攀枝花徐家沟铁矿与丽攀高速公路爆破开采限界距离论证研究

胡士克

摘 要：攀枝花徐家沟铁矿旁有丽攀高速拖路湾隧道、徐家沟大桥和双梁子隧道穿越。《公路安全保护条例》规定：“公路周围一定范围内禁止进行爆破作业”。通过研究，对徐家沟铁矿爆破开采进行限界分区，使禁采区大大突破了条例规定的范围，矿产资源得到了合理的开发和利用，解决了矿山与新建丽攀高速“爆破开采限界与安全营运”的突出矛盾，达到“共存共赢”的目的。

关键词：铁矿；公路；爆破；距离

中图分类号：TV542 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）13-0121-02

随着西部大开发进程的不断加快，高速公路建设和矿产资源开发也飞速发展，但高速公路压覆矿产资源的现象也越来越突出，在二者之间寻求一个最佳平衡点，既保证高速公路的安全营运，又使矿产资源得到最大程度的开采和利用，是当前面临的一个棘手问题。本文以攀枝花徐家沟铁矿爆破开采与丽攀高速建设为背景，就丽攀高速公路与徐家沟铁矿爆破开采限界距离这一问题展开论述，实现铁矿开采与高速公路营运的“共存共赢”。

1 工程概况

徐家沟铁矿位于攀枝花市金沙江边，北有丽攀高速拖路湾隧道、徐家沟大桥、双梁子隧道穿越通过，穿越矿区段全长约970 m（按照《公路安全保护条例》规定：“公路渡口和中型以上公路桥梁周围200 m、公路隧道上方和洞口外100 m范围内禁止爆破作业。”）；南有金江支线铁路线临近通过，再往南有国道、民房等，开采环境极其复杂。

2 矿山爆破开采对丽攀高速影响分析

2.1 影响爆破地震效应的因素

爆破地震通过建筑物地基传递和转化，激起建筑物振动，当矿山爆破产生的振动达到一定强度时，就可能对毗邻的桥隧、公路等设施造成一定程度的破坏。为了确保矿区开采爆破时丽攀高速公路桥梁和隧道的安全营运，按照《爆破安全规程》确定的振动安全允许标准，确定徐家沟铁矿开采爆破区域边界与丽攀高速公路拖路湾隧道、徐家沟大桥、双梁子隧道的临近安全距离和爆破振动影响，是矿区开采爆破设计和施工必须考虑的重要内容。

2.2 影响公路边坡稳定性的因素

矿山采矿后，公路边坡定的岩土被挖除了一部分，打破了岩体原有的平衡状态，在一定范围内可能会对桥墩、隧道周围的岩体产生影响，造成基础开裂、滑坡、不均匀沉降等灾害，从而丧失稳定性和承载力，导致结构局部损伤，严重时甚至会出现整体倾斜、拉裂、倒塌和解体。

3 爆破开采界限临近距离论证研究

3.1 爆破开采振动监测分析和安全距离论证

3.1.1 爆破开采实时监测和数据分析

课题组通过对多次爆破试验振动检测数据进行统计回归分析，确定徐家沟铁矿与丽攀高速之间岩土爆破作用系数K=115.58、衰减系数α=1.37.

3.1.2 爆破振动安全允许振速核定

针对公路桥梁和隧道的结构特征，同时考虑矿区频繁爆破作业的长期扰动和结构累积损伤，确定公路桥梁的安全允许质点峰值振动速度[Vmax]B=8 cm/s，即在大体积混凝土安全允许振速（V=12 cm/s）的基础上，赋予2/3的安全系数（《爆破安全规程》中未对高墩桥梁的安全允许振速作出规定，这里暂按类似桥梁承台结构的大体积砼的安全允许振速的一定比例进行取值）。

