袁強(qiáng)勇

摘 要：礦山開采普遍采用爆破方式，但是爆破產(chǎn)生的劇烈地震效應(yīng)卻經(jīng)常對周邊建筑物造成危害。因此，分析爆破震動效應(yīng)對礦山周圍建筑物的影響因素，可以有效降低爆破產(chǎn)生的破壞，有利于保證礦山生產(chǎn)過程中的安全。

關(guān)鍵詞：礦山爆破；建筑物；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.093

隨著社會主義經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，對礦山的開采也更多的使用爆破方式，但是，實施爆破時炸藥在巖石中產(chǎn)生的巨大能量會導(dǎo)致劇烈的震動效應(yīng)。這種震動會嚴(yán)重影響到礦山周圍建筑物內(nèi)人們的正常生活和工作，更嚴(yán)重的會破壞建筑物，從而會導(dǎo)致礦山周圍的工農(nóng)關(guān)系緊張，阻礙施工。所以，礦山爆破開采對周邊建筑物的危害問題引發(fā)各界的高度關(guān)注。

為了更好的防范爆破危害，首先應(yīng)探討爆破對建筑物的影響因素，從而最大限度地降低爆破對周圍建筑物所帶來的影響，有利于保證礦山生產(chǎn)過程中的安全。

1 爆破地震效應(yīng)的概念原理

地震波是一種能引起巖石質(zhì)點發(fā)生振動的彈性隨機(jī)波，即炸藥在巖土中發(fā)生爆炸時，在彈性變形區(qū)所造成的巖石質(zhì)點的波動。在炸藥爆炸所釋放的總能量中地震波只占很少的比例，而且所占比例也與巖石的性質(zhì)相關(guān)。地震波的種類有體波和面波兩種。體波包括橫波和縱波，其中振幅大、周期長的是橫波，反之為縱波。面波包括瑞利波和洛夫波，而且只在分界面或巖層表面?zhèn)鞑?。但體波傳播時遇到巖層節(jié)理、層理或者地面時都會發(fā)生折射或反射。面波在地震中具有更大的破壞影響。

2 爆破所產(chǎn)生的振動效應(yīng)對附件建筑物的影響因素

2.1 地質(zhì)條件

建筑物的牢固程度與地基的地質(zhì)情況密切相關(guān)。因此在對礦山采取爆破開采前應(yīng)對礦山周邊建筑物的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘測。這有利于保證礦山生產(chǎn)過程中的安全。同時在新建建筑物前也應(yīng)考慮底部的地質(zhì)條件，選擇較適合的地質(zhì)使新建筑物的基礎(chǔ)更為牢固，從而更大程度上降低爆破帶來的破壞，提前做好預(yù)防措施。根據(jù)爆破安全距離公式可以得出建筑物的地質(zhì)情況影響爆破安全距離，從而影響爆破地震效應(yīng)。

2.2 建筑物構(gòu)造

不一樣的建筑物構(gòu)造也具有不一樣的承受能力，所能承受的爆破振動的強(qiáng)度也不同。建筑物的跨度越大或者高度越高，所受到的爆炸帶來的振動營也越大，更可能出現(xiàn)裂縫。如距采礦爆破點不遠(yuǎn)處是一棟三層建筑物，可以測得第三層的振速比第二層大，第二層比第一層大。因此在新建建筑物時不僅要考慮地基的地質(zhì)條件還要對建筑物的跨度和高度進(jìn)行合理設(shè)計，增強(qiáng)抗震程度。

2.3 距離爆破點的距離——爆心距

爆心距是指建筑物距礦山爆破點的實際距離。它的數(shù)值越大，爆破所帶來的能量越小。雖然爆破地震波的主頻往低頻發(fā)展，強(qiáng)度逐漸降低，但是所輻射的頻帶的寬度更廣，能量分布更加分散，可能產(chǎn)生更大的危害。所以在設(shè)計建筑物前除了考慮地質(zhì)條件和建筑物的結(jié)構(gòu)外，還要測量爆心距，選擇距離爆破點較為合理的距離，減小受到的爆破振動。

2.4 建筑物已經(jīng)受過的爆破次數(shù)

