露天矿山爆破振动控制技术分析

李 想

（保利新联爆破工程集团有限公司，贵州 贵阳 550002）

近些年来，经济以及科技水平的创新发展，对矿山爆破施工也有了更高的要求，尤其对露天矿山爆破有了更严格的要求。露天矿山爆破所产生的振动会对周边的施工人员以及相关设备带来较大的影响，这不仅会影响爆破工程的顺利进行，而且还会出现严重的安全事故，给露天矿山爆破作业的发展也带来了较大的影响。露天矿山爆破是一项具有很强危险性的作业，为了保证施工技术人员以及周边环境的安全，就需要采取有效的爆破振动控制技术和措施，将爆破振动影响降至最低，保证施工作业的安全。而在具体的施工应用中，只有不断地提高爆破施工的安全性，才能保证发挥出爆破技术的价值和作用，以便达到预期的施工目标[1]。

1 露天矿山爆破振动产生的原因

矿山领域，在我国社会经济的迅速发展下也有了多元化和多地形化的发展趋势，尤其是露天矿山的开采，给矿山领域的发展提供了重要的条件和基础。但是露天矿山在爆破施工过程中，很容易受到爆破振动的影响，从而给周围的爆破施工人员和环境的安全带来了隐患，为了将爆破振动带来的影响控制到最小，分析引起露天矿山爆破振动的原因是十分有必要的。

1.1 不可控原因

所谓不可控的原因，简单来说，就是在施工中，由于无法预测和控制而引起的影响因素，这些因素对矿山爆破所产生的影响是无法进行预估的。目前在露天矿山爆破作业中，不可控因素主要分为地形原因以及地质原因，其中，地形原因与整个露天爆破区地面的起伏和平整有一定关系，地面的起伏以及平整度会直接影响到爆破振动波主频、幅值以及频率范围；地质原因则主要指的是爆破位置岩石的风化情况等。

1.2 可控原因

顾名思义可控原因指的就是在露天矿山爆破中能够控制爆破振动的原因。通过使用有效的控制措施，可以减少和避免振动的损害，这不仅可以提高露天矿山爆破作业的施工效率，而且还能将振动所产生的影响进行有效控制。露天矿山爆破振动的可控原因主要有炸药单耗、延期时间、孔网参数等，其中孔网参数中的炮孔直径会受到台阶高度、岩石破碎程度等因素的影响。所以在具体的施工过程中，相关的技术工作人员就需要合理的控制炮孔的直径，并对相关因素进行有效的控制，除此之外，还需要结合实际的施工情况，合理的控制炸药单耗量。

1.3 不可控与可控原因产生的具体影响

1.3.1 炸药类型产生的影响

炸药的属性与介质中振动波的衰弱有着密切联系，在爆破中如果炸药所引起的振动波压力大且高于岩石本身抗压能力的10倍以上时，爆破地震波就会有大量的消耗，就会使得振动波迅速衰弱。实践表明，当炸药波阻抗值接近岩体的波阻抗值，爆炸能量越大，则爆破振动越大。所以在具体的爆破作业期间，如果对爆破振动有明确的要求，就需要选择使用与岩体波阻抗值有较大差值的炸药。

1.3.2 炮孔直径产生的影响

炮孔直径对爆破振动强度也有较大的影响，即使爆破药量相同，爆破振动也会随着场地系数以及衰减指数的变化而变化。根据有关的数据显示，炮孔直径以及测点的爆心距是直接影响爆破振动强度的重要因素。小孔径爆破质点振动的衰弱速度与大孔径相比明显更加快，炮孔直径越大，则振动强度也会随之增大，振动强度的增长速度与药量的比例也有一定的关系，也会随着药量的减少而增加爆破强度。

1.3.3 爆破段数产生的影响

爆破段数是影响地震波延时长度和微差时间的重要因素。选择合理的微差延期时间，不同时间段产生的地震波也会按照先后顺序在时间以及空间角度上错开，所以从这个角度来看，这也是控制振动效应幅值的有效手段，而且经过实践证明，微差爆破与普通爆破相比，可以有效减少30%-50%的振速。此外，爆破振动与地质环境也有很大的关系，地质越硬，幅值也会越低。

1.3.4 最小抵抗线产生的影响

根据有关数据显示，最小抵抗线越小，炸药爆炸能的释放时间就会缩短，同时地震波能量也会相对减少，地震强度也会随之减弱。按照应力波传播理论来看，当最小抵抗线越小，爆炸所产生的能量就会在抵抗线小的一面逐渐形成破碎带，从而不断的转化成为空气冲击波，也就是地震波减弱的关键原因[2]。

