波監測數據

3 露天礦山深孔爆破振動效應分析

采用薩道夫斯基公式對現場監測過程中的振動速度數據進行分析：

公式中：v表示“質點峰值振動速度”；K與a表示“與介質相關的抵償常熟與衰減指數”；R表示觀測點與爆源之間的距離；Q表示微差爆破最大段的藥量。對公式（1）進行變形，令P等于，可得到

基于此借助數據分析軟件可得到K（41.4）與a（1.34）的回歸數值，從而確定爆破振動衰減規律公式。依據公式進行分析，能夠有效確定爆破藥量。在進行頻譜分析時，基于公式計算數值與實際監測數據的對比分析，可知本工程爆破主振頻率在10～50范圍內。與此同時，基于現場檢測與數據計算分析，爆破過程中引起爆破振動破壞的主要影響因素（Z方向振動速度），對此在施工過程中應加強Z方向振動速度的有效管控。

此外，為進一步探尋露天礦山深孔爆破振動效應測試方法應用準確性，采用對比分析法，基于神經網絡原理，構建了爆破振動峰值神經網絡模型。試驗發現，爆破振動峰值神經網絡模型同樣可得出所需數值。而基于神經網絡原理下的測試分析，其預算精準度要高于薩道夫斯基公式，但是在應用改方式進行分析時，需保證現場監測結果的準確性，用以保證某型輸入參數的真實性。

4 結論

綜上所述，本文結合某礦山治理項目深孔爆破工程，對露天礦山深孔爆破過程中產生的振動情況進行了監測，并利用薩道夫斯基公式與神經網絡原理對監測數據進行分析，有效得出露天礦山深孔爆破地震衰減參數K，a的最佳值，通過頻譜分析驗證次爆破主振頻率高于建筑物原有的頻率，不會產生共振，對工程周邊環境產生影響，形成露天礦山深孔爆破邊坡地質災害，表明本次露天礦山深孔爆破振動效應測試方法具有一定的實用性，對今后類似地質條件下礦山爆破工作具有一定的可借鑒性意義。