爆破地震對溜井的影響

張春智

(咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 咸陽 712000)

應(yīng)用研究·非金屬礦山·

爆破地震對溜井的影響

張春智

(咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 咸陽 712000)

基于工程實(shí)例，利用爆破振動安全距離、質(zhì)點(diǎn)振動速度和爆破地震效應(yīng)研究成果進(jìn)行爆破地震對溜井的安全影響評價(jià)，不但可為合理確定溜井的位置提供參考，還可為已建類似礦山爆破地震是否對溜井造成破壞提供判定依據(jù)。

爆破地震； 溜井； 振動安全距離； 質(zhì)點(diǎn)振動速度

1 前言

溜井作為一種節(jié)能經(jīng)濟(jì)的開拓系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于各類型礦山。基建生產(chǎn)中，一些建設(shè)單位為了片面追求低成本而隨意縮短裝載設(shè)備運(yùn)輸距離，即變更溜井原設(shè)計(jì)位置，致使爆破地震引起溜井井壁和緊鄰處礦巖發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化(圍巖松動)，從而造成卸礦裝備跌入溜井或溜井堵塞(蓬井)事故的發(fā)生。本文依托工程實(shí)例，選用爆破振動安全距離、質(zhì)點(diǎn)振動速度結(jié)合爆破地震效應(yīng)相關(guān)成果作為判定依據(jù)，綜合評價(jià)爆破地震對溜井的影響。

2 項(xiàng)目概況

礦山屬山坡露天礦，于2009年委托設(shè)計(jì)，經(jīng)多方案比選，選定整體設(shè)計(jì)方案：原礦破碎→貯礦式溜井→環(huán)行調(diào)車場庫底放礦→自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)→廠區(qū)均化庫開拓系統(tǒng)[1]。礦體賦存于中等堅(jiān)硬巖體中(礦巖堅(jiān)固穩(wěn)定性系數(shù)f>8)，采取自上而下臺階式開采法，臺階垂高15m，乳化炸藥中深孔微差爆破，爆破周期7d，炮孔總裝藥量5 961kg，塑料導(dǎo)爆管起爆。

貯礦式溜井形式分為上、下兩段垂直溜井，其中：溜井上段斷面呈圓形，凈直徑12m，垂深42m；溜井下段斷面呈帶圓角的矩形，矩形邊長13.8m，垂深15.2m[2]。溜井井壁按Ⅶ度設(shè)防，鋼筋混凝土支護(hù)。

3 周