Ｔｏｔａｌ １２０ Ｎｏ．２ ２０１３ 铜 业 工 程 总第１２０期 ２０１３年第２期 Ｃ０ＰＰＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ 纛 乔建军 谖 鑫撂 ２１００１６） （中国非金属材料南京矿山工程有限公司，江苏南京摘要：大型露天矿山多采用中深孔爆破形式，单次起爆药量大，引起较大的爆破振动，威胁着爆区周边的建 筑物和构筑物的安全。针对淮南地区两个采石场现场爆破及矿区地质情况，开展爆破振动现场测试工作，并对结 果进行线性回归分析计算，推导得出两采石场爆破振动速度衰减公式。同时对爆破振动频率进行分析，以保证周 边建筑物的安全。 关键词：露天矿山；爆破振动；爆破效果；振动频率；线性回归 中图分类号：ＴＤ８５４ ．２文献标识码：Ａ文章编号：１００９—３８４２（２０１３）０２—００４６—０３ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｏｐｅｎ——ｐｉｔ Ｍｉｎｅ ＱＩＡＯ Ｊｉａｎ—ｊｕｎ （Ｃｈｉｎａ Ｎｏｎ—ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｍｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ—ｄｅｅｐ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｏｐｅｎ—ｐｉｔ ｍｉｎｅ．Ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈａｒｇｅ ｉｓ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｍａｊｏｒ ｂｌｓｔａｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｍａｙ ｔｈｒｅａｔｅｎ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｕｃｔｒｕｒｅｓ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｂｌｓｔａｉｎｇ ａｒｅａ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｑｕａｒｒｉｅｓ ｉｎ Ｈｕａｉｎａｎ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｒｅ ｄｅｄｕｃｅｄ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ￣ｅｑｕｅｎｅｙ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｏ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ ｓａｆｅｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｅｎ—ｐｉｔ ｍｉｎｅ；ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｂｌａｓｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ １ 引言 目前，我国大型露天矿生产多采用中深孔爆破 矿区地质情况，对爆破振动进行分析研究。 ２工程概况 淮南谢家集区采石场（以下简称为Ａ采石场） 和大通满汉采石场（以下简称为Ｂ采石场）位于淮 南地区，为露天开采形式，岩石节理、层理比较发育， 且上部有风化。两采石场采用垂直中深孔爆破方 式，爆破参数如表１所示。爆破采用粉状铵油炸药， 导爆管雷管、排间微差起爆方式。 形式，单孔装药量较大，单次起爆药量大，会产生较 大的爆破地震效应。当爆破地震波遇到地下或地面 的建筑物和构筑物时，将与其发生相互作用，直接威 胁到爆区周围建筑物和构筑物的安全Ｌｌ＿２ Ｊ。因此， 控制由爆破地震波对周围环境与设施带来的安全性 问题显得尤为重要，其前提必须掌握爆破地震现象 的基本规律。针对淮南地区两个采石场现场爆破及 表１ 两采石场生产爆破参数汇总表 ３爆破振动现场测试 ３．１测点布置 。以波的形式向外传播，经过介质而达到地表，引起地 表的震动，这种震动随着爆心距的增加而减弱 Ｉ４］。 测点至爆源的距离从６０～１８０ｍ，各测点间距为２０ｍ 左右。由于Ａ采石场测试平台范围较小，测试距离 不足，因此实际布置时根据现场地形条件做适当调 爆破时炸药的部分能量转换为地震波，从爆源 牧稿Ｂ期：２０１３一Ｏｌ一２５ 作者简介：乔建军（１９７１一），男，内蒙古商都人，工程师，主要从事采矿工程相关工作。Ｅ—ｍａｉｌ：４２９５９２１４９＠ｑｑ．ｔｏｎｉ ４６ 乔建军：露天矿山爆破振动测试及分析 整，测点布置如图１所示。爆破振动仪每条测线布 置３～５个测点，每个点均需对垂直、径向和切向三 个方向的爆破振动进行测量。 ： ２０１３年第２期 ３．２现场爆破效果 Ａ采石场：爆破为加强松动爆破，爆破现场震 感明显，爆后岩石前冲，爆堆呈坡状向下延伸，块 度较均匀。由于岩石风化，后拉裂隙较多，边坡不 稳定。 ｒ一… ｌ料场 ｊ／ 【磅ｌｆ －０。 