安徽省地质矿产勘查局313地质队 安徽六安 237000
摘要：分析了露天矿山中深孔爆破地振波产生的原因、地振波的传播规律、特性，影响爆破地振波传播的各种因素。指出为了降低爆破地振的有害效应而采取的各种方法，并通过爆破测振仪对降振方法进行效果对比。
关键词：矿山爆破 降振措施 地振效应
1概述
在矿山中深孔爆破施工中爆破的装药量、爆破方法和爆破区域环境的千变万化，爆破引起的冲击波、噪声、振动、有毒有害气体、粉尘以及个别飞散物（飞石）对周围环境、人员、和设施也会产生不同程度的影响。尤其以爆破振动产生的危害尤为严重，会导致矿山边坡失稳、垮塌，矿区建筑设施开裂甚至产生结构破坏等。只有充分了解爆破地振波产生、传播和衰减的规律并在矿山爆破施工中采取必要的技术措施，才能将爆破振动的有害效应降低到最低允许的范围内，才能保证矿区周围设施的安全、边坡的稳定和矿区的安全施工。
2爆破地振波的产生和传播规律
炸药在岩石介质中爆炸时绝大部分能量将岩石破碎、移动和抛掷，另一部分能量对周围的介质引起扰动，炸药爆炸产生的应力扰动的传播形成了爆破地振波，其以波动的形式向外传播，相关研究认为在炸药近区（药包半径10～15倍）传播为冲击波；在中区（药包半径15～400倍）为应力波；在远区衰减为地振波。爆破地振波是一种弹性波，它包含在介质内部的体波和沿地面传播的面波。
爆破振动波幅值用于表征地振波的强度，振动幅值指标有质点振动位移、振动速度、振动加速度。许多国家采用质点振动速度作为地震强度的判据，试验研究证明质点振动速度大小与爆破振动的破坏程度的相关性最好，与传播地震波的岩土性质也有较稳定的关系。
苏联科学家萨道夫斯基由试验归纳出爆破地面振动速度经验计算公式中与介质性质和爆源条件有关的系数K和衰减指数α，成为了工程爆破普遍应用的爆破地面振动速度经验计算公式：V=K（Q1/3/R）α，式中。
V——地面质点峰值振动速度，cm/s；
Q——最大单段药量，kg；
R——计算点到爆心的距离；
K，α——与爆破点至计算点的地形、地质条件有关的系数和衰减系数。
表1 K值α值与岩性的关系
爆破地振波和天然地震波都是能量释放引起振动的表现，但是二者有明显的差异，一是波的衰减速度不同，爆破地振波衰减很快，自然地震波衰减慢；二是频率不同，爆破地振波频率高，范围从几十赫兹到几百赫兹；三是持续时间不同，天然地震波的持续时间一分钟或者数分钟之久，而爆破振动持续时间一般以几十或者几百毫秒计。爆破地振波的传播受地形和地质条件的影响，在坚硬岩体中传播的慢衰减的快，在破碎软弱的岩体中传播快衰减的慢，在传播过程中遇到裂隙、薄弱带、断层、溶洞等地质现象时其强度明显降低。爆破施工中采用的爆破方法、装药方式也影响着爆破振动强度，多段毫秒微差起爆技术产生的振动比齐发爆破产生的振动小的多，另外也与装药量和爆破作用指数的大小呈正比例关系。
3八公山矿区现状简述
八公山矿区位于寿县八公山乡境内，矿区出露地层主要为寒武系下统地层，岩性为猴家山组、馒头组的灰岩、白云质灰岩，裂隙发育部位岩石完整性差。矿区零星分布第四系地层。厚度1至3米左右，矿区坑口土体稳定性差，开采面容易形成地质灾害隐患。设计要求对矿区内地段大于20米的高陡边坡采用深孔爆破的方式消除地质灾害隐患，设计台阶高度20米并预留不少于3米的安全平台。
矿区削坡爆破边界呈不规则的折线形，长度约600米，矿区200米范围内有村庄，爆破施工需要精心施工合理优化爆破参数控制爆破振动对村庄内房屋的影响。设计孔深22米，炮孔直径90毫米。