确定公路隧道的安全允许质点峰值振动速度[Vmax]T=10 cm/s，即取交通隧道安全允许振速（10～20 cm/s）的下限值（《爆破安全规程》中确定的隧道安全允许振速是基于未衬砌隧道作出的规定，而丽攀高速拖路湾隧道和双梁子隧道设计上都是有衬砌的并已实现，所以此处隧道安全允许振速的选值是偏于保守的），以此峰值振速计算安全允许距离和最大单响药量。

《爆破安全规程》（2011征求意见稿）中对永久边坡安全允许振速作了相关规定，针对露天爆破的振动频率范围，规定永久边坡的安全允许振速为8～15 cm/s。从安全角度出发，对永久边坡的安全允许振速取中间值12 cm/s，此振速远远小于矿山部门对边坡安全允许的质点振动速度。矿山部门边坡安全振速标准见表1.

4 爆破开采区域界限划分和安全生产要求

4.1 爆破开采区域限界划分

为了保证丽攀高速的安全运营与徐家沟铁矿爆破开采“共存共赢”，课题组经研究决定对采区划定5个不同爆破作业区域，不同爆破作业区域采取不同程度的控制爆破作业方式，满足矿山开采不影响高速公路正常营运的目的。

4.1.1 禁采区

禁采区距离被保护建（构）筑物R≤RI=40 m，禁止以任何形式开采。

4.1.2 谨慎控制爆破开采区

谨慎控制爆破开采区距离被保护建（构）筑物RI=40 m

4.1.3 严格控制爆破开采区

严格控制爆破开采区距离被保护建（构）筑物RⅡ=70 m

4.1.4 加强控制爆破开采区

加强控制爆破开采区距离被保护建（构）筑物RⅢ=90 m

4.1.5 常规控制爆破开采区

常规控制爆破开采区距离被保护建（构）筑物R≥RⅣ（200 m），按理论计算矿区每次爆破作业总装药量可达23 000 kg，但在实际施工时，综合考虑现场作业场地条件、台阶宽度、使用雷管精度等因素，限制每次起爆总装药量不得超过8 000 kg，最大单响药量不得超过250 kg。

以上分区不同距离的单响药量计算完全满足《爆破安全规程》（GB 6722—2003）对大体积混凝土（类似桥梁承台结构）峰值振速的安全性要求，也充分满足对公路隧道峰值振速的安全性要求。本文中提出的爆破开采区域划分限界距离，同时也能满足桥梁（21.2 m）和隧道（17.8 m）对边坡稳定性计算的要求。

4.2 爆破开采意见

开挖前，应先沿限界线打两排隔振空孔，可以有效降低爆破振动的传播，减少爆破振动对边坡、桥梁和隧道的影响。

开挖顺序应自南向北依次推进，待开采到谨慎控制爆破开采区时，采取预裂爆破、单孔单响、限制单响药量和一次起爆总药量等措施，减少爆破振动对残留边坡和形成的永久边坡的影响。

在实际施工时，应请有资质的矿山设计部门对矿山开采进行整体规划设计，并按各区域内建议的爆破开采设计参数意见作出详细的施工组织设计，在谨慎控制爆破开采区和严格控制爆破开采区实时监测爆破地震效应，并根据爆破振动监测数据和岩体变化及时调整、完善爆破参数。

4.3 限界区域开采安全生产要求

限界区域开采安全生产的要求主要有以下几点：①在限界区域内进行爆破开采时，应加强边坡坡体的变形观测和桥梁隧道基础的爆破振动监测，发现异常情况及时报告；②矿山边坡高陡，开挖后岩体会产生卸荷松弛，应请具备资质的边坡设计单位对限界区域高边坡进行详细设计，并按设计方案或可采用预应力锚杆或锚索对高边坡进行安全加固处理，以防止边坡产生卸荷变形，确保桥梁和隧道安全运行不受任何影响；③严格按照《金属非金属矿山安全规程》设置限界区域最终边坡角，且不得大于60°；④限界区域边坡应按永久边坡进行设计，设计年限应与高速公路的年限相同。

5 结束语

本文通过对矿山进行爆破开采限界分区，采取一系列的措施对矿山爆破开采加以控制，使得禁采区大大突破了《公路安全保护条例》对高速公路边界爆破作业距离的限制，使矿山开采和公路营运达到了“和谐共赢”的目的，具有一定的实用和工程指导价值，可为爆破界同仁和类似工程提供参考和借鉴。

参考文献

[1]汪旭光，于亚伦，刘殿中.爆破安全规程实施手册[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]国家技术监督局.GB 16423—2006.金属非金属矿山安全规程[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3]陈洪凯，易丽云，唐红梅，等.开挖岩体边坡卸荷带宽度的计算方法[J].防灾减灾工程学报，2011（04）.

