浅谈减少中深孔爆破地震波对周边的影响

浅谈减少中深孔爆破地震波对周边的影响
本文对如何减少中深孔爆破地震波对周边的影响进行分析。

首先对爆破振动与爆破地震波的传播进行探讨，并对降震措施进行了详细的分析。

标签中深孔爆破；降震措施
1、概述
某石灰石矿山是为某公司两条日产5000 吨熟料生产线提供优质石灰质原料的矿山。

矿区分南、北两个采区，目前主要开采北采区，北采区离民宅最近距离约300 米。

本矿山采用露天开采方式，自上而下水平分层法开采。

穿孔用KQGS-150 潜孔钻机穿孔，钻孔直径均为165 毫米，中深孔爆破，台阶高度初期为20m正常为15m，爆破采用非电塑料导爆管毫秒雷管分段起爆，主要采用硝铵炸药爆破。

随着水泥产销量的不断增加，石灰石需求量由年产167 万吨增至480 万吨。

因此，为减小爆破震动，保证居民的生活稳定，同时，不影响采矿强度和矿山中长期生产计划，我单位优化爆破参数，引进新型爆破器材，采取各种减震控制技术进行降震，达到预期的爆破效果，确保炸药单耗下降和生产秩序的正常。

2、爆破振动与爆破地震波的传播
2.1 爆破振动及爆破地震波的形成。

由岩石爆破机理知，岩石爆破是一个炸药能量释放、传递和作功的过程，这个过程非常短暂，只有几十微秒。

在这个短暂的时间中，炸药包在岩石中爆炸，爆轰作用形成的应力波由药包中心向周围传播，先是使邻近药包周围的岩石产生压碎圈和破裂圈，这是我们所希望得到的爆炸的有用功。

而当应力波通过破裂圈后，由于它的强度急速衰减，再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生弹性振动，并以弹性波的形式向外传播，这种弹性波又叫地震波。

爆破地震波传播到地表，将会引起地表振动，即为爆破振动。

由此引起的地面以及地面上的物体产生颠簸和摇晃的现象及后果叫地震效应。

爆破振动的发生、传播，虽然时间很短，但不加控制，带来的危害很大。

2.2 爆破地震波的特点。

爆破地震波具有较复杂的波形，但整个波动过程大致分为三个部分，（1）初震相；（2）主震相；（3）余震相。

主震相振幅最大，所以破坏性也最大。

爆破地震波的峰值与装药量、至震源的距离有关，并随之变化而变化。

地震波由若干种波组成，根据波传播的途径不同，大致分为主要由纵波和横波组成的体积波和主要由瑞利波与拉夫波组成的表面波两种。

体积波特别是其中的纵波能使岩石产生压缩和拉伸变形，它是爆破时造成岩石破裂的主要原因。

表面波特别是其中的瑞利波，由于它的频率低、衰减慢、携带较多的能量，是造成地震破坏的主要原因。

爆破地震波与自然地震波虽然同属于能量释放引起地表振动的现象，但二者有明显的差异。

一是频率不同，自然地震波频率都很低，爆破地震波频率则较高，
从数十至数百赫兹；二是波的衰减速度不同自然地震波衰减慢，爆破地震波衰减很快；三是持续时间不同，自然地震波常持续达数分钟之久，而爆破地震波持续时间最长也不超过数百毫秒。

2.3 爆破地震振动强度及判据。

衡量爆破振动强度的物理量是非常复杂的，但是主要的有质点振动位移、质点振动速度和振动加速度等。

究竟用哪一种量最能反映爆破振动的强度，到时目前，国内外专家的看法还不能统一，但多数人认为选择质点振动速度为标准比较合适。

我国GB6722-2003《爆破安作全规程》也是按质点振动速度作为判定爆破振动强度的判据。

质点振动速度计算公式为：
V=K（Qm/R）a
式中V—质点振动速度，cm/s；
Q—装药量（齐发爆破时为总装药量，微差爆破时为最大一段装药量），kg；
R—从测点到爆破中心的距离，m
K—与爆破场地条件有关的系数；
m—装药量指数（国内多采用1/3）；
a—与地质条件有关的系数。

