大寧煤礦風(fēng)井爆破掘進(jìn)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)及分析研究

孫艷軍，付金強(qiáng)

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001）

大寧煤礦風(fēng)井爆破掘進(jìn)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)及分析研究

孫艷軍1，付金強(qiáng)2

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001）

以大寧煤礦風(fēng)井爆破掘進(jìn)為研究對(duì)象，對(duì)爆破掘進(jìn)產(chǎn)生的地震波進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和分析，采用薩道夫斯基公式確定其傳播衰減規(guī)律，并結(jié)合實(shí)際情況控制其爆破影響，以保地面建筑物（構(gòu)筑物）的安全。

爆破掘進(jìn)；衰減規(guī)律；控制技術(shù)

本文以山西亞美大寧煤礦風(fēng)井爆破掘進(jìn)為研究對(duì)象，防止爆破地震波對(duì)電視信號(hào)傳輸和設(shè)備造成影響，要對(duì)爆破地震波進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，并對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法及控制技術(shù)進(jìn)行這項(xiàng)研究工作。

1 工程概況

大寧煤礦井田面積38.8 km2，煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量2.33億t，可采儲(chǔ)量1.81億t。年產(chǎn)400萬(wàn)t。為了擴(kuò)大產(chǎn)量，現(xiàn)新建回風(fēng)井和進(jìn)風(fēng)井各一個(gè)，半徑7.9m。表1和圖1為此次掘進(jìn)的爆破施工方案和炮眼分布簡(jiǎn)圖。

表1 爆破掘進(jìn)施工方案

2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)的儀器和方法

采用四川拓普測(cè)控科技有限公司的UBOX-5016爆破振動(dòng)智能監(jiān)測(cè)儀及其配套的拾振器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等所組成的測(cè)試系統(tǒng)，見(jiàn)圖2。

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)陽(yáng)城電視轉(zhuǎn)播站與進(jìn)風(fēng)井、回風(fēng)井的位置及距離，在建筑物地面及每層樓房共設(shè)置8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（其中井口距電視轉(zhuǎn)播站之間設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建筑物地面設(shè)置2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，樓房2層和樓頂各設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。

圖1 炮眼分布簡(jiǎn)圖

圖2 爆破振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

2.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

回風(fēng)井和進(jìn)風(fēng)井都用鉆眼法爆破施工，并用全程監(jiān)測(cè)，獲得數(shù)據(jù)36組，部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表2。

3 振動(dòng)監(jiān)測(cè)回歸分析

3.1 回歸數(shù)學(xué)模型

目前為止，國(guó)內(nèi)外預(yù)測(cè)爆破振動(dòng)強(qiáng)度主要是薩道夫斯基的經(jīng)驗(yàn)公式，我國(guó)在爆破振動(dòng)安全距離與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)計(jì)算方面也采用該公式［1］：

表2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)的部分結(jié)果

式中：V為爆破振動(dòng)速度，cm/s；R為爆破地震波危險(xiǎn)半徑；K為與地震波傳播地段的介質(zhì)性質(zhì)及距離有關(guān)的系數(shù)；α為爆破性質(zhì)系數(shù)；Q為最大單響裝藥量，kg。

已有研究表明[2]，式（1）中考慮了傳播介質(zhì)條件、炸藥量、爆心距測(cè)點(diǎn)的距離等主要因素；忽略了高差距離、爆破振動(dòng)主頻等因素，某些特定條件下，這些因素也會(huì)影響爆破振動(dòng)速度。在質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)預(yù)測(cè)公式中增加高差影響系數(shù)，要對(duì)式（1）重新擬合，并修正為：

式中：β為高差影響系數(shù)；H為爆心距測(cè)點(diǎn)的高程差，m；L為爆心至測(cè)點(diǎn)的水平距離，m；其他符號(hào)意義同前。

3.2 回歸結(jié)果及分析

將儀器測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析[3]時(shí)，方法為最小二乘法，由此求得：K=87.11，α=1.341，β=0.314。于是獲得考慮了高差距離影響的爆破振動(dòng)經(jīng)驗(yàn)公式為：

從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋的信息看出,爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)的95%都在 0.5 cm/s以下，符合（GB6722-86）《爆破安全規(guī)程》關(guān)于中心控制器設(shè)備質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度不超過(guò)0.5cm/s的要求。爆破振動(dòng)的監(jiān)測(cè)可有效控制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，可較好指導(dǎo)以后的爆破作業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，合理選擇各排炮孔間的爆破時(shí)差，不僅能使爆破主震頻率遠(yuǎn)離被保護(hù)建（構(gòu)）筑物的自震頻率，且地震波不會(huì)產(chǎn)生重疊，從而降低了震動(dòng)的強(qiáng)度。（2）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究了斜井爆破掘進(jìn)的地表震動(dòng)特征及其規(guī)律。（3）通過(guò)施工監(jiān)測(cè)采集的數(shù)據(jù)分析表明，垂直振動(dòng)起主導(dǎo)作用，垂直振速大于水平振速，并可看出振動(dòng)波是直達(dá)波。（4）從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看出，高差會(huì)對(duì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度起一定的放大作用，但也不是無(wú)限制放大，達(dá)到一定的高差時(shí)振動(dòng)速度也會(huì)衰減。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布公報(bào)2003年第12號(hào)（總第60號(hào)）.（GB6722-2003）爆破安全規(guī)程[s].[2] 陳慶，王宏圖，胡國(guó)忠，等.隧道開(kāi)挖施工的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)[J].巖土力學(xué),2005（6）:954-957.

[3] 楊大地.實(shí)用數(shù)值分析[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2004.

Abstract:The blasting tunneling in air shaft of Yamei Daning mine is studied.The seismic wave caused by the blasting tunneling is monitored and analyzed.The study uses Sadaovsky Formula to determine the transmit attenuation and to control the blasting effect combined with the real situation in order to guarantee the surface building safety.

Key words:blasting tunneling;attenuation law;control technology

編輯：劉新光

Monitoring and Analyzing Blasting Tunneling Vibration in Air Shaft of Daning Mine

SUN Yan-jun1,FU Jin-qiang2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry,Taiyuan Shanxi 030001)

TD235.41

A

2011-09-15

孫艷軍（1986—），男，河南信陽(yáng)人，在讀碩士研究生，從事爆破方面的研究。