爆破对矿山边坡和地下采场稳定性影响

崔 周全
李 小双 等 ： 爆破 对矿 山边坡 和地 下采 场稳 定性 影响
２１ 年 １ ０１ ０月第 １ ０期
北 部 边 坡 爆 破 震 动 衰 减 规 律 ， 简 化 Ｂｓｏ 用 ｉ ｐ法 ， ｈ 在 有爆 破与无 爆 破 的条 件 下 ， 边 坡 稳定 性 安 全 系 数 对 进行 了计 算 ， 出了爆 破震 动对边 坡 的影 响程度 ， 得 以
许 红 涛等 （ ０ ６ 提 出一 种 计 算 岩 质 高 边 坡 ２０ ）
爆 破 开挖情 况下 动力 稳定 性安 全 系数 的时程分 析 方
法 。根据爆破振动峰值速度衰减规律和爆破振动速
度 或 加速度 时程 曲线 ， 算 得 到 特定 时刻 作 用 在 各 计 条 块 上 的爆 破振 动 惯 性 力 ， 根据 其 相 位 确 定 惯性 并 力 作用 方 向 ， 然后 施 加到各 条块 上 ， 合 刚体极 限平 结
（９６ ［１ １９ ）１在评述有关岩石高边坡爆破动力稳定分 １ 析研究现状的基础上 ， 出了一种计算 高边坡爆破 提
震 动动 力稳 定影 响 的联合 方 法 ． 法 利用 时程 法 和 该
拟静 力 法 的特点 ， 合 考 虑 爆 破 地 震 波传 播 过程 中 综
振动速度计算公式 ， 分析 了频率组成和边 坡稳定之 间 的关 系 ， 就 边坡 稳 定 性 按 其 频 率 组 成 作 了初 步 并
边坡稳 定 性 影 响 时 现 场 试 验 研 究 的 方 法 和 基 本 步
目前 国 内外 学 者在 爆 破 震 动 下矿 山边 坡 、 下 地 采 场 和硐 室 的稳定 性 方 面所 做 的研 究 工 作 有 ： 元 马
林 （ ９ ４ 参照 国内外资 料 ， 岩 质 边坡 爆 破 地 震 １８ ） 对 效 应 进行 了相 关 的逆 分析 研 究 ； 子 荣 等 （ ９ ７ 韩 １８ ） 介绍 了一 套新 的振动 数据 采集 、 储 和分析 系统 ， 存 对
边坡和地下采矿场 的安全控制 ， 寻求爆破荷载作用 下边坡和地下采矿场安全临界值 以及安全临界值 同
边 坡 和地 下采 矿 场 的特 征 、 源参 数 等 之 间 的对 应 爆
关 系 ， 露天 转地 下 开 采 爆 破 荷 载作 用 下 矿 山边 坡 对 和地 下采 矿场 变 形破 坏 的力学 机 理进行 了研 究 。
１ 国 内外 研 究 现 状
爆 破是 矿 山开采 中主要 的施 工手 段 。在爆 破开
的爆 破震 动破 坏 判据 ； 富 荣 等 （９ ４ 为取 得 最 张 １９ ）
佳爆破效果 ， 且使边坡稳定 ， 对影响边坡稳定 的诸项 穿爆参数进行 了探讨 ， 采用缓 冲、 预裂 、 面和减震 光
等 特殊 控制 爆破 技术 ， 减爆 破地 震效 应 、 加 边坡 消 增 稳定 性 ； 长寿 （９ ４ 在 矿 山 实 际生 产 的 基 础上 孙 １９ ） 分 析 了软岩 中电耙道 在 动载作 用下 失 稳 的形式 及机
效 果 的一 些 因素 ， 研究 成果 对 类 似 矿 山的爆 破 实 践 有 积极 的指 导 意 义 。 肖福 坤 等 （０ ４ 为 了研 究 ２０ ） 采 矿生产 中爆 破震 动 对 巷 道 稳定 性 的影 响 ， 用 岩 利 土 工程 有 限元分 析软 件 来 模 拟 爆破 振 动效 应 ， 拟 模 中， 在爆 破 区 内的岩 体 表 面施 加 作 用 时 间很 短 的动 载荷 ， 过有 限单 元 法计 算 岩 体 内的 动应 力 场 和 平 通 硐表 面产 生 的变形 ， 用 位 移 等 效 原 则来 确 定 突 加 采 载 荷 的大小 、 作用 时 间和作用 范 围 ， 而确 定岩体 临 从 界 振 动 速 度 条 件 下 的 临 界 爆 破 药 量 ； 俊 如 等 李
算方法 ； 梁海林等 （ ９０ 对露 天矿生产 中， 破 １９ ） 爆