3、降震措施
3.1 选取合理的爆破参数。

3.1.1 孔网参数。

为防止能量过于集中，使炸药均匀地分布在被爆的岩体中，以达到减小爆破振动强度的目的，爆破设计中要选取比较合理的孔网参数：（1）炮孔密集系数取 1.5；
（2）采用大孔距小排距爆破技术，我公司采用的孔网参数一般为：4m× 6m；
（3）减少炮孔超深，其控制在此1m—1.35m；
（4）孔口堵塞长度要合理，防止孔口药量集中或充填过大；
（5）爆破作用指数n 取0.75—0.8。

3.1.2 单位炸药消耗量。

单位炸药消耗量过高会产生强烈的振动和空气冲击波。

单位炸药消耗量过低则会造成岩石的破碎和松动不良，大部分能量消耗在振动上。

我公司通过近几年的爆破实践得出最优炸药平均单位消耗量是
0.18—0.19kg/t。

3.2 充分利用微差技术。

3.2.1 采用微差逐孔起爆。

由质点振动速度的计算公式可知，爆破振动速度V 和爆破药量Q 成正比，当齐发爆破时Q 为总装药量，当采用分段起爆时Q 为最大单段药量。

为了既保证每次爆破的落矿量满足正常生产的需求，又能最大限度降低爆破振动，采用非电塑料导爆管毫秒雷管起爆网路，实现逐孔起爆，一孔一响，将单响药量降到最低。

3.2.2 确定微差时间的原则。

大量试验研究表明，产生地震效应最低的微差时间同补充自由面以及利用爆破碎块碰撞进行补充破碎所需的微差时间是一致的。

这就是说，选择地震效应最小微差时间，不会影响爆破效果。

确定微差时间的原则有三：（1）使前后起爆的炸药产生的地震波主震相不重叠；（2）选取微差时间应使前后起爆的炸药产生的地震波互相干扰；（3）使排间延发时间大于排内延发时间。

实践证明，此时间一般选取30—50ms 为宜。

3.3 采用气体间隔器间隔装药。

气体间隔装药不仅能够提高爆破效果，降低炸药单耗，而且还能起到很好的降震作用，尤其是底部间隔降震效果最为明显。

首先，由于采取了间隔装药减少了每个炮孔的装药量，对降低爆破振动是理所当然的。

另外，由于药柱在炮孔内的提高和空气柱的缓冲作用，减弱了对底板的作用力，爆炸能量充分释放出来用于破碎和移动岩体，减小了爆破震荡。

孔底间隔时间隔长度一般控制在1m—1.5m之间，可降低爆破振动约20%左右。

3.4 合理布置采场工作线方向。

实践表明，成排的群药包爆破时，在药包中心连线方向比在垂直连线方向的振动速度可降低25%—45%。

因此，根据重点保护对象的位置，合理布置采场工作线的方向，调整爆破传爆方向，尽可能侧向民宅起爆。

3.5 适当控制爆破规模。

虽然，质点振动速度的计算公式中V与分段起爆爆破中的总药量没有直接关系，但在与村民的交涉和沟通过程中得知，他们主要关心的是总药量而非单段药量，再多的解释也没有用。

同时考虑到成组药包爆破的地震波相互作用、相互叠加、振动波衰减延缓等因素，在保证生产需求的情况下，应适当控制爆破规模减少总装药量。

我公司每次爆破的总药量一般不超过 4 吨。

3.6 其它措施。

每次爆破前清干压在自由面上的虚碴，创造良好的自由空间，减小爆破夹制作用。

本矿山最高台段的海拔高度为360m，原设计280m 以上各台阶高度为20 米，为了减少单孔装药量，降低破振动，现已将320m以下各台阶高度均改为15 米。

4 结语
综上所述，矿山爆破地震效应是一个很复杂的问题，影响因素较多。

但是，
我公司经过认真分析和研究，抓住关键因素，采取了一些降震措施，减弱了爆破振动对邻近村庄的影响，企业与村民的关系得到了改善，矿山生产秩序逐步正常化，各项生产经营指标达到了预期目标。

参考文献：
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