露天鐵礦爆破振動監測與安全分析

劉志 張吉 閆永富

（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古包頭 014080）

露天鐵礦爆破振動監測與安全分析

劉志 張吉 閆永富

（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古包頭 014080）

露天鐵礦爆破產生的振動導致邊坡穩定性失穩，針對露天鐵礦爆破開展振動監測，對保障爆破安全具有重要意義。在同一次爆破中，爆破振動速度的垂直向分量并非總是最大，因此在評價爆破振動破壞時，不能僅僅將爆破振動速度的垂直分量作為評判標準，而要將構筑物所處位置的振動速度分量最大值納入選擇范圍。本文對露天鐵礦爆破振動監測和安全進行簡單分析。

露天鐵礦 礦區爆破 爆破振動 振動監測 爆破安全

1　引言

在露天鐵礦爆破過程中，由于開采區域距離周邊居民居住區越來越近，如何確保爆破安全成為鐵礦爆破的重要課題。爆破產生的地震動改變結構滲透性，容易損壞建筑物，同時會造成塊體失穩。露天鐵礦礦區屬于地表開采，礦帶底層的地質結構和巖性直接決定上層建筑安全。為確保爆破作業安全，必須要實施爆破振動監測，保障爆破區人員財產安全。

2　露天鐵礦爆破振動監測與安全

對于露天鐵礦實現爆破過程中的爆破振動監測，首先要制定合理的監測方案。制定的監測方案必須要結合爆破產生的振動效應來開展設計。在露天鐵礦爆破過程中，開展振動監測主要包括兩個方面：首先要對爆破作業過程中的重點防護對象實施全過程監測，利用檢測數據來對重點防護對象的安全狀況進行評價，同時也為可能產生的賠償或可能面臨的訴訟提供科學數據依據。第二，要結合重大爆破工程中的現場施工條件，開展小型實爆試驗，通過開展實爆試驗，掌握和深入了解爆破產生的振動波特性、對建筑物的影響和振動波傳播規律。比如測定現場爆破條件下的K值和a值，測試項目和取得的測試數據用以指導爆破設計方案和參數選擇，也是對設計進行安全評估的重要依據［1］。如測試是為了研究爆破振動波的衰減規律，或為了求算該類型巖石條件下的K值和a值，則應沿爆源中心的徑向布置一條或幾條測線，由于爆破振動波的強度隨距離的增加按指數規律衰減，為了處理數據時測點在坐標上均勾分布，測點的距離分布也應按照近密遠疏對數關系布置，一條觀測線上的測點，一般不能少于5個，每一測點一般宜布置豎直向、水平徑向和水平切向三個方向的傳感器［2］；在監測或測試時，一些必須取得數據的重要測點，應布置重復點。在不同的地貌、地質和地形條件下，監測點的布置也應區別對待，對于復雜地質條件下監測點的布置，應采用多臺監測儀器，以便把握該地形條件下，巖質體的響應特征。在布置測點時，還要考慮到傳感器和測振儀的安全，防止巖石堆積體或個別飛石將測點覆蓋或使儀器損壞，必要時可采取一些保護措施［3］。

通過直觀分析，可以得到信號的基本特征量，如質點振速峰值，主振頻率等。爆破振動響應信號屬于隨機信號，在記錄到的波形曲線上，其頻率、幅值都是隨時間不規則變化的。數據處理和信號分析就是去偽存真的過程，實際監測到的爆破振動波形，往往很不規則，會出現多峰值，多頻段的信號特征［4］。

有研究表明，垂直向的爆破振動速度的衰減較慢，其在近區數值較小，遠區數值較大；水平徑向的衰減速度最快，其爆破振動數值最小；水平切向爆破震動速度的衰減居中，但其K值最大，說明其在近區爆破振動速度最大，隨著距離的增加其爆破振動速度的值將小于垂直向爆破振動的數值［5］。因此在評價爆破振動產生的破壞時，不應單一選取爆破振動速度的垂直分量作為評判標準。考慮到露天鐵礦的周邊環境，在爆破安全因素中主要考慮爆破振動速度，爆破振動速度是爆破地震強度的一個重要參數，根據周邊環境準確地計算和控制好爆破振動速度對指導爆破作業有重要意義，同時也是避免人身事故、民事糾紛、提高礦山效益的重要因素［6］。

根據力學的作用原理，在地質地形條件相似、巖性一致、爆破參數相同的條件下，相對于爆源不同方向（爆破抵抗線后沖方向、側向、正前方）振動衰減規律也是不盡相同的，地震作用最強烈的方向是最小抵抗線w的后方，側向的地震作用居中，最小抵抗線方向最小，然而最小抵抗現方向又是主拋方向，從減振和控制飛石危害考慮，一般應該使被保護的對象位于最小抵抗線的兩側位置［7］。采用高精度雷管可以實現每孔都單獨起爆的目的，從而消除幾個炮孔重疊起爆的可能性，實施毫秒延期逐孔起爆技術實施爆破，將單段藥量控制在了最小值，有效的降低了爆破產生的振動，減少了地面和地面建筑物的震動和晃動，避免了爆破震動對居民生產、生活產生的影響［8］。

3　結語

通過試驗表明，同一次爆破中，爆破振動速度的垂直向分量不一定總是最大，在評價爆破振動產生的破壞時，不應單一選取爆破振動速度的垂直分量作為評判標準，而應選擇建構筑物所處位置振動速度分量中的最大值。爆破工程屬于安全性較差的項目，必須要高度重視其安全性，在待爆破區域設置安全警戒線，并要做好安全防護工作，每次爆破都要檢查炮眼數目、電雷管、連接線和起爆器連接等，并要嚴格管理使用的炸藥和未使用的炸藥，切勿亂放或丟失。若發現有險情需要及時上報制定處理方案，統一爆破、統一指揮。

［1］陶鐵軍，池恩安，趙明生，等.露天鐵礦分區爆破振動監測與安全分析［J］.中國安全生產科學技術，2012（12）：179-183.

［2］吳春平，史曉鵬，吳永剛，等.西石門鐵礦爆破振動衰減規律研究［J］.工程爆破，2012（3）：21-24.

［3］張世雄，胡建華，陽生權，等.地下工程爆破振動監測與分析［J］.爆破，2001（2）：49-52.

［4］徐煒，藺朝暉，王志成，等.大紅山鐵礦主采空區強制爆破振動監測［J］.現代礦業，2012（12）：84-86.

［5］吳春平，余斌，孫忠銘，等.西石門鐵礦爆破減振試驗研究［J］.工程爆破，2012（3）：57-60，80.

［6］鄭峰.爆破地震效應影響因素的研究及工程應用［D］.武漢科技大學，2007.

［7］張遠，呂淑然.下店子銅鐵礦爆破振動對周邊環境影響的監測與分析［J］.有色金屬（礦山部分），2015（3）：77-81

［8］宋光明，陳壽如，史秀志，等.露天礦邊坡爆破振動監測與評價方法的研究［J］.有色金屬（礦山部分），2000（4）：24-27.

劉志（1980—），男，內蒙古包頭人，安全員，現就職于內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司。