某露天矿山爆破振动测试研究

陈继强 王 杰 常 剑

(中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司)

某露天矿山爆破振动测试研究

陈继强 王 杰 常 剑

(中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司)

针对某露天矿安全治理工程，在爆区布置了6个测点，根据2次爆破振动测试的数据，采用最小二乘法回归得出爆破振动衰减规律公式，利用分析结果，对后续爆破产生的振动强度进行预测，结果显示爆破振动不会损坏东侧民房，对类似爆破工程的设计具有一定指导意义。

露天矿 爆破振动测试 最小二乘法 衰减规律

某露天采坑拟进行安全环保治理，采用爆破方法修整边坡和平台，再实施覆土绿化。为了评估爆破振动对爆区东南侧民房的影响，进行了2次爆破振动测试，采用萨道夫斯基公式对测试数据进行分析，对爆破在沿线民房等处引起的地表振动强度进行了预测，对建(构)筑物的影响情况进行判断，以保证生产生活的安全正常。

1 爆破方案

矿山边坡围岩为矽卡岩，硬度系数f=6～10。爆区东侧约100 m处有一户砖混结构平房，南面约80 m处为矿区公路。爆区环境比较复杂。

矿区目前已形成+60，+70，+80 m台阶，拟通过治理分成+82，+74，+66，+58 m梯段，梯段高8 m，每个梯段平台宽5 m，梯段坡面角为60°，最终边坡角为55°。

采用KQG-150型潜孔钻机，炮孔直径为165 mm，钻孔倾角为75°，采用φ120 mm乳化炸药，φ32 mm 2#岩石铵梯炸药和导爆管雷管起爆。采用三角形双排孔，孔距为4～4.1 m，排距为3.8～4 m，孔深9 m，每排5～6个炮孔。起爆网路为非电导爆管起爆系统，逐孔爆破，孔间跳段，6个炮孔孔内均为瞬发非电雷管，孔外连接雷管段号分别为1段(0 ms)、2段(25 ms)、4段(75 ms)、6段(150 ms)、8段(250 ms)和10段(380 ms)，孔外导爆管簇联后，由电雷管引爆。炮孔顶部填塞4.7～5.0 m，装药约4.3 m，每个炮孔装药48 kg。采用孔内间隔装药结构，上部为总药量的20%，下部为80%，间隔长2.7～2.9 m，上层与下层药柱中分别装入2支φ32 mm 起爆药卷，每支起爆药卷分别插入1发瞬发非电雷管，其导爆管引至孔外，间隔段和孔口填塞段采用岩碴充填。

2 爆破振动测试

根据爆破位置及民房的具体分布情况，为了使测得的数据能真实反映爆破振动传播(衰减)规律，沿东南方向布置一条测线，布置6个监测点，每次爆破使用其中的5个监测点。测点布置见图1。

D1、D2测点位于采场内，与爆破工作面处在同一个平台上；D3在采场外，距坡顶较近；距爆区最近的三叉路口民房布置D4、D5；D6测点在采场东南侧200 m外的路面上。

振动测试数据采集分析系统为UBOX5016型爆破振动智能监测仪和配套的爆破振动专用分析软件，与压力、速度、加速度等三维传感器相连，并将模拟电压量转为数字量进行存储，经自身的USB接口和笔记本电脑(或台式电脑)通讯，实现计算机波形显示、谱图显示、波形的各种特征参数及测试结果的表格显示、存盘和打印等功能。

矿区分别于2013年10月14日和10月22日进行了2次爆破，测振炮孔原始资料汇总见表1，监测数据见表2。

3 爆破振动衰减规律

经过2次爆破测振，得到表1中9个测点27条有效的振动波形，以及对应的27套数据(振速、频率、振动持续时间等)，采用萨道夫斯基公式，利用最小二乘法回归得出爆破振动衰减规律公式，可用于粗略预测将来爆破产生振动的大小，或者根据砖房的质点安全允许振动速度计算出最大段允许药量以控制爆破规模，避免爆破造成民房破坏。

图1 爆破振动测点布置

表1 测振炮孔原始资料汇总(2013年)

注：采用乳化炸药。

萨道夫斯基公式[1]：

(1)

式中,V为爆破振动速度，cm/s;Q为最大段炸药量，kg;R为爆心距，m;K为场地系数；α为振动衰减系数。

对式(1)两边同时取以e为底的自然对数，得

(2)

Y=a+bX.

(3)

采用最小二乘法求得式(3)中的a和b值，进而得出K=931.6，α=2.06，即得到振动传播衰减规律:

(4)

回归计算的相关系数为0.972 8，大于0.95，F检验值为52.9，大于4.24，标准差为0.26，说明回归结果可靠。回归直线见图2。测点分布于回归直线附近，具有较高的相关性。

图2 振动速度回归直线

根据回归得出的爆破振动衰减公式，可以对不同的最大段爆破药量、爆区与民房距离情况下民房地面质点振动速度进行预测，见表3。

从表3中可以看出，当爆心距为80 m(宕口东南端爆区，即距离民房最近的爆区)，爆破最大段药量超过80 kg时，爆破振动速度为2.27 cm/s，接近砖房允许振动速度，爆破振动可能会造成民房破坏。目前治理工程最大段药量固定为48 kg，因此，不会造成民房破坏。

4 结 论

根据萨道夫斯基经验公式，利用最小二乘法对振动测试数据进行了处理，得到民房方向的爆破振动衰减规律，在此基础上，对采坑内不同爆区位置、装药量的爆破施工在民房处引起的质点振动速度进行了预测，结果显示，不会对民房产生破坏，对类似爆破工程中控制爆破振动速度及保护民房具有重要的参考价值。

表2 监测数据记录

表3 爆心距、最大段药量与振速关系

注：带*的数据为超过砖房的安全允许质点振动速度，在此爆心距和装药量情况下，很可能会造成民房的破坏。

2014-10-10)

陈继强(1966—)，男，高级工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。