复杂环境下矿山爆破振动及成本有效控制李学锋

复杂环境下矿山爆破振动及成本有效控制李学锋
发布时间：2021-10-06T01:26:23.051Z 来源：《基层建设》2021年第18期作者：李学锋
[导读] 爆破开挖是露天矿山开采过程中最常使用的方法，在矿山开采过程中占据着非常重要的地位。

爆破振动是主要的爆破有害效应之一，研究如何有效降低爆破振动对周边构建筑物和边坡带来的不利影响，具有重大的现实意义。

矿山治理石方爆破工程中，为减少振动、控制爆破作业成本，采用多自由面分段微差减振技术、加大孔距排距、降低延米装药量的方式，有效地降低振动影响、节省爆破成本，可为类似工程提供参考。

北京理工北阳爆破工程技术有限责任公司北京 100089
摘要：爆破开挖是露天矿山开采过程中最常使用的方法，在矿山开采过程中占据着非常重要的地位。

爆破振动是主要的爆破有害效应之一，研究如何有效降低爆破振动对周边构建筑物和边坡带来的不利影响，具有重大的现实意义。

矿山治理石方爆破工程中，为减少振动、控制爆破作业成本，采用多自由面分段微差减振技术、加大孔距排距、降低延米装药量的方式，有效地降低振动影响、节省爆破成本，可为类似工程提供参考。

关键词：复杂环境；矿山爆破；振动；成本控制
引言
最近几年，我国时代经济的飞速发展，科技水平不断提升，我国国民对矿山爆破施工的要求也越来越严格，特别是作为矿山爆破中最为关键的露天爆破，所以，工作人员一定要科学合理探索与分析露天矿山爆破安全因素，可以有效推动我国露天矿山爆破与开发作业的稳定与可持续良好的发展，在建设过程中的爆破生产工作范围广泛，并且开采区越靠近城区或者人们居住的位置，居民对生产进程中的安全以及环保问题的要求就越严格，导致露天矿山爆破施工的难度也越来越高，其次，高速的生产工作也存在着非常大的危险性，所以，工作技术人员在建设以前一定要充分考虑到施工过程中生产安全性的问题。

1关于爆破振动作用原理
我们从源头上来看，爆破项目是指爆破企业运用炸药爆炸的威力来完成对规定区域的爆破，毋庸置疑，在爆破的那一刹那，炸药所引发的爆破振动会引起非常严重的危害，想要进行有效把控好爆破振动，就需要进行全面探索和剖析爆破振动作用的原理。

1.1爆破振动的产生
工作人员在使用炸药来实行爆破的时候，炸药内的介质内爆炸进程中会引发极其强大的能量，而且超强的能量转变成弹性地震波、应力波以及冲击波，通过介质内进行传播，冲击波主要是对介质的爆破造成直接的影响，应力波与弹性波则会向介质的四周位置实行传递，从而损坏质点，引起爆破振动。

1.2有关爆破振动的一些特征
（1）维持时间比较短的特征，爆破振动和地震相对比，爆破项目所释放能力的过程极快、能力极强和振动时间极短，一般情况下是在几百毫秒内就可以完成。

（2）振动频率高的特征，爆破振动和地震的主振频率相对比，爆破的主振频率可以达到五到五千赫兹，爆破振动的频率与爆规模间为负相关；其次，爆破振动的主振频率和传播介质特征及炸药性能息息相通，一般情况下，坚硬程度越高的岩石，爆破所引起的地震波高频的成分就会越丰富，工作人员在利用高爆速炸药来实行爆破的时候，那么爆破压力就会明显提升，从而引发剧烈的爆破振动。

（3）振动的频率和爆破规模及种类息息相关，换句话说爆破项目的规模越来越大，所需要的炸药量也就越多，所造成的爆破振动就越强，进而提高项目介质造成的破坏效果，其次，鉴于爆破种类的不一样，就会产生不一样的爆破振动的频率。

2爆破振动影响因素分析
2.1炸药类型的影响
炸药属性与介质中冲击波的衰减之间存在着十分紧密的联系，当炸药所产生的冲击波压力大于岩石抗压强度的10倍以上时，其爆破地震波在传播过程中会出现大量的损耗，从而使得冲击波的衰减更加迅速。