對于舊的建筑物來說，已經(jīng)受過的爆破振動次數(shù)會嚴(yán)重影響此建筑物再次受到爆破振動時的承受能力。例如：兩棟建筑物相距爆破點的距離一樣，構(gòu)造和所處的地質(zhì)條件也相同的情況下，一棟已經(jīng)受到過50次爆破沖擊的建筑物和另一棟只受過兩次爆破沖擊的建筑物的損壞程度和對爆破的承受能力大不相同，如果從兩棟中選擇一棟進(jìn)行居住或改造，理應(yīng)選擇受過爆破次數(shù)較少的建筑物。

2.5 建筑物受到爆破時的振動次數(shù)

建筑物受到爆破時的振動次數(shù)的不同反映了建筑物所受到的破壞程度的差異。例如跨度大的建筑物在受到爆破振動時，自身也會發(fā)生振動，會對建筑物造成二次破壞，可能會導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)裂縫。因此，需要提前測算疲勞次數(shù)，才能在建造新建筑物時進(jìn)行有效防范。疲勞破壞產(chǎn)生的振動次數(shù)受爆破次數(shù)、振動頻率和波延時間的影響。因為爆破產(chǎn)生的振動波形和頻率大小無明顯規(guī)律，所以選取平均值進(jìn)行計算。不同的爆破次數(shù)對于周圍建筑物的破壞程度也不同。

2.6 振動波的疊加因素

爆破振動波的疊加效應(yīng)也會影響周圍建筑物所受到振動破壞的程度。如今大多礦山開采使用微差爆破，通過減少最大一段的炸藥數(shù)量來降低振速，但是分段爆破就會造成許多波彼此疊加的效果。想要達(dá)到最佳的降振效果，必須使波谷與另一波波峰相疊加。反之，如果波峰與波峰相疊加或者波峰與另一波峰的一小部分疊加，都不能達(dá)到最佳效果。因此，爆破前需要測定出合適的微差時間，使波谷與波峰疊加，減輕爆破引發(fā)的振動對建筑物的破壞。

2.7 振動速度

如今國際上統(tǒng)一的建筑物破壞的振速臨界點為5cm/s。振速大小可以反映建筑物受到的破壞。振速與爆心距、地質(zhì)條件和最大一段的炸藥量相關(guān)。已經(jīng)建成的建筑物的爆心距和地質(zhì)條件都已經(jīng)確定，可以測定正常爆破的振動規(guī)律，結(jié)合爆破情況，通過適當(dāng)減少最大一段的炸藥量，來減輕建筑物受到的振速危害。

2.8 振動頻率

爆破地震效應(yīng)對周圍建筑物的危害要素也包括振動頻率。相關(guān)研究表明，爆破產(chǎn)生的振動頻率普遍在10-30zH之間，根據(jù)波形，可能振速很低時，對應(yīng)的振動加速度很大，相應(yīng)的振動頻率也較高。根據(jù)相關(guān)資料，建筑物自身具有選擇放大介質(zhì)中傳播的地震波能量的作業(yè)。其中與建筑物自振周期頻率接近的地震波尤其會被放大，使該波引起更強(qiáng)的振動。同時，爆破會給建筑物一個自振源頭使其發(fā)生自振，當(dāng)爆破產(chǎn)生的地震波頻率和建筑物自身的這種自振頻率彼此疊加，周期一致時，可能產(chǎn)生共振效應(yīng)，從而對建筑物造成更嚴(yán)重的破壞。如今的技術(shù)還不能對建筑物的自振頻率進(jìn)行精確的測量，需要更完善的發(fā)展和研究。

3 結(jié)語

在采用爆破開采方式的礦山周圍新建建筑物時，應(yīng)注意上述七個爆破對附近建筑物的影響因素，提前進(jìn)行有效的預(yù)防，并且選擇適當(dāng)?shù)男陆ㄖ锏奈恢煤驮O(shè)計方案，最大限度地降低爆破所帶來地震效應(yīng)。同時，也要持續(xù)探究爆破開采對周圍地區(qū)建筑物的影響，不斷完善爆破技術(shù)，使礦山開采更安全，有效保障礦山周圍居民居住安全。

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