浅谈如何搞好露天爆破震动效应的控制1黄德洲

露天矿山爆破震动的控制黄德洲（重庆建合有限责任公司重庆合川401536）摘要：爆破是露天采矿中重要工作内容，而爆破过程中的震动是制约矿山开采持续和稳定，对露天矿山爆破进行科学分析和评价，制定合理的爆破方案，实现对爆破震动的控制，才能确保采掘工作的安全。本文笔者对露天矿山的爆破方案如何优化进行探讨，对提升矿山生产爆破的安全性与高效性有重要意义。关键词：露天矿山；爆破参数；爆破震动；应用1前言露天矿山的开采作业方式以爆破开采为主，该方式具有高效、准确、快捷的生产优势，但矿山的爆破安全问题仍然是矿山开采过程中的主要隐患，其产生的爆破公害也是现实存在的，会对人们赖以生存的生态环境造成严重的破坏。加强对其爆破安全工作的有效管理，以控制爆破振动强度、有效抑制爆破产生的飞石为目标，合理的选择爆破参数，切实降低爆破振动对周围环境的破坏性影响。现以重庆建合石粉有限责任公司石灰石矿山为例，对露天石灰石矿山台阶深孔松动爆破方式进行探讨，该矿山地处重庆市合川区清平镇杨柳坝村，自矿山开采以来，爆破所产生的爆破振动波对矿山周边的房屋及生活设施造成了不同程度的损坏，每次爆破震感强烈。2013年根据《爆破安全规程》GB6722-2003要求的爆破振动安全允许标准和个别飞散物对人员的安全允许距离对爆破参数进行核算，并对爆破参数重新优化，按新的爆破参数进行爆破，通过振动监测，监测数据表明本矿山爆破所产生的爆破振动波符合国家《爆破安全规程》的规定。2爆破参数核算2.1爆破参数核算依据2.1.1爆破振动安全允许标准《爆破安全规程》GB6722-2003要求的爆破振动安全允许标准：序号保护对象类别安全允许振速（cm/s）＜10Hz10～50Hz50～100Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋0.5～1.00.7～1.21.1～1.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2.0～2.52.3～2.82.7～3.0注：为安全起见取V=0.7cm/s对200m内民房的影响进行核算。2.1.2爆破个别飞散物对人员的安全允许距离《爆破安全规程》GB6722-2003规定的个别飞散物对人员的安全允许距离如下：爆破类型和方法个别飞散物的最小安全允许距离/m深孔爆破按设计，但不小于2002.2爆破参数核算公式2.2.1爆破振动安全允许距离计算公式311QVKRa式中：R——爆破振动安全允许距离，单位为米（m）；Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为千克（kg）；V——保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒（cm/s）；K、a——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数2.2.2个别飞石安全距离计算公式露天深孔爆破个别飞石的最小安全距离Rf计算参照公式：Rf=100KfD式中：Rf-个别飞石安全距离；Kf-安全系数：15≤K≤20，在坡下方暂取20。2.3原爆破参数安全性核算2.3.1原爆破参数说明：原爆破采用煤矿许用瞬发电雷管，袋装岩石膨化硝铵炸药，中深孔松动爆破。如按爆破同等土石方量的条件下计算，需布置爆破钻孔21个分为三排，采用三角形排列，第一排8个，第二排7个，第三排6个，按此计算原爆破同等土石方量需要炸药1050kg。2.3.2原爆破参数爆破振动安全允许距离核算：根据《爆破安全规程》GB6722-2003要求的爆破振动安全允许标准，为安全起见针对民房暂取V=0.7cm/s计算；K、α—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件及爆破方法和条件有关的系数和衰减系数；取K=250，取α=1.7。Q按原爆破同等土石方量需要炸药1050kg计算爆破振动速度（V）与爆破地震安全距离（R）的关系：311QVKRa即：R=（250/0.7）1/1.7×10501/3=323m已超过《爆破安全规程》GB6722-2003要求的爆破安全距离200m的标准。2.3.3按原爆破参数爆破振动安全允许速度核算：序号孔径D（mm）梯段高H（m）钻孔倾角α孔深L（m）超深h（m）抵抗线W底（m）炮眼间距a（m）炮眼排距b（m）单位炸药消量（kg/m3）堵塞长度Ls(m)装药量Q（kg）1901585°15.10.12.02.02.00.35≥2502901585°15.10.12.02.00.35≥2503901585°15.10.12.02.00.35≥250aQRkv31当R=200m时计算，V=1.57cm/s;当R=300m时计算，V=0.792cm/s;当R=350m时计算，V=0.61cm/s;当R=400m时计算，V=0.486cm/s;当爆破振动安全允许距离为200m时，已大于设计爆破振动速度0.7cm/s。