对 边 坡 稳 定 的 影 响 进 行 了 相 关 研 究 ； 电 吉 张 （９ ３ ． 出 了爆 破 震 动 对 露 天 矿 边 坡 稳 定 性 影 １９ ） 提 响 的分析 方法 ， 出 了适 于 露 天矿 边 坡 稳 定 性 分 析 给
移 等效原 则来 确定 突加 载 荷 的 大小 、 作用 时 间和 作 用 范 围 ， 过 大 型 岩 体 力 学 有 限元 分 析 软 件 Ｆ Ａ 通 ＬＣ 计算 ， 以进行 岩体 内的 动态 应 力 场 的分 析 和巷 道 围
岩 稳定性 的研 究 ， 程 实 际数 据 检 验 表 明这 种 方 法 工 是正 确 的 ； 宝 （ ０ ４ ５根据 七 峰 山石 灰石 矿多 年 崔 ２ ０ ）１ ］ 的生产 实践 ， 从几 方 面 简要 分 析 了影 响 露 天矿 爆 破
爆 破 地震 波 形 进 行 计 算 得 到 的 爆 破 地 震 反 应 谱 曲
线 ， 用有 限元 软件 ， 大冶铁 矿东 露天 转地 下开 采 运 对 无 底 柱分段 崩 落法 回采挂 帮矿 爆破 对露 天边坡 的影 响进行 研究 ， 果表 明 ， 天转 地下 开采 爆破 地震 波 结 露
衡 分析 方法 中的 Ｓ ｒ ａｍａ方法 ， 得 对 应 于该 时 刻边 求 坡 的稳 定性 安全 系 数 ， 以某 一 时 间 步长 进 行 整 个爆
规 律 ， 确定 了爆 炸荷 载对边 坡 岩体 的影 响程度 ， 并 同 时， 结合 振动 监测 和声 波测试 结果 ， 步确定 了黄麦 初 岭边 坡 的安全 速度 阈值标 准 ； 田会 礼等 （０ ５ 介 ２０ ）
程 效应 ， 出 了 已有 边 坡 在 爆 破 过程 中 的动 力 稳 定 提 性 系数 新 的计算 方法 ， 例证 明 ， 得计 算结果 综 合 实 所 考虑 了爆破 震 动波 传 播 过 程 的衰 减 、 谱 结 构 及 相 频
位 差 等 因素 的影 响 ， 该 方 法 在 土 质边 坡 稳 定 分 析 此 中与 拟静力 法相 比更 具 理论 基 础 ， 结 果 也 更 接 近 其 工程 实际 ； 何姣 云等 （ ０ ５ 根据 现场测 试获 得 的 ２０ ）
很少 ， 相关 的成 果 也 鲜 见 报 道 。云 南 磷 化 集 团大 型 磷 矿 山露 天转 地下 开 采 ， 实现 爆 破 施 工 时 对 矿 山 为
爆 破 观测 实践 ， 出露 天 矿 爆 破 震 动 对 边 坡 稳定 性 指 的影 响不 可忽 视 ， 简述 了现 场 爆 破 测 震 试 验 及计 并
便采取降震措施 ， 提高边坡整体稳定性 。
柴建设 等 （００ ¨ ２０ ） 对 棒磨 山铁 矿 爆 破 震 动 对 边坡 稳定 的影 响进 行 了测 试 与分 析 ， 用神 经 网络 专 家 系统评 价 了边坡 的稳 定性 ； 孙豁 然等 （０３ 应 ２０ ）
用 突加 载荷 法来模 拟 爆 破 振 动 响应 ， 拟 中采 用 位 模
受 到影 响 ， 分析 结果 与实 际观 测结果 相 吻合 ， 并给 出
了避免 爆破 震 动诱 发 采 空 区失 稳 塌 陷 的建议 ； 张林 等 （ ０ ５ 采 用拟 静力 化 的惯性力 法 ， ２０ ） 利用 改进 了 的条 分法来 计算 主 动 土 压 力 ， 考 虑爆 破 地 震 的 时 并
关 键词
目前 ， 内外学 者对 矿 山爆破 震 动下 的边坡 、 国 地
分类 ， 在综合考虑影响边坡稳定诸 因素的基础上 ， 提
出了高 陡边 坡 的爆 破 安 全 判 据 ， 为边 坡 设 计 中考 虑 爆破 地 震效 应 的影 响提 供 了依 据 ； 吕学 清 （９ ８ １８ ） 对 爆破 作用 下 地下 矿 柱 的稳 定 性进 行 了研 究 分 析 ；
袁 厚有 （ ９ ８ 根 据 可 可托 海 露 天 矿 多 年 来 现 场 １８ ）
下采场和硐室的稳定性 已经作 了大量 的研究工作 ，
并 取得 了许 多有 意 义 的成 果 ， 对 露 天 转 地 下 开采 但
后 ， 破震 动对 边坡 、 下采 场 和硐 室 的稳 定性 研究 爆 地