ｊ Ｌ ｝『／ ｝＝＝ “道路 爆区ｚ Ｂ采石场：爆破为抛掷爆破，爆后岩石前冲， ｆｆ／ 采装 ，ｆ乍＝面 块度适中，岩体有裂隙，现场震感强烈。 姆玻工作面 １ ３．３爆破测试数据 ，嫩ｊ董 ’５ ． ｛鞋１箍 爆破中利用爆破测振仪进行爆破振动数据监 图１采石场Ａ（左）和采石场Ｂ（右）爆破振动测点布置示意图 测，数据结果如表２所示。 表２ Ａ、Ｂ采石场爆破振动数据汇总表 注：“一”代表测试数据异常，已被剔除；或测振仪被消波。 由表２数据可看出，振动测试结果在垂直方 值，随着爆心距和炸药量的变化而变化，国内外有众 向的规律性较好；径向和切向呈先增后减的趋势， 多预测振动强度的经验公式，参照《爆破安全规程 且异常数据和消波现象较多，其中特别集中于 实施手册》，采用萨道夫斯基爆破振动经验公式计 Ａ一２、Ｂ一３和Ｂ一４三个测点。异常数据和消波 算最大振速 ： 现象较多的原因主要有以下几方面：（１）测试现 ＝场情况比较复杂，存在小土丘、小沟壑，对测点的 Ｋ（簪）。 布置、地震波的传播以及测试的准确性都有一定的 （１）式中： 为测点最大质点振动速度（ｃｍ／ｓ）； 影响；（２）现场泥土、草木和石子相互交错，难 Ｋ、ａ分别为衰减系数和衰减指数；Ｑ为炸药量（冶）， 以清理，或清理不完全，传感器不能与岩体直接接 齐发爆破取总药量，微差爆破为最大一段药量；Ｒ为 触，对测试的准确性造成极大影响；（３）石膏未 测点至爆区的距离（ｍ）。 将传感器与岩体很好的粘结，测试准确性降低，使 其中、Ｋ、ａ值的确定与爆破点至测点间的地形、 个别点出现异常数据，或无数据；（４）ＵＢＸ２００１６ 地质条件有关，一般根据现场爆破试验测得的振动 爆破振动仪的参数设置不合理，使个别点出现消波 速度数据进行回归计算得出 Ｊ。 现象。 对于每一组样本数据，Ｖ、Ｑ、Ｒ都是确定的，可按 照同一次爆破试验中各测点所测数据作为１个样本 ４爆破振动分析研究 组进行回归计算。分别按照表２中两采石场的数据 （失真数据除外），用Ｏｒｉｇｉｎ工程绘图软件对实测数 ４．１爆破振动速度分析 据对振动速度的衰减系数Ｋ和衰减指数ａ进行回归 爆破振动强度（位移、速度和加速度）的最大 计算 ，如图２所示。 ４７ Ｔｏｔａｌ １２０ 铜 业 一２．６ —２．５ —２．４ －２．３ －２：２ —２．１ —２．０ １／３ＩｎＱ—ＩｎＲ 图２ 爆破振动参数线性回归计算 经回归计算，可得到采石场Ａ和采石场Ｂ岩体 振动速度的衰减系数和衰减指数，其值列于表３中。 表３ 现场试验爆破地震波的衰减参数 因此，采石场Ａ和Ｂ的工程地质条件下爆破振 动垂直速度衰减规律的回归公式为： －１３２．６（ ’们＇相关系数ｙ＝０，９１３３ （２） －１７９－８ ＇相关系数ｙ＝０，９１８９ （３） ４．２爆破振动频率分析 依据《爆破安全规程》（ＧＢ６７２２—２００３）可知， 地震波频率高，爆破振动允许安全速度限值亦高，即 爆破振动对建筑物的潜在危害就越小 。从表２ 的数据分析可知，采石场爆破引起的振动频率分布 在２０～５０Ｈｚ范围内，大于一般建筑物结构自振频 率（１～１０Ｈｚ），不会出现共振现象。 ５ 结论 通过对淮南地区两采石场的现场爆破振动的测 试，对爆破振动速度及频率进行分析研究，主要得到 以下几个结论： （１）爆破地震波的衰减参数分别为：Ａ采石场： ４８ 工 程 总第１２０期 —２．０ —２．６ －２．４ —２．２ —２．０ —１．８ ｌ／３ＩｎＱ—－ＩｎＲ 衰减系数＝１３２．６０；衰减指数＝１．７４３０；Ｂ采石场： 衰减系数＝１７９．７９；衰减指数＝１．３９２１。 （２）场试验测试结果和回归分析表明，利用萨 道夫斯基公式回归地震波振动衰减规律是可靠的。 根据测试结果回归得出的爆破振动衰减规律，可以 为工程爆破的爆破地震波强度预测和施工设计提供 参考。 （３）振动频率分析表明，采石场岩石爆破引起 的振动频率分布在２Ｏ～５０Ｈｚ范围内，高于建筑物 自振频率（１～１０Ｈｚ），不会出现共振现象。 参考文献： ［１］陈星明，肖正学，谭诚，等．小型露天采石场中深孔爆破方案优 化设计［Ｊ］．爆破，２０１２，２９（１）：４５—４７． ［２］潘东．露天矿山中深孔爆破边坡稳定性影响研究［Ｊ］．山西建 筑，２０１２，３８（２０）：７２—７４． ［３］ 王四海，陈春红．对爆破振动速度影响因素的探讨［Ｊ］．科学之 友，２０１１（１１）：１２８—１２９． ［４］ 赵婉婷，卢文波，杨建华，等．深孔台阶爆破振动模拟中的等效 荷载施加边界比较［Ｊ］．爆破，２０１２，２９（２）：１０—１４＋ｌ４４． ［５］ 苗高建，周传波，张志华，等 三峡库区望霞危岩体削方爆破振 动测试分析［Ｊ］．爆破，２０１２，２９（３）：１３１—１３４． ［６］ 宗琦，汪海波，周胜兵．爆破地震效应的监测和控制技术研究 ［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００８，２７（５）：９３８—９４４． ［７］柯新华．露天矿高边坡爆破振动效应研究［Ｊ］．铜业工程， ２０１１，１１１（５）：１９—２０＋４７． ［８］王秀峰，江红涛，程冰，等．数据分析与科学绘图软件ＯＲＩＧＩＮ 详解［Ｍ］．北京：化学ｌ［业出版社，２００８．２． ［９］孟海利，郭峰．爆破地震波主频率的试验研究［Ｊｊ．铁道工程学 报，２００９，１３４（１１）：８１—８３＋９３． ［１０］ 王永青，王建宙，汪旭光．露天矿台阶爆破振动频率对临近建 筑物的影响［Ｊ］．有色金属（矿山部分），２００２，５４（５）：３９—４１．