方案1采用孔内、孔外均毫秒五段导爆管雷管排间接力起爆；方案2采用孔内毫秒13段、孔外毫秒2段孔间毫秒5段导爆管雷管逐孔起爆，起爆网路布置图见图1、图2。通过现场多次爆破的振动数据分析表明采用毫秒微差逐孔起爆能有效的降低爆破振动。分析采用的设备为中科测控TC-4850爆破测振仪。
表2 爆破参数统计表
在矿区附近一处民房外水泥地面上布置爆破测振仪传感器，采集二种不同起爆方式产生的三矢量爆破振动波形图像，并对振动数据进行矢量合成得出如下波形图像：
图1 排间接力起爆网路布置图
图2 逐孔起爆网路布置图
图3 TC-4850爆破测振仪
图4排间接力起爆振动数据三矢量合成结果
图5 逐孔起爆振动数据三矢量合成结果
通过测试结果计算可知逐孔起爆在测试点产生的质点峰值振动速度比排间接力起爆的振动要低（2.62-0.39）/2.62=85.1%，一般民用建筑物安全允许质点振动速度为1.5~2.0cm/s（f≤10HZ），逐孔起爆方式产生的振动数据远远小于此值，因此逐孔毫秒微差起爆法可有效降低爆破振动，减小爆破振动有害效应的影响。
4其它降振措施讨论
4.1爆破作业指数的影响
爆破作用指数它是爆破漏斗半径r和最小抵抗线W的比值，以n表示，可以用下式表示：n=r/W，爆破作用指数n在工程爆破中是一个极重要的参数，改变爆破作用指数n，则爆破漏斗的大小、岩石的破碎性质和抛移程度都随之而发生变化，根据爆破作用指数的n值得不同将爆破作用指数分成五种：标准抛掷爆破、加强抛掷爆破、减弱抛掷爆破、松动爆破、压缩爆破，在矿区爆破施工中可根据生产和设计要求的宽度采取减弱抛掷爆破和松动爆破来控制爆破振动。
4.2选取合理的孔网参数
合理的孔网参数即让炸药均匀地布置在岩石中，使防止炸药过分集中以达到降低爆破振动的目的，可根据矿区实际情况采取适当增加炮孔密级系数、减小中深孔爆破超深、保证填塞长度、填塞密实、孔内间隔装药、气垫装药等方法来降低爆破振动。
4.3合适的单耗和爆破药量
根据矿区地质地形特点结合工程实际选取合适的炸药单耗，必要时通过试验试爆确定单耗。过大的单耗会使空气冲击波和振动强度增加并引起岩石的过度破碎和抛掷，对振动控制不利。根据萨道夫斯基公式，一次起爆药量越大，产生的爆破振动越大，在矿山中深孔施工中对总药量进行合理的分段达到降低振动的目的。选择低爆速、低威力的炸药可降低爆破振动；不同品种的炸药波阻抗不同，选用同岩石波阻抗相匹配的炸药可有效的降低振动强度。
5结语
影响矿区中深孔爆破振动的因素很多，经过认真细致的分析研究，对着重对影响的关键因素进行控制，结合矿山进度、安全、质量等的要求采取不同的方法来降低爆破振动，这样在施工过程中既保护了矿区附近建筑物安全又保证了矿区治理的施工进度。
参考文献：
1 颜事龙 胡坤伦 徐颖 现代工程爆破理论与技术 中国矿业大学出版社 2007
2 王海亮 铁路工程爆破 中国铁道出版社 2001
3 汪绪光 爆破设计与施工 冶金工程出版社 2013
4 唐波 左宇军等 基于正交试验的爆破主动降振研究 科学技术与工程 2013
论文作者:韩智谋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：矿区论文; 炸药论文; 质点论文; 药量论文; 岩石论文; 速度论文; 地震波论文; 《基层建设》2018年第6期论文;