2.3.4按原爆破参数爆破的弊端：从爆破参数计算结果表明，在爆破同等土石方量的前提下选用原爆破参数进行爆破作业爆破振动安全允许距离已超出了《爆破安全规程》GB6722-2003要求的爆破安全允许距离200m的标准，而实际算出在200m处爆破振动速度为1.57cm/s，远大于0.7cm/s的爆破振动安全允许速度。用原爆破参数进行爆破作业易对矿山周边的房屋及生活设施造成损坏。2.4爆破飞石安全距离核算：露天深孔爆破个别飞石的最小安全距离fR计算参照公式：Rf=100KfD式中：Rf-个别飞石安全距离；K-安全系数：15≤K≤20，在坡下方暂取20。本工程D=90mm时，Rf=180m2.5爆破参数的优化2.5.1采用深孔台阶松动爆破，其爆破参数进行如下优化：炮孔直径：D=90mm；台阶梯段高度：H=15m（根据平台地形调整和控制）；底盘抵抗线：W底=（20～50）D；取W底=3.0m；炮孔超深：h=（0.15～0.35）·W底，取h=1.0m；台阶坡面角：α=75°；炮孔孔距：a=m·W底，取a=3.6m；炮孔排距：取b=3.0m；（采用三角形布孔）；炮孔长度：L=（H+h）/sina；当H=15米时，L=17.3米；堵塞长度：Ls≥（0.8～1）W底；单位炸药消耗量q=0.33kg/m3，根据现场爆破反馈数据所得。单孔装药量计算：以q=0.33kg/m3；取a=3.6m；取b=3.0m；取H=15m：第一排孔单孔装药量：Q1=q·a·W底·H计算：Q1=0.33×3.6×3.0×15=53.46（kg），取Q2=53.0kg.后排孔单孔装药量Q2=1.1q·a·b·HQ2=1.1×0.33×3.6×3.0×15=58.8kg），取Q2=59.0kg.台阶上眉线到一排孔中心距离：B=3.0m；装药长度：L1=12.8～13.3m；堵塞长度：L2=L-L1=4.0～4.5m；装药（线）密度：Lm=4.0～5.0kg/m；爆破钻孔分为两排，采用三角形排列，总计9个，前排5个，后排4个，由此计算爆破装药量约为500kg。根据装药结构，每个孔需要2个雷管引爆，故需消耗雷管总数为18个，其中，一段6个，三段6个，五段6个。2.5.2爆破方式爆破采用煤矿许用毫秒延期电雷管，袋装岩石膨化硝铵炸药，中深孔松动爆破。2.5.3装药结构爆破采用连续柱状装药结构，大串联爆破。炸药沿炮孔轴向连续填充，由于此次爆破为深孔松动爆破，炮孔较深，选用两个起爆药包双向起爆，起爆药包置于炮孔两端，待炸药装填到指定位置后用岩渣或黄泥将炮孔充填至孔口。爆破结构示意图装药结构见下图2.5.4起爆网络设计本次起爆网路：采用电力起爆网路；串联网路。炮孔内（两个起爆体）由毫秒延期电雷管（1、3、5段）起爆炸药，孔外用导线将雷管脚线串联，形成串联网路。炸药封泥装药结构图炮眼编号炮眼深度（m）装药量kg/个小计角度（゜）垂直水平每循环炮孔个数起爆方式联线方式75大串联7517.01517.0爆破说明书瞬发电雷管正向起爆15炮眼名称第一排眼循环合计第二排眼雷管(个)雷管炸药雷管起爆电源：起爆器一次击发起爆。起爆顺序：采用孔间毫秒延期起爆。2.5.5爆破参数优化后的爆破振动安全允许速度核算：K、α—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件及爆破方法和条件有关的系数和衰减系数；取K=250，取α=1.7。现爆破方案爆破同等土石方量总共需要500kg炸药，因使用分段毫秒延期雷管Q按一次齐爆最大药量200kg计算.爆破振动速度（V）与爆破地震安全距离（R）的关系：Q=（V/K）3/α.R3即：aQRkv31当R=200m时计算，V=0.62cm/s;当R=300m时计算，V=0.31cm/s;3现场实例2013年9月23日对重庆建合石粉有限责任公司石灰岩矿山爆破进行了实地监测（本次测试分为两次起爆，2013年9月23日11：:32第一次起爆，2013年9月23日15：:08第二次起爆）UBOX-5016爆破振动记录仪监测出4份数据，其监测数据如下：监测点最大振速（cm/s）主振频率（Hz）振动时间（s）波形监测点位置距爆区中心监测点一0.52521.9730.767垂向爆区以西200m监测点二0.19129.2970.745垂向爆区以西450m监测点三0.19919.530.758垂向爆区以东450m监测点四0.35117.090.719垂向爆区以西300m监测点一波形图：监测点二波形图：监测点三波形图：监测点四波形图：3.1现场实测分析测点一处测得垂向振动波最大振速约0.525cm/s，与《爆破安全规程》GB6722-2003规定振速相比较，未超过国家标准，符合爆破施工方案设计，其余三个监测点数据较小，也符合爆破方案及《爆破安全规程》GB6722-2003的标准，满足施工需要。4结论基于在重庆建合石粉有限责任公司石灰石矿山的爆破监测实例，充分的证实了只要露天矿山按国家标准制定合理的爆破参数和爆破方式，就能实现对爆破震动的控制，从而降低爆破震动对爆区周边建筑物的损害，有利于促进露天矿山和谐发展。参考文献[1]《爆破安全规程》GB6722-2003[2]邵鹏——控制爆破技术。中国矿业大学出版社.[3]言志信，王后裕——爆破地震效应及安全。科学出版社.[4]李夕兵，凌同华，张义平——爆破震动信号分析理论与技术。科学出版社[5]梦吉复，惠鸿斌——爆破震动测试技术。冶金工业出版社