1、1英坪矿山爆破震动的分析与研究摘要：在英坪矿山爆破施工过程中，为降低爆破震动对边坡和周围建筑物的影响，根据实测爆破震动数据，通过对爆破震动波的拟合分析、爆破参数的优化，最终得出爆破震动的水平衰减规律及在不同传播方向上差异，提出了合理的爆破方案，对今后的矿山安全生产和岩土工程爆破具有重要的应用价值和实践意义。关键词：岩土爆破;爆破震动 ;衰减规律;爆破防护中图分类号：TU746 5 文献标识码 ： A 文章编号：随着现在科学技术的发展，爆破技术也越来越多的应用于建筑领域，由于爆破可以减少挖方量、提高岩土的破碎率、围堰的支护平整等工程，可以极大的减少工程照价，岩土爆破技术也逐渐走向成熟 1-3。瓮
2、福磷矿英坪矿山以露天开采做为主要开采方式，随着矿山年生产规模的扩大，岩土爆破施工中主要以大吨位装药、大方量爆破为主，矿山爆破产生的震动越来越明显。因此研究矿山爆破地震波的传播规律，减少爆破震动危害十分重要。本文通过对不同爆破方案所产生的震动波进行拟合回归分析及比较震动在不同方向上传播的差异，为瓮福磷矿英坪矿山的爆破方案设计提供了依据。1 工程背景英坪矿山是瓮福磷矿设计开采的首采矿段，地处喀斯特地形地貌，矿体倾角较缓，主要为碳氟磷灰石，矿石中脉石矿物主要为白云岩，次为石英、微量水云母粘土矿物。平均地质品位 32.56%，岩石储量 10314.22 万 t，平均剥采比 4.84t/t。受断层及沟谷
3、影响，分成几块进行露天开采。设计年产量 250 万 t/a。主要采用中深孔爆破进行破矿作业，平均爆破周期为 2 3 天。每次爆破孔数在 45 120 个，钻孔直径为 165mm，最大孔深 12m，最小孔深 9m，底盘抵抗线 6m，孔网参数4m6m，单孔最大装药量 170kg；采用岩石 2#乳化炸药装，药结构采用连续柱状装药；起爆方式采用逐孔微差爆破方式，即采用非电雷管进行孔内外连接，孔内用起爆弹作为起爆器。由于在矿山周围有需要保护的建筑物，因此爆破震动一直是困扰矿山爆破的主要因素，直接影响了矿山的生产进度，降低了企业的经济效益。2 监测方案设计测点布置主要采用以下依据 4-5：2(1)明确测点
4、布置的目的，爆破震动在垂直和平行于爆区中心线上的震动差值较大，沿两条主线布置测点，是为了较好的探测震动在两条主线上的传播规律；(2)测点尽可能的布置在较为完整的基岩上，这样是为了减少由于地层松动导致的爆破震动误差；(3)震动测试仪传感器应布置三维传感器或单向分轴传感器，以测得震动在径向、垂向、切向上的传播；(4)由于测试误差的不可排除性，在震动测试时，尽量选择两台仪器一起进行测试，取均值以减小误差。为了分析爆破震动在水平方向不同位置的传播规律，将测点分别布置在垂直和平行于爆区中心线 150m、200m、250m 位置处。测点位置布置平面图见图 2。图 2 水平测点布置平面3 数据监测结果及分析
5、3.1 监测结果本次试验共使用 6 台爆破测试仪器，通过将近一个月的测试，共得到 66 组有效实验数据。试验数据见表 1。通过对表 1 的直观分析，发现爆破震动径向速度在 0.1002.170cm/s；切向速度在0.0961.500cm/s；垂向速度在 0.0962.075cm/s。选取典型三相时程信号如图 3 所示。3图 3 典型爆破震动波形图3.2 回归分析岩石介质的震动矢量是由相互垂直的三个方向的矢量和求得的，常采用垂直震动速度最为判断的依据。由于爆破震动衰减与炸药量、距离、地形及爆破方式等有关，推导的公式有很多种，一般土木、矿山工程常采用萨道夫斯基公式 6-8 ： (1)=(3)表 1
6、 爆破震动监测数据记录爆破次数仪器编号总药量(T)单孔最大药量(kg)测振位置距离(m)径向(X)速度(cm/s)切向(Y)速度(cm/s)垂向(Z)速度(cm/s)1-1 3.8 120 150m 0.316 0.232 0.3571-2 3.8 120 200m 0.254 0.141 0.2841-3 3.8 120 250m 0.100 0.154 0.1431-4 3.8 120 150m 0.765 0.673 0.6831-5 3.8 120 200m 0.671 0.595 0.62111-6 3.8 120 250m 0.361 0.478 0.5082-1 2.1 126
7、150m 1.415 1.500 1.2372-2 2.1 126 200m 0.759 0.904 0.5182-3 2.1 126 250m 0.671 0.595 0.6212-4 2.1 126 150m 2.170 1.093 2.0752-5 2.1 126 200m 0.675 0.971 0.71422-6 2.1 126 250m 0.549 0.634 0.6933-1 2.3 130 150m 0.312 0.206 0.2893-2 2.3 130 200m 0.298 0.194 0.1703-3 2.3 130 250m 0.100 0.140 0.0963-4 2
8、.3 130 150m 0.382 0.208 0.39433-5 2.3 130 200m 0.333 0.188 0.19043-6 2.3 130 250m 0.133 0.118 0.1154-1 6.9 100 150m 0.316 0.290 0.2454-2 6.9 100 200m 0.259 0.220 0.1764-3 6.9 100 250m 0.092 0.063 0.1184-4 6.9 100 150m 0.859 0.430 0.3084-5 6.9 100 200m 0.329 0.262 0.20544-6 6.9 100 250m 0.157 0.096 0