1.3.5 起爆方式产生的影响

起爆方式对振动强度的影响是比较大的，在保证其他条件相同时，不同的起爆方式也会产生不同的振动强度。而主要原因就是不同起爆方式能够利用自由面的减振作用也有不同，这样一来岩石在破碎和抛掷中就会向自由面消耗较大能量，就会在一定程度上减少振动强度。根据有关的数据得出，齐发爆破的振动频率相对来说是比较小的，而微差爆破的振动频率是比较高的。一旦起爆网络发生了变化，爆破振动频率特性也会有所变化。

1.3.6 阻尼产生的影响

阻尼就是指爆破地震波传播中所产生的阻力，阻尼会使地震波振幅逐渐减小，直到为0。在露天矿山开发的过程中，爆破振动在内部介质中进行传播时，也会有不同的内部摩擦出现，而这种摩擦就会在一定程度上消耗振动所需的能量，再加上振动本身在传播中就会有一定的能量消耗，所以爆破振动的振幅也会减小。

2 露天矿山爆破振动控制技术

2.1 合理设计爆破延期时间和装药方式

在露天矿山爆破作业期间，会受到爆破振动的影响，从而影响了爆破的效率，严重情况下甚至还会威胁到工作人员的人身安全和财产安全。而经过实践和经验得出，爆破振动出现的主要原因就是在装药期间所选择的分段时间不合理，从而出现了振动的情况。所以在进行露天矿产爆破工作中，技术人员就需要对爆破延期时间以及方法进行科学合理的规划和设计：首先，技术人员需要全面的剖析露天矿山爆破的实际现状，并全面的掌握爆破位置的地质和地形等因素；其次，在正式工作中需要联合考察内容，对装药长度以及装药结构进行合理的设计和控制，来减少振动所产生的影响；最后，技术人员需要发挥出装药方式以及分段间隔时间的作用，来缩减装药长度和降振的效果，也能避免出现大块率情况，可以有效的提高露天矿山爆破的工作效率[3]。

2.2 控制一次爆破总药量

在爆破作业中，周围的工作人员以及爆破设备除了会受到振动幅值的影响外，也会受到振动频率的影响。从频率的角度来看，一次性爆破总药量越大，振动波传播的距离就会更加远，而产生的振动频率也会越低，对周围人员以及设备的影响也会越大，所以要想有效的控制和减少爆破振动的影响，就必须要控制好一次爆破的总药量，来减少振动波叠加所带来的不良影响。

2.3 选择科学合理的爆破方法

对露天矿山爆破来说，由于爆破位置具有一定的复杂性，而且爆破的任务也有所不同，所以就需要选择不同的爆破方法，保证可以更好的满足爆破工作的实际需求。目前最常用的爆破方法为深孔大直径炮孔爆破法，该方法能够在一定程度上减少爆破的成本，但是其在应用中也会产生较大的爆破振动，这种方法适合大规模矿山的爆破，但是对于敏感活跃的区域，就会影响到矿山的生产效率，甚至比较容易引起安全事故。所以在选择爆破方法的过程中，除了关注爆破方法的优点外，也需要掌握其应用中会出现的缺陷，工作人员需要考虑到爆破实际位置的需求，选择最合理的爆破方法，这样才能有效的减少爆破振动所带来的影响，才能真正的促进矿山生产效率的提升[4]。

2.4 选择专业的技术工作人员

露天矿山爆破本就是一项具有一定技术性和专业性的工作，要想提高工作效率，就需要有专业的技术人员做保障，所以爆破作业单位就需要选择高素质专业的工作人员，保证工作人员具有很丰富的工作经验以及较高的技术技能。在正式施工前，还需要对工作人员进行全方位的检查，保证工作人员在满足一定标准后才能进场工作，这是保证工作效率的重要因素，来避免出现经验不足而引起的操作不到位问题的发生，避免出现振动情况，而且也能保证施工人员的生命以及财产安全。

2.5 开创自由面和空间

在进行爆破工作中，自由面越多，爆破的顺序也会更加的通畅，而且炸药单耗量也会减少，爆破的工作效率也会更高，但是如果自由面过多，也会导致振动波出现迅速缩减的情况，同时振动值也会发生变化。所以在实际的工作中，要想提高减振的效果，就需要积极合理的开创自由面和空间，来有效的控制和减少振动所产生的不良影响[5]。

2.6 振动阻断措施

为了减少振动对爆破周围建筑以及人员、设备的影响，就可以采取合理的阻断措施，来隔断振动波的传播，从而将振动的影响控制到最低，一般来说常用的阻断措施有四种：利用自然破碎层以及人造预裂缝、打造双排密集减震孔、防止孔内耦合装药以及使用预裂爆破。

3 结语

综上所述，爆破工程是露天矿山开采中的重要内容，但是在爆破中也会产生爆破振动，给周围人员以及设备等带来影响，为了提高爆破的效率，就需要采取有效的措施和技术来控制振动的影响，实现减振的目标，从而为露天矿山爆破项目的发展提供重要保证。