井下中深孔爆破震動測試與分析

米繼武，李永輝，李向東

(1.河北崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河北 崇禮縣 076350；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012)

井下中深孔爆破震動測試與分析

米繼武1，李永輝2，李向東2

(1.河北崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河北 崇禮縣 076350；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012)

東坪金礦井下中深孔爆破產(chǎn)生的震動對地表建筑物會產(chǎn)生一定的破壞，造成礦區(qū)與附近村民的矛盾。為了避免爆破對地表建構(gòu)筑物產(chǎn)生的破壞，進行了爆破震動測試，在礦區(qū)附近6個影響較大的地方布置測點，采用TDTS380型振動測儀記錄中深孔爆破的數(shù)據(jù)，并對爆破結(jié)果進行分析，得到東坪金礦的爆破震動規(guī)律及最大單響藥量。

爆破震動規(guī)律；單響藥量；監(jiān)測點

東坪金礦開采已有20多年的歷史，礦山開采過程中未對空區(qū)進行處理，礦體回采后留下了大量的采空區(qū)。據(jù)2008年7月不完全統(tǒng)計，該礦區(qū)主要生產(chǎn)中段空區(qū)總體積約為130萬m3。按2500 d/t的生產(chǎn)能力，每年將新增30萬m3的空區(qū)。原有的老空區(qū)與新形成的空區(qū)由于未處理，空區(qū)冒落嚴重，部分采場連通，將形成大規(guī)模空區(qū)群，給二步驟礦柱回采帶來很多安全隱患。同時東坪礦體離地表民房、學(xué)校、礦區(qū)本身的建筑物較近，井下中深孔爆破產(chǎn)生的震動對地表建筑物及地表村莊房屋會產(chǎn)生一定的破壞，造成村民與礦山之間的矛盾。因此為了避免爆破對地表建構(gòu)物產(chǎn)生破壞，需要進行爆破震動測試，分析東坪金礦的爆破震動規(guī)律及最大單響藥量。

1 測試方案

為了測定井下中深孔爆破對建構(gòu)筑物的影響，根據(jù)前期井下爆破對地表影響，在學(xué)校、居民住所、南山井口、空壓機房旁、公路旁、東坪村河邊6個主要影響較大的地方進行測試。測試點主要符合：

(1) 受爆破震動影響較大，同時幾處地方均沒有建筑回填料，有利于地震波的傳遞；

(2) 穩(wěn)固的基礎(chǔ)施工方便；

(3) 建筑物振動測量能反映建筑物、構(gòu)筑物整體振動和易破壞的部位。

2 現(xiàn)場測試

本次測試選用TDTS3850型振動測試儀，該儀器具有抗振動、抗電磁干擾、低噪聲、高可靠等特性。在中深孔爆破期間，測試儀自動觸發(fā)、采集和存貯數(shù)據(jù)，為后期數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。見圖1。

圖1 TDTS3850型振動測試儀

通過生石膏漿將傳感器固定在被測物基座上，待石膏凝固后開始測試。將測試垂直、水平、徑向水平3個不同方向的傳感器安裝在一起，圍繞爆心形成一個三維直角坐標(biāo)系。現(xiàn)場測試連線見圖2。

圖2 現(xiàn)場地震波監(jiān)測傳感器連接圖

儀器完成采集數(shù)據(jù)后需要將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，使用轉(zhuǎn)接器時需要注意軟件只能識別COM1和COM2兩組接口，如果轉(zhuǎn)接器轉(zhuǎn)接出來的COM接口不是這兩組時需要手動設(shè)置。

3 結(jié)果分析

目前礦區(qū)主要在1204 m、1264 m中段進行生產(chǎn)，中深孔爆破量較多，在這兩個中段中深孔爆破時在地表6個監(jiān)測點進行測試，一共測得26組數(shù)據(jù)。中深孔爆破采用國產(chǎn)非電導(dǎo)爆管起爆，由于國產(chǎn)雷管每個段別間隔時間為30～175 ms。因此，單段雷管爆破進行了6次地震波測試，多段雷管微差爆破進行了10次測試。通過對爆破的震動測試結(jié)果進行分析得出:

(1) 最大爆破震動速度由最大單響藥量決定，在最大單響藥量為530 kg時，測點的振速只有0.45 cm/s，遠少于爆破安全規(guī)程的值；

(2) 不同起爆順序產(chǎn)生的地震動波沒有發(fā)生疊加;

(3) 爆破振動各方向主頻率在14～35 Hz；

(4) 爆破震動波的衰減時間約為60～90 ms。

爆破地震波的結(jié)果表明，只要控制最大單響藥量，可以適當(dāng)放寬總藥量的限制，不會對礦區(qū)地表建筑物、構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞。

(1) 最大單段藥量的確定。根據(jù)薩道夫斯基公式變換得到安全生產(chǎn)的極限單段藥量的計算公式，見式(1)。

(1)

爆破震動對東坪村的影響振速在國家標(biāo)準(zhǔn)允許下，計算得中深孔最大段藥量Q= 650 kg。

(2) 頻譜分析。從測試得到的數(shù)據(jù)表明：同一次爆破，不同方向的主振頻率數(shù)據(jù)有較大的差異，對構(gòu)筑物破壞最大的是徑向、切向振幅。爆破振動的主頻在12.8～34.8 Hz之間，頻帶較窄，爆破震動規(guī)定土坯房、磚房結(jié)構(gòu)允許振速分別為0.7～1.2 cm/s、2.3～2.8 cm/s。通過多次爆破震動測試表明井下中深孔爆破不會對東坪村地表建筑物及構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞。

根據(jù)爆破波形圖(見圖3)分析，中深孔爆破，震動波的衰減時間約為60～90 ms；總藥量1200 kg，最大單段響藥量307 kg，爆心距測點直線距離183 m，測得振速0.703 cm/s。

圖3 測試的爆破振動波形圖

4 結(jié) 論

通過不同巖性爆破震動測試得出：爆破震動速度由最大單響藥量決定;不同段別的爆破震動波沒有發(fā)生疊加;爆破振動各方向主頻率在14～35 Hz；爆破震動波的衰減時間約為60～90 ms，區(qū)域爆破震動波的衰減時間約為70～100 ms；最大單響藥量為650 kg不會對地表建筑造成破壞。

[1]周科平,李 魁,鄧紅衛(wèi),等.云錫多金屬礦中深孔爆破振動速度衰減規(guī)律研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2011(03)：101￣102，125.

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2014￣10￣31)

米繼武(1970-)，男，河北沽源縣人，工程師，從事礦山開采工作，Email：244930872@qq.com。