刍议矿山爆破开采对周围地区建筑物的影响

黄进

摘 要：随着经济技术的发展，人类的工程活动已经广泛涉及到建筑、交通、水利水电、港口大坝以及矿山领域。在这些工程领域内，边坡稳定与否一直是本领域需要解决的关键问题之一。其中路堑边坡、深基坑边坡、露天矿山边坡在工程生产中的稳定及开挖过程对环境及周围建筑物的影响已经引起了人们的高度重视。而且，对于边坡引起的滑坡、泥石流等自然灾害构成的威胁已经严重影响到人们的生产生活和生命财产的安全，这种边坡的危害和火山、地震被称为三大地质灾害源。岩土工程师们已经将研究的重点课题偏向于边坡工程的稳定性研究领域，同时兼顾边坡工程对周围居民的生活危害程度。在矿山的开挖中，露天矿的比例显著增加。而且，露天矿山距城市的距离也不断露天矿山开采施工时的爆破震动问题、爆破震动对边坡稳定性影响、矿区人员安全、矿山开采周围建筑物的安全，以及爆破震动的衰减问题已经引起了国内外的重点研究，除了研究这些问题的变化规律，对爆破技术的有效控制也有很深的研究，而且根据研究解决了很多的工程实际问题。减小。

关键词：矿山爆破；建筑物；影响因素

1 引文

爆破中存在的问题众所周知，爆破动力影响在矿山中主要是爆破震动对边坡稳定性的影响，由于爆破对边坡卸载的影响十分突出，所以爆破震动对于计算边坡稳定性分析不容忽视。而且，爆破还会引起环境的破坏。该露天矿离城市较近，所以对于该工程引起的环境及周围建筑物的影响也不容忽视。由于露天矿在生产工程中频繁的爆破，除了对边坡稳定性的影响，还将会产生有害的烟尘污染、粉尘污染、震动影响以及噪声等现象。工程实践和实验结果显示：炸药在爆炸时，炸药中的化学元素在爆炸过程中将会产生一氧化碳、二氧化硫等大气污染物。而且工程爆破还会产生大量的粉尘，粉尘会是空气中的总悬浮微粒的浓度增大，而造成尘毒污染，还会影响空气的能见度，给附近的城市带来生活上的不便。同时，工程爆破的瞬间还会造成较大的噪声，形成声污染。当炸药量较多时，爆炸产生的冲击波强度会增大，严重的可能会引起周围建筑物的破坏、甚至使建筑物倒塌。大量的露天矿山工程实践还说明：在露天矿开挖过程中的爆破生产引起的最严重的问题就是爆破振动。爆破产生的震动波，会使爆破一定范围内的地层产生振动，如果控制不当，可能会会造成边坡的失稳破坏、一定區域内建筑物的倒塌或者人员伤亡。

2 爆破所产生的振动效应对附件建筑物的影响因素

2.1 地质条件

建筑物的牢固程度紧密联系着地基的地质情况。所以，在对矿山采取爆破开采前应勘测矿山周边建筑物的地质环境。这对保证矿山生产过程中的安全非常有利。同时在新建建筑物前也应对底部的地质条件加以考虑，对较适合的地质选择，从而使新建筑物的基础更为牢固，从而更大程度上将爆破带来的破坏降低，提前做好预防措施。根据爆破安全距离公式可以得出建筑物的地质情况对爆破安全距离有移动性，从而影响爆破地震效应。

2.2 建筑物构造

建筑物构造的不同时期也具有不同的承受能力，其所能承受的爆破振动的强度也是不一样的。建筑物的跨度越大或者高度越高，其就会受到越大的爆炸带来的振动营，更可能有裂缝出现。在新建建筑物时不仅要对地基的地质条件考虑，同时还要合理设计建筑物的跨度和高度，使抗震程度增强。

2.3 距离爆破点的距离——爆心距

所谓的爆心距就是指建筑物距矿山爆破点的实际距离。它如果数值越大，那么其爆破所带来的能量就越小。即便爆破地震波的主频往低频发展，强度逐渐降低，但是所辐射的频带的宽度更广，能量的分布也更加分散，可能有更大的危害出现。所以在设计建筑物前除了对地质条件和建筑物的结构加以考虑，还要对爆心距测量，选择距离爆破点较为合理的距离，使受到的爆破振动减小。

2.4 建筑物受到爆破时的振动次数

如果建筑物受到爆破时的振动次数不一样，那么其反映的建筑物所受到的破坏程度也是不一样的。比如跨度大的建筑物在受到爆破振动时，自身也会有振动发生，从而会对建筑物造成二次破坏，可能会使建筑物出现裂缝。因此，需要对疲劳次数提前测算，在建造新建筑物时才能进行有效防范。疲劳破坏产生的振动次数受爆破次数、振动频率和波延时间的影响。因为爆破产生的振动波形和频率大小规律不明显，所以选取平均值进行计算。不同的爆破次数对于周围建筑物的破坏程度也不同。

2.5 振动波的叠加因素

爆破振动波的叠加效应也会对周围建筑物所受到振动破坏的程度造成影响。现今有大多矿山开采时使用微差爆破，通过最大一段的炸药数量减少来使振速降低，但是分段爆破就会导致许多波彼此叠加的效果。想要使最佳的降振效果达到，就必须使波谷叠加另一波波峰。反之，如果波峰与波峰相叠加或者波峰与另一波峰的一小部分叠加，都不能使最佳效果达到。因此，爆破前需要对合适的微差时间测定出来，叠加波谷与波峰，使爆破引发的振动对建筑物的破坏减轻。

2.6 振动速度

如今国际上统一的建筑物破坏的振速临界点为5cm/s。振速大小可以对建筑物受到的破坏进行反映。振速与爆心距、地质条件和最大一段的炸药量相关。已经确定建成的建筑物的爆心距和地质条件，可以对正常爆破的振动规律测定，结合爆破情况，通过最大一段的炸药量适当减少，来使建筑物受到的振速危害减轻。

2.7 振动频率

爆破地震效应对周围建筑物的危害要素也包括振动频率。相关研究表明，爆破产生的振动频率普遍在10-30zH之间，根据波形，可能振速很低时，对应的振动加速度很大，相应的振动频率也较高。根据相关资料，建筑物自身具有选择放大介质中传播的地震波能量的作业。其中与建筑物自振周期频率接近的地震波尤其会被放大，使该波引起更强的振动。同时，爆破会给建筑物一个自振源头使其发生自振，当爆破产生的地震波频率和建筑物自身的这种自振频率彼此叠加，周期一致时，可能产生共振效应，从而对建筑物造成更严重的破坏。如今的技术还不能对建筑物的自振频率进行精确的测量，需要更完善的发展和研究。

3 结语

在采用爆破开采方式的矿山周围新建建筑物时，应对上述爆破对附近建筑物的影响因素所考虑，从而提前进行有效的预防，并且选择适当的新建筑物的位置和设计方案，使爆破所带来地震效应最大限度地降低。同时，也要持续探究爆破开采对周围地区建筑物的影响，使爆破技术不断完善，使矿山开采更安全，有效保障矿山周围居民居住安全。

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