理 ， 据 电耙道 失稳 的特 点 ， 两个 方 面提 出 了维 护 根 从
பைடு நூலகம்
挖过 程 中 ， 由于 爆破 动 荷 载 诱 发 的边 坡 和 地 下采 场 崩塌、 滑移是 工 程 中常见 的灾 害之 一 。例 如 ， 大冶铁
矿 在 １６－ １７ ９ ９ ９ ９年 因爆破 影 响 而 发 生 的滑 坡 达 ２ ５
云南磷化集 团有 限公 司深部矿体开采项 目。 崔周 全 （ ９ ４ ） 男 ， 总 经 理 ， 士 生 导 师 ， 级 工 程 师 ， １６ 一 ， 副 硕 高 ６００ ５ ６ ０云南省晋宁县 。
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的衰减 、 频谱 结 构 特性 及 相 位 差 等 因素对 边 坡 稳 定 性 的影 响 ， 实例 表 明 ， 该方 法计 算 结果 较传 统方 法更 符 合实 际情 况 ； 瑜 （９９ Ｅ 李 １９ ）１根据 金 堆城 露天 采 场 ２ ３
绍 了复杂 条件 下露 天铁 矿减振 爆破 技术 。通过对 爆 破地 震效 应 主要影 响 因素 的 分析 ， 出 了操 作 性 强 提
破 过程 的计 算 ， 得到 相 应 的爆破 动 力 作 用 下 的 边坡 动 力稳 定性 安全 系 数 时程 曲线 ， 法 综 合 考 虑爆 破 该 振 动 的幅值 衰减 、 谱特性 和 相位 角的 变化 ， 频 突破 了 拟 静力 法 中用 综 合 影 响系 数 折 减 爆 破 荷 载 的局 限 性 ，得 出 的边坡 爆破 振动稳 定 性安全 系数 随 时间 的 ，
次 ， 坡 总量 为 １３ ０ 滑 ２ ．３万 ｍ ， 中最 大 的 一 次 达 其
８． ７ ６万 ｍ 。１ ９ ９ ０年我 国乌 拉 嘎 团结 沟露 天 金 矿 采 场 由于爆 破触 发滑 坡 ， 滑坡 量高 达 １ ０万 ｍ ３ 。
对策 ： 主动 性对 策 ， 即减 少 爆 破 对 电耙 道 的影 响 ； 被 动性对 策 ， 即从 支 护 手段 上 谋 求 提 高 电耙 道 的抗 动 载能力 ； 昌富等 （９ ５ ０介绍 了评 定爆 破震 动 对 陈 １９ ）１ ］
Ｓ ｒ ｌＮｏ ５ ０ ｅｉ ． １ ａ Ｏｃｏ ｅ ． ０ ｔｂ ｒ ２ １ ｌ
现
代 矿
业
Ｍ ０ＤＥＲＮ Ｉ ＮＧ Ｍ ＮＩ
总 第 ５ ０期 １ ２１年 １ 月第 ｌ ０１ ０ ０期
爆 破 对 矿 山边 坡 和地 下 采场 稳 定性 影 响
崔周 全 李 小双 何 林
（ ０ ４ ７通过 现场 爆破 振动 监测 和声 波测试 ， 析 ２ ０ ）１ ］ 分 了爆 破开 采 时黄麦 岭磷 矿采场 边坡 的振 动 速度衰 减
所 引起 的露 天 边坡 的应 力 和位 移 都 很 小 ， 会 影 响 不 边 坡 的安全 ， 外 ， 采 空 区充 填 废 石 ， 仅 有 效 限 另 对 不 制 了边 坡岩 体 的水 平 和 垂 直方 向 的位 移 ， 改 善 了 还 边 坡 岩体 的受 力状 态 ， 高 了边坡 的稳 定性 。 提
（． １ 国家磷 资源级磷矿 资源开发利用工程技术研 究中心 ；． 南磷化 集团有 限公 司） ２云
摘
要
对 国 内外爆 破 震动 对矿 山边 坡和 地 下采 场 稳 定性 影 响 的研 究进 行 了介 绍 ， 云 南磷 为
爆 破 震动 矿 山边 坡 地 下采 场 稳 定 性影 响
化 集 团晋 宁磷 矿 东采 区深部 矿体 或 类似条 件 下 的矿 山开采提 供 指 导和借 鉴 。
骤 ， 据 雅满 苏铁 矿 爆 破震 动 现场 观 测 资 料 探 讨 了 依 该矿 爆破 震 动效 应 规律 ， 析计 算 了对 边 坡 稳 定 性 分 的影 响程 度 ， 提 出 了相 应 的除 震 措 施 ； 文 波 等 并 卢
大冶 、 坝 、 芬 等矿 山实 测 的 ５０个 测震 数 据进 行 厂 南 ６ 处理 后 ， 出 了多种 条 件 下 的爆 破 地震 传 播 规 律 和 得