〔编辑：李珏〕

Abstract： Panzhihua Xujiagou Iron next to Lijiang to Panzhihua highway Tuoluwan tunnel， Xujiagou bridge and Shuangliangzi tunnel crossing.“Highway Safety Protection Regulations”provides that：“within a certain range around the highway blasting operations are prohibited.”Through research， Xujiagou Iron blasting delimiting partition， so no-take zone greatly exceeded the scope of the provisions of the regulations， mineral resources have been reasonable development and utilization， to solve the mine and the new Lijiang to Panzhihua highway climb speed“blasting and mining clearance safe Operation”prominent contradictions， to“coexistence and win-win”objective.

Key words： iron； road； blasting； distanceendprint

以上分区不同距离的单响药量计算完全满足《爆破安全规程》（GB 6722—2003）对大体积混凝土（类似桥梁承台结构）峰值振速的安全性要求，也充分满足对公路隧道峰值振速的安全性要求。本文中提出的爆破开采区域划分限界距离，同时也能满足桥梁（21.2 m）和隧道（17.8 m）对边坡稳定性计算的要求。

4.2 爆破开采意见

开挖前，应先沿限界线打两排隔振空孔，可以有效降低爆破振动的传播，减少爆破振动对边坡、桥梁和隧道的影响。

开挖顺序应自南向北依次推进，待开采到谨慎控制爆破开采区时，采取预裂爆破、单孔单响、限制单响药量和一次起爆总药量等措施，减少爆破振动对残留边坡和形成的永久边坡的影响。

在实际施工时，应请有资质的矿山设计部门对矿山开采进行整体规划设计，并按各区域内建议的爆破开采设计参数意见作出详细的施工组织设计，在谨慎控制爆破开采区和严格控制爆破开采区实时监测爆破地震效应，并根据爆破振动监测数据和岩体变化及时调整、完善爆破参数。

4.3 限界区域开采安全生产要求

限界区域开采安全生产的要求主要有以下几点：①在限界区域内进行爆破开采时，应加强边坡坡体的变形观测和桥梁隧道基础的爆破振动监测，发现异常情况及时报告；②矿山边坡高陡，开挖后岩体会产生卸荷松弛，应请具备资质的边坡设计单位对限界区域高边坡进行详细设计，并按设计方案或可采用预应力锚杆或锚索对高边坡进行安全加固处理，以防止边坡产生卸荷变形，确保桥梁和隧道安全运行不受任何影响；③严格按照《金属非金属矿山安全规程》设置限界区域最终边坡角，且不得大于60°；④限界区域边坡应按永久边坡进行设计，设计年限应与高速公路的年限相同。

5 结束语

本文通过对矿山进行爆破开采限界分区，采取一系列的措施对矿山爆破开采加以控制，使得禁采区大大突破了《公路安全保护条例》对高速公路边界爆破作业距离的限制，使矿山开采和公路营运达到了“和谐共赢”的目的，具有一定的实用和工程指导价值，可为爆破界同仁和类似工程提供参考和借鉴。

参考文献

[1]汪旭光，于亚伦，刘殿中.爆破安全规程实施手册[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]国家技术监督局.GB 16423—2006.金属非金属矿山安全规程[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3]陈洪凯，易丽云，唐红梅，等.开挖岩体边坡卸荷带宽度的计算方法[J].防灾减灾工程学报，2011（04）.

