王 欣，王志恒

(中國平煤神馬建工集團建井三處，河南 平頂山 467000)

1 前言

目前，爆破振動效應的預防與控制問題已經(jīng)成為維持礦山正常、安全生產(chǎn)的重要技術難題。如何降低爆破振動效應及其對周圍建(構)筑物和露天邊坡穩(wěn)定的影響，成為亟待解決的問題。只有充分了解和掌握爆破地震效應的產(chǎn)生、發(fā)展和傳播規(guī)律，并在爆破中采取相應的技術措施，才可能將爆破振動控制在允許范圍內，有效地保證周圍設施的安全、露天邊坡的穩(wěn)定和礦山的正常生產(chǎn)。

2 工程概況

露天采場深孔爆破引起的爆破地震效應波及到附近的村莊，使礦山正常生產(chǎn)受到影響。因此，需要對露天深孔爆破引起的地震效應進行觀測，研究其地震波的傳播規(guī)律，并提出合理可行的降震措施。

露天深孔爆破采用毫秒導爆管雷管起爆的逐孔起爆技術。爆破參數(shù)如表1所示。

炸藥為銨油炸藥，孔內連續(xù)裝藥；單位炸藥消耗量：礦石q=0.8～0.9kg/m3，巖石q=0.7～0.8kg/m3；采用高精度導爆管雷管起爆系統(tǒng)，逐孔起爆技術?？變?00ms延時，孔外分別采用25、42、65ms延時。

3 爆破地震波傳播規(guī)律

采用TC- 4850型爆破測振儀對地震波的振動速度進行采集，經(jīng)計算機分析輸出結果如表2。

表1 臺階爆破參數(shù)

表2 爆破振速觀測值

我國常用的爆破質點振動速度計算公式為薩道夫斯基公式：

(1)

式中：V——質點峰值振動速度，cm/s；

Q——最大段起爆藥量，kg；

R——測點至爆區(qū)中心距離，m；

K、α——與地形、地質條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù)。

擬合處理結果如圖1、圖2所示。

露天采場西北部爆破地震傳播規(guī)律：

其中，K=22.07、α=1.07、r2=0.61(r為數(shù)據(jù)擬合的相關系數(shù))。

露天采場東南部爆破地震傳播規(guī)律：

其中，K=416.96、α=1.84、r2=0.66。

圖1 沿采場西北方向地震波衰減規(guī)律圖

圖2 沿采場東南方向地震波衰減規(guī)律圖

4 減震措施研究

4.1 常用的減震措施

(1)降低單段起爆藥量。目前采用的是逐孔起爆法，降低單段起爆藥量也就是降低單孔裝藥量。降低起爆藥量是控制爆破振動強度的最根本手段。

(2)時差干擾法。各段炸藥爆炸時引起的地震波存在一定的相位差，根據(jù)波的疊加原理，當不同相位的爆破地震波在某一點相遇時的振動速度方向正好相反時，兩波疊加，振幅降低，從而實現(xiàn)了由時差不同而引起的干擾降震。

(3)錯開主振相。兩個藥包延期起爆時，引起的地震波會相互疊加，振幅有可能增強或減弱。如果將主振在時間上錯開，則避免了在主振相附近的疊加。

(4)開挖減震帶。人為實現(xiàn)地質斷層，在爆破地震傳播方向上開挖減震溝等工程，一定程度上會促使爆破地震振幅的衰減，起到減震作用。一般在特定方向上的某一特定建筑物需要保護時，可采用挖減震溝的方法，大范圍的爆破很難實現(xiàn)。

(5)采用不耦合裝藥。露天深孔爆破可采用軸向不耦合裝藥，即間隔裝藥，此方法既能延長爆生氣體的作用時間，又能取得一定的降震作用。

4.2 減震措施研究

4.2.1 合理延期時間

從爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，主振頻率在10～50Hz范圍內，其中25～35Hz占大多數(shù)，即地震波周期在30～40ms。要使主振相錯開，避免主振幅正向疊加，地震波相位至少應錯開半個周期，即15～20ms，因此合理的延期時間應大于15～20ms。

4.2.2 降低單段起爆藥量

(1)孔底間隔裝藥爆破。露天臺階爆破為了消除根底，炮孔必須有超深，超深中的裝藥也就是孔底部分的炸藥，主要作用是破碎孔底到臺階坡底線部分的巖石，因而其能量利用率非常低，造成了炸藥的浪費。采用孔底空氣間隔裝藥，炸藥爆炸后作用于炮孔壁上的峰值壓力低于連續(xù)耦合裝藥方式，但它可以通過氣體的膨脹作用產(chǎn)生的準靜態(tài)壓力作用于孔壁破碎巖石。準靜態(tài)壓力作用持續(xù)時間長，只要間隔長度合理，其壓力值就能保持一定的高度，從而達到消除根底的目的。

根據(jù)現(xiàn)有研究成果，采用孔底空氣間隔裝藥，間隔長度一般可取孔徑的3～6倍，考慮到實際情況，先取小值，再逐漸加大。目前，對于無水炮孔間隔長度為0.5m，可適增加至1.0m。在有水炮孔，孔底間隔長度取1.0m，然后適當加大，最大不超過1.5m。

(2)分段裝藥爆破。采用分段裝藥，一方面適當提高裝藥高度，使填塞長度適當縮小，提高孔口巖石的破碎效果，另一方面可適當減少裝藥長度，減少單孔裝藥量。

根據(jù)經(jīng)驗，分段裝藥間隔長度一般取最小抵抗線的1/3。臺階爆破底盤抵抗線為6.5m，頂盤抵抗線為4.6m，平均為5m，間隔長度可取1.5m。

(3)單孔裝藥量。設孔底間隔長度為1.0m，分段間隔長度1.5m，裝藥位置提高1.0m，即填塞長度由7.5m降低到6.5m，總裝藥長度由8m降至6.5m，按照底部裝藥為2/3，頂部1/3的原則，底部裝藥長度4.5m，頂部裝藥長度為2m?？傃b藥量由480kg降至390kg。

(4)孔網(wǎng)參數(shù)及單位炸藥消耗量。當單位炸藥消耗量不變時，孔網(wǎng)參數(shù)可改為：礦石a×b=6.0m×6.0m，巖石a×b=(6.5～7.0)m×(6.5～7.0)m；采用孔底間隔裝藥和分段裝藥，單孔裝藥量為390kg，單位炸藥消耗量為：礦石q=0.9kg/m3，巖石q=0.67～0.77kg/m3。

5 結論

(1)采場西北部與東南部爆破地震波傳播分別遵循以下規(guī)律：

計算采場北部和東南部的爆破地震安全距離可分別按此公式計算。

(2)在采場邊界距離民房較近處爆破時，可采取一定的減振措施。采用合理的起爆網(wǎng)路，將延期時間控制在大于15～20ms，可有效地減少不同炮孔爆破產(chǎn)生的地震波的疊加。采用孔底間隔裝藥和分段裝藥，可減少單孔裝藥量，在一定程度上降低爆破振速。

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