试验表明：当炸药波阻抗值与岩体的波阻抗值接近时，炸药的爆炸能量有效利用率越大，即可引起更大的爆破振动。

故当爆破工程对爆破振动有要求时，应选择与岩体的波阻抗相差大的炸药。

2.2炮孔直径的影响
爆破时炮孔的孔径对爆破振动强度会产生一定的影响，即使它们具有相同的爆破药量，其爆破振动也会随着场地系数和衰减指数的不同而发生变化。

根据相关数据表明，炮孔直径和测点的爆心距是决定爆破振动强度的关键因素。

与大孔径爆破相比，采用小孔径爆破时质
点振动时的衰减速度更快，且炮孔直径越大时，爆破振动的强度也会更大，这种振动强度的增长速率与比例药量也有着很大的关系，它会随着比例药量的减少而呈现出爆破强度增大的趋势。

2.3起爆方式的影响
起爆方式对爆破振动强度的影响较大，当其他爆破条件相同时，不同起爆方式所产生的爆破振动强度之间会存在很大的差异。

其根本原因在于不同的起爆方向可以充分利用自由面的减振作用，从而使得抵抗线减小且炮孔临近系数增大，岩石在破碎和抛掷的过程中会损耗大量向自由面传播的能量，从而使得爆破振动强度出现一定程度的下降。

根据相关数据显示，齐发爆破的振动频率相对较小，而微差爆破的振动频率则相对较高。

当起爆网络被改变时，爆破振动的频率特性也会随之发生变化。

在相同地质条件下，V型起爆与地表延期分区起爆二者相比，地表延期分区起爆的主频明显升高，且出现多个峰值，这在很大程度上表面地表延期分区起爆的振动能量更为分散。

3复杂环境下矿山爆破振动及成本有效控制
3.1有关一次爆破总药量的控制
工作人员在进行爆破项目过程中，爆破区四周围人员以及设备设施的安全除了会受到爆破振动速度幅值的影响以外，还是会遭受到振动波频率的，站在频率的角度上来说，爆破企业使用的一次爆破总药量如果是越大，那么振动波可以传出去的距离就越远，所造成的振动频率就越低，对四周围区域设备设施与人员所造成的破坏力就越大，所以，想要有效地缩减爆破振动，工作人员就需要有效的把控好一次爆破总药量，防止振动波的叠加所带来的更加严重的破坏。

3.2选择科学合理的爆破方法
针对选择露天矿山爆破的方法来说，因为爆破位置的地形极其复杂和爆破任务的不同，所选择的爆破方法也是不一样的，例如小规模的爆破和大规模的爆破等等，毋庸置疑，范围比较大的爆破所引发的负面振动影响非常大。

在当下，最常使用的爆破方法为深孔大直径炮孔爆破方法，运用这种方法实行矿山爆破能够有效的节省爆破的成本，通过在深孔大直径炮孔爆破的经验可以得出：采用这种爆破方法所造成不良振动的影响是非常大的，把这种方式运用到部分大规模爆破矿山生产中有可能会带来相应的效益，不过，假设这种方式运用到振动比较敏感活跃的区域，哪怕可以节约一定的爆破成本，不过会对矿山生产造成不良影响，这样矿山的生产效率也比较低，情况严重还有可能引起一些安全事故的问题。

所以，施工工作人员在选取爆破方法的时候，不可以只关注爆破方法的优点，更需要详细了解到其缺点，施工工作人员需要详细探索分析实际的爆破位置，科学合理的选取爆破的方法，这样子才可以有效地防止和缩减爆破所造成不良的振动影响，进而可以有效地提高矿山生产的成效，如图1。

图1矿山科学爆破方法
3.3成本核算
“某高速”与“某矿山”对比，炸药单价 5 309元/t，节省炸药费用为 47.41×5 309 = 251 700 元；7 m 雷管单价 18.58 元，节省雷管费用为 1 300×18.58=24 154 元；钻孔单价 18 元/m，节省钻孔费用为 13 122×18=236 196 元。

综合计算，按照方案施工，预计节省费用 512 050 元。

结束语
综上所述，最近几年我国国内的矿山生产领域的发生非常快速，相关负责人也越来越重视露天矿山爆破的工作，因为爆破进程中有可能会受到可控制因素或者不可控因素的影响，导致爆破过程中出现振动而对整体矿山生产的爆破效果造成影响。

通过合理控制总药量、合理的爆破方法，采用微差爆破等方案，有效控制了爆破振动，节省了人力物力。

参考文献：
［1］郭清川，王建鑫．多自由面孔内外延期分段微差减震爆破技术［J］．露天采矿技术，2016，31（6）：38－40．［2］宋伟．浅谈爆破有害效应的控制技术［J］．煤矿爆破，2020，38（2）：22－24．
［3］张雪亮，黄树棠．爆破地震效应［M］．北京：地震出版社，1981．。