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摘要：露天矿边坡的稳定性关系到矿山安全生产运营与经济效益，随着露天矿山开采深度加深，显得尤为重要。露天矿山爆破开采工艺产生的爆破震动对露天矿边坡稳定性影响是一个极其明显和复杂的问题，本论从爆破振动效应对边坡的影响进行浅析，并提出了相应的措施。
关键词：边坡；爆破震动；边坡稳定性
露天矿边坡是露天采矿活动过程产生的，随着露天矿开采深度的增加，边坡高度也随之增加，其稳定性直接影响到矿山的正常生产设备、人员的安全及矿山的经济效益。露天采场边坡稳定性受到各种冈素的影响，如边坡本身的岩性、结构面特征、岩石的内聚力、内摩擦角、岩石的抗压强度、这些是决定露天矿边坡稳定的内部条件，爆破作业活动是对边坡稳定性影响的一个重要的外部因素，也是长期以来工程技术人员研究的重要课题。
1 爆破振动效应
众所周知，爆破振动波是由炮孔中炸药爆炸产生冲击波后，通过岩土介质传播的弹性振动波，它不但会造成岩石破裂，还可能使岩体内节理、裂隙发生变形或位移，爆破地震波分为三个部分，有初至波，其振幅小频率高；主震相，特点是振幅大，频率比初至波低，是造成地震的主要部分；尾震段，也就是衰减波，无论是振幅还是频率都较低。
U·兰格福斯等许多爆破专家的研究认为用爆破振动峰值速度描述振动强度具有较好的代表性，爆破振动速度是估计介质承受振动破坏等级的最好标准，它和岩体稳定性有较统一的对应关系。在我国《爆破安全规程》（GB6722-2014）中采用用保护对象所在地基础质点峰值振动速度和主振频率设置安全标准，例如对永久性岩石高边坡，国家标准中规定如表1所示。
2 爆破振动效应对边坡的影响
露天矿边坡的稳定主要受到开挖山体的岩性，岩石结构及构造、节理裂隙发育程度，矿、岩的物理力学性质等工程地质条件及岩石的自然安息角(内摩擦角)等影响。
（1）断层对爆破后边坡影响。它与下述因素有关：断层的产状与边坡走向及边坡度关系；断层带的宽度、破碎程度和胶结程度；断层与药包位置关系。其中断层的产状与边坡的关系常常起到主要作用。当断层的走向与边坡走向大致平行时，药包布置在断层的前面，断层对减弱爆破对边坡的破坏起到有利的作用。
（2）层理对爆破后边坡影响。当层理走向与边坡开挖走向的交角小于40°或层理走向与边坡相反，倾角在70～90°之间的产状是不利于边坡的稳定，在这个范围内可能产生危石、落石甚至产生顺层滑坡。当遇到此类情况，尽可能不采用大爆破方法开挖边坡。
（3）岩体内随机分布的微裂隙及其他软弱面的影响。这些情况出现，弱化了边坡岩体的强度。在爆破震动荷载的作用瞬间，微裂纹尖端附近发生较大的集中应力，同时在爆破产生的应力波的反复托伸、压缩作用下使得边坡岩体产生爆破松动带，导致岩体强度进一步降低。当具有一定强度的爆破地震波通过软弱结构面时，由于地震波在结构面处的反射增强作用，很可能导致该结构面出现相对位移，产生扩张，从而边坡的稳定性。
（4）由于露天矿采场不断下降，暴露的边坡面积不断扩大，到了雨季，雨水渗入边坡岩体中，由于雨水作用，岩石的强度指标下降，加上岩体自身的构造(如断层，节理等)原凶，在生产爆破过程中，爆破地震波通过软弱面时，会施加一个动荷载给这些软弱面，且达到一定强度时，就造成边坡的破坏。
3 减振措施
根据影响爆破振动强度的因素，综合选取适用、可行、经济、合理的减振与抗振措施，将各种爆破振动控制在容许的范围内，以便确保边坡的稳定与安全，具体采取的措施如下：
（1）选取合理的超深。炮孔超深hc，是露天矿台阶深孔爆破中一个极重要的参数，可根据经验公式：hc=（0.15～0.35）Wd，式中Wd为底盘抵抗线，单位m。根据实践经验，岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值。超深若设计不合理，超深过大会加大爆破地震波的强度，过小容易产生根底，影响挖装及下一次爆破作业。
（2）选择合理的孔网参数。根据爆破机理，为达到安全、合理的目的，使炸药均匀地分布在被爆岩体中，防止能量过于集中，达到减小爆破振动强度目的。一般孔网要求如下：
①炮孔密集系数要尽量大于1；
②采用大孔距小排距爆破新技术；
③尽可能减少炮孔超深；
④合理堵塞长度，防止孔口药量集中，并确保堵塞质量；
⑤采用孔内间隔装药。
（3）采用不耦合装药技术，尤其是预裂炮孔和主炮区的上半段装药。不耦合装药，有利于形成应力叠加、应力集中以及拉伸裂隙，而不易形成粉碎。由于药包产生的爆炸作用经过空气间隙的缓冲，在相同装药量下，不藕合装药爆炸产生的地震动强度比藕合装药的要小。
（4）采用V形或斜线起爆方式，改变主振方向，避免最近的需要保护的边坡正好位于主振方向（即抛掷方向的后方）。实践表明，抛掷爆破时，最小抵抗线方向的振动最小，反向最大，两侧居中。成排的群药包爆破时，在药包中心连线方向比在垂直于连线方向的振动速度可降低25％～45％。
（5）预裂爆破可以有效地减弱地震强度。
（6）采用微差爆破技术，分散总药量，控制震源的大小，对减弱爆破地震效应有很大作用。大量的试验研究表明，在总装药量及其它条件相同的情况下，延时起爆的振动强度比齐发爆破降低30％一60％。Daniel Johansson等人通过微差控制小炮试验对孔间冲击波相互作用进行研究，通过大量研究数据表明微差时间选取0～1.1Wdms时降振效果明显优于2Wdms及以上时间，其中Wd为最小抵抗线取值。
参考文献：
[1]周文海，梁瑞，陈金林，朱冕，陈鹏辉，楼晓明，王敦繁．时程稳定性系数确定的边坡逐孔起爆孔间微差降振时间[J]．爆炸与冲击.
[2]杜青,马秋,孙伟,杨溢,徐永仁.爆破震动对露天矿边坡的影响及其防治[J]云南冶金，2008（12）.
[3]李文秀.侯晓兵.杨少冲.郭玉贵.王晶.戴兰芳.爆破震动影响下山区露天边坡变形分析[C]-2006
[4]杨年华,张乐.爆破振动波叠加数值预测方法[J].爆炸与冲击,2012,32(1):84-90
[5]Daniel Johansson,Finn Ouchterlony.Shock wave interactions in rock blasting:the use of short delays to improve fragmentation inmodel-scale[J].Rock Mechanics and Rock Engineering,2013,46(1):1-8.
论文作者:胡跃军
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第15期
论文发表时间:2019/9/19
标签：露天矿论文; 断层论文; 强度论文; 稳定性论文; 岩石论文; 地震波论文; 药包论文; 《工程管理前沿》2019年第15期论文;