論地下采礦爆破對地面房屋建筑的影響

許克彬　紀曉飛

摘 要：我國社會經濟的高速發展使社會各領域加大了對礦產的需求，所以當代礦山企業井下生產作業量處于不斷上升趨勢，這也導致礦山企業在生產中的爆破作業量開始增多，但是某些礦山爆破作業過程中往往會對地面房屋建筑產生一定破壞，這不僅關系到我國煤礦企業的正常生產秩序與其社會效益，同時也嚴重威脅到了廣大社會居民的生命財產安全。本文就地下采礦爆破對于地面房屋建筑的影響進行分析。

關鍵詞：地下采礦爆破；地面房屋建筑；爆破振動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.110

1 前言

爆破作業對于橋梁交通、水電工程、礦產資源開發來說有著積極的推動作用，這是因為礦山企業在地下煤礦開采過程中利用爆破作業不僅可以縮短生產時間，同時也可以加強對礦山企業在地下礦產開發與生產過程中的整體成本投入，所以地下采礦爆破對于建筑企業來說其有著極為重要的地位與意義。但是由于地下采礦爆破作業中容易受到作業現象環境復雜性影響，再加上大部分礦山企業所采用的爆破技術理論不完善，所以在爆破作業參數與控制措施設置過程中存在一些不合理，導致地下采礦爆破產生的爆破振動、空氣沖擊波等對爆破區域內的房屋建筑產生破壞。

2 地下采礦爆破對地面房屋建筑產生的影響

地下采礦爆破作業中的巖石會在爆炸沖擊荷載的作用下使其單元體處于動態變化過程，而該階段所能觀察到的各種力學現象主要體現在其產生某種波動——爆破地震波，而質點所受到該類擾動則其必然會向外層進行傳播，再加上介質物理特性的多變性和炸藥性質的復雜性等因素影響，所以在研究過程中很難利用數學表達式來對其規律進行表述。地下采礦爆破中所產生的爆破地震波具有集中性、頻譜性、多樣性以及危害性等特征，而爆破地震波產生后的力學效應主要體現在介質受力后會產生加速度與位移，并且爆破地震波可以引起地面房屋建筑的應變效應，其主要體現在爆破地震波會由傳播介質傳遞到地面房屋建筑結構使其產生結構變形。這是因為地面房屋建筑在受到爆炸地震波應變效應下其結構會產生慣性力，或者房屋建筑在爆破地震波作用下不同結構與自身慣性力會產生相對位移，并且地下采礦爆破對于地面房屋建筑所產生的這種影響是很難進行準確預測。例如，地面上的房屋建筑會在地下采礦爆破所產生爆破地震波的作用下引起振動，而該種爆破振動往往會對地面上房屋建筑結構的完整性產生極大破壞，而地下采礦爆破所產生的這種爆破振動效應對于地面房屋建筑的影響是不同的，其主要體現在不同爆破區域環境中鋼筋混凝土結構建筑與磚石結構建筑的破壞程度不同。地下采礦爆破對于地面房屋建筑的力效應主要體現在結構產生的拉應力上，當炸藥爆破所產生的應力波會通過地基土層而向地面房屋建筑結構進行傳播，該種情況下房屋建筑的結構框架、連接點處便會在爆破地震波的作用下產生內力作用，然后房屋建筑結構會在內力作用下形成內力反射、折射以及繞射，最終導致地面房屋建筑因結構受力過大而發生破壞。

3 地下采礦爆破對地面房屋建筑影響的控制措施

3.1 選擇相匹配的炸藥品種

本文認為地下采礦爆破作業過程中炸藥在選擇時要確定其與被爆介質的波阻抗是否匹配，只有確保二者的高度匹配才能確保地下采礦爆破中的能量主要作用于介質，這樣便可以實現對爆破產生振動的剩余能量進行控制來達成降振的目的。相關試驗研究結果也證明了炸藥速度會對其產生爆破振動速度有著極大的影響，如果在爆破區域內采用爆速較高的炸藥則會產生較大的爆破振動，所以地下采礦爆破作業過程中應結合現場實際情況來選擇炸藥品種。

3.2 對爆破最大的藥量控制

通過分析我們可以確定傳播介質的振動速度與單段最大裝藥量成正比的關系，所以在地下采礦爆破作業中我們可以通過對爆破最大裝藥量的控制來避免其對地面上的房屋建筑產生影響，而大量的工程實踐也證明了通過對單段最大裝藥量的控制，則可以實現對地下采礦爆破中爆破所產生振動速度的有效控制，所以本文認為在地下采礦爆破作業中應結合實際生產需求，將一次爆破作業所需要的炸藥量分成多段微差延期起爆，這樣不僅可以確保其在實際生產中可以具備良好的爆破效果，同時也避免地面上的房屋建筑因受到地下采礦爆破振動過大而發生損壞。

3.3 優化炮孔內裝藥的結構

大量工程實踐證明地下采礦爆破中的炮孔內裝藥結構會對爆破地震效應產生影響，所以在地下采礦爆破作業中在炮孔裝藥過程中盡量采用不耦合的裝藥方法，或者基于實際需求來采用空氣間隔裝藥方法來徹底改變藥柱的直徑，這些措施在地下采礦爆破實踐中都可以取得十分顯著的降震效果。這是因為炮孔中裝藥結構的徹底改變不會使沖擊波直接作用于介質上，而是通過空氣的緩沖后才能使沖擊波作用于介質上，所以這樣介質便會在地下采礦爆破作業中受到的壓力得到控制，而這樣也可以避免地下采礦爆破作業對地面房屋建筑產生破壞。除上述集中地下采礦爆破優化措施可以避免地面房屋建筑受到其影響，礦山企業也可以通過改變爆破網路起爆時間、進行預裂爆破等措施來達成這一目的，所以礦山企業可以結合自身實際情況來合理選擇預防措施。

4 結語

綜上所述，地下采礦爆破作業因其會產生爆破地震波而對地面房屋建筑產生破壞作用，所以要求礦山企業在地下采礦爆破作業過程中通過合理措施對其進行控制，避免地下采礦爆破作業對地面房屋建筑結構的完整性、穩定性產生不良影響。

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