9、.1765-1 6.4 91 150m 0.086 0.198 0.2335-2 6.4 91 200m 0.280 0.150 0.1805-3 6.4 91 250m 0.259 0.220 0.1765-4 6.4 91 150m 0.661 1.184 0.4945-5 6.4 91 200m 0.458 0.684 0.33655-6 6.4 91 250m 0.348 0.534 0.2516-1 2 80 150m 0.728 0.828 0.5946-2 2 80 200m 0.863 0.381 0.4996-3 2 80 250m 0.603 0.205 0.4176-4
10、2 80 150m 0.835 0.810 0.6446-5 2 80 200m 0.753 0.684 0.53166-6 2 80 250m 0.524 0.354 0.467注：-指在平行于爆破中心线方向上的测点 1-3；-指在垂直于爆破中心线方向上的测点 4-6。 结合表 1 的试验数据和统计学原理，对数据进行拟合回归分析，得出该矿在垂直与平行于爆破中心线方向上的 K、 值（表 2）以及在不同方向上的拟合曲线（图 4） 。表 2 实测爆破震动回归方程测点方向 径向回归方程 切向回归方程 垂向回归方程 V=117.80(Q1/3/R)1.82 V=92.35(Q1/3/R)1.48 V=
11、137.90(Q1/3/R)1.43 V=128.45(Q1/3/R)1.47 V=109.90(Q1/3/R)1.64 V=154.29(Q1/3/R)1.44图 4 不同方向上的拟合曲线3.3 横纵向传播比较分析通过比较爆破震动在垂直与平行于爆破中心线方向上的速度的大小，可以直观的看出自由面对爆破震动的影响，对应求解爆破震动的比值得出爆破震动三向时程间的比值见表3。5图 5 爆破震动横纵向传播比较图表 3 爆破震动横纵向比值径向横纵向比值 切向横纵向比值 垂向横纵向比值1.9352 2.1390 1.5610从表 3 可以看出，爆破震动在垂直于爆破震动中心线方向比在平行于中心线方向要大的多
12、，震动差值能高达 2 倍以上。4 结论通过对爆破震动数据拟合及震动波形分析，得知震动受传播介质的影响较大，周围介质和传播方向可极大的改变震动波的衰减规律。因此，在以后的工程施工应该注意以下几点：1)通过对数据进行拟合曲线分析，可以看出所测数据大都在拟合曲线附件，测点值相对比较集中，验证了爆破震动数据的正确性和衰减规律公式的可使用性。2) 在布置爆区时，尽量将爆区中心线平行于被保护建筑物，减小爆破震动在传播过程中的叠加作用，以达到降震的目的。3）尽可能的采用逐孔起爆技术，与一般微差爆破相比，逐孔起爆振动波主频比一般爆破要高，高频成分多，不易引起共振现象。4)在爆破施工过程中，严格控制最大单孔装药
13、量和总药量，合理的控制微差时间，减少爆破震动的累计作用，尽量减少每次爆破的震动强度。5)按设计要求施工。钻孔要严格按照设计孔网参数和布孔位置作业，不随意改变装药量，仔细检查起爆网路、起爆顺序。6）随着爆破深度的加大，爆破震动多产生的放大效应会逐渐增加，在后期爆破过程中要时刻调控爆破参数，对地质条件进行再分析，重新审查爆破震动是否对地基造成的影响，避免对地表构建筑物的二次灾害。6参考文献：1 Prof.WANG Xuguang.New Development On Engineering BlastingM.Metallurgical Industry Press.2009.2 郑晓,李万斌,周
14、益龙.紫金东坪金矿的爆破震动测试与研究 J.采矿技术，2010；10(4):121-1233李宝山,张义平,王税睿.基于 HHT 方法在英坪矿号坑的爆破振动分析 J.工程爆破,2010；16(2): 6-9.4 李志刚.拉树山矿爆破震动衰减规律的探讨J. 矿业工程 ,2011；9(1): 27-28.5王先,张新伟.爆破地震对司家营矿区露天边坡影响研究 J.金属矿山.2012；（4）:1-4.6 王光辉.近距离水下爆破建筑物保护技术J. 爆破,2010 ；27(2): 106-108.7谭国湖,刘立键,黄生文.岩石高边坡爆破震动监测及动力响应分析 J.中外公路.2011；(6):42-458陈
15、卓,徐敬新,刘晓军,黄宁.爆破震动衰减公式在三峡地下厂房开挖中的应用 J.人民长江.2011；(8):102-105.Analysis and research of vibration about waters edge blasting in Yingping MiningAbstract: During the blasting excavation construction of Yingping Mining. In order to decrease the influence to neighboring environment. By goodness the vibratio
16、n of blasting and optimize blasting parameter, finally, we get different blasting scheme maybe cause different blasting vibration wave and the difference propagation at the different directions. It is vital important to the blasting project in future.Key Words: Rock blasting; Blasting vibration; Attenuation law; Blasting protection