〔编辑：李珏〕

Abstract： Panzhihua Xujiagou Iron next to Lijiang to Panzhihua highway Tuoluwan tunnel， Xujiagou bridge and Shuangliangzi tunnel crossing.“Highway Safety Protection Regulations”provides that：“within a certain range around the highway blasting operations are prohibited.”Through research， Xujiagou Iron blasting delimiting partition， so no-take zone greatly exceeded the scope of the provisions of the regulations， mineral resources have been reasonable development and utilization， to solve the mine and the new Lijiang to Panzhihua highway climb speed“blasting and mining clearance safe Operation”prominent contradictions， to“coexistence and win-win”objective.

Key words： iron； road； blasting； distanceendprint

以上分区不同距离的单响药量计算完全满足《爆破安全规程》（GB 6722—2003）对大体积混凝土（类似桥梁承台结构）峰值振速的安全性要求，也充分满足对公路隧道峰值振速的安全性要求。本文中提出的爆破开采区域划分限界距离，同时也能满足桥梁（21.2 m）和隧道（17.8 m）对边坡稳定性计算的要求。

4.2 爆破开采意见

开挖前，应先沿限界线打两排隔振空孔，可以有效降低爆破振动的传播，减少爆破振动对边坡、桥梁和隧道的影响。

开挖顺序应自南向北依次推进，待开采到谨慎控制爆破开采区时，采取预裂爆破、单孔单响、限制单响药量和一次起爆总药量等措施，减少爆破振动对残留边坡和形成的永久边坡的影响。

在实际施工时，应请有资质的矿山设计部门对矿山开采进行整体规划设计，并按各区域内建议的爆破开采设计参数意见作出详细的施工组织设计，在谨慎控制爆破开采区和严格控制爆破开采区实时监测爆破地震效应，并根据爆破振动监测数据和岩体变化及时调整、完善爆破参数。

4.3 限界区域开采安全生产要求

限界区域开采安全生产的要求主要有以下几点：①在限界区域内进行爆破开采时，应加强边坡坡体的变形观测和桥梁隧道基础的爆破振动监测，发现异常情况及时报告；②矿山边坡高陡，开挖后岩体会产生卸荷松弛，应请具备资质的边坡设计单位对限界区域高边坡进行详细设计，并按设计方案或可采用预应力锚杆或锚索对高边坡进行安全加固处理，以防止边坡产生卸荷变形，确保桥梁和隧道安全运行不受任何影响；③严格按照《金属非金属矿山安全规程》设置限界区域最终边坡角，且不得大于60°；④限界区域边坡应按永久边坡进行设计，设计年限应与高速公路的年限相同。

5 结束语

本文通过对矿山进行爆破开采限界分区，采取一系列的措施对矿山爆破开采加以控制，使得禁采区大大突破了《公路安全保护条例》对高速公路边界爆破作业距离的限制，使矿山开采和公路营运达到了“和谐共赢”的目的，具有一定的实用和工程指导价值，可为爆破界同仁和类似工程提供参考和借鉴。

参考文献

[1]汪旭光，于亚伦，刘殿中.爆破安全规程实施手册[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]国家技术监督局.GB 16423—2006.金属非金属矿山安全规程[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3]陈洪凯，易丽云，唐红梅，等.开挖岩体边坡卸荷带宽度的计算方法[J].防灾减灾工程学报，2011（04）.

〔编辑：李珏〕

Abstract： Panzhihua Xujiagou Iron next to Lijiang to Panzhihua highway Tuoluwan tunnel， Xujiagou bridge and Shuangliangzi tunnel crossing.“Highway Safety Protection Regulations”provides that：“within a certain range around the highway blasting operations are prohibited.”Through research， Xujiagou Iron blasting delimiting partition， so no-take zone greatly exceeded the scope of the provisions of the regulations， mineral resources have been reasonable development and utilization， to solve the mine and the new Lijiang to Panzhihua highway climb speed“blasting and mining clearance safe Operation”prominent contradictions， to“coexistence and win-win”objective.

Key words： iron； road； blasting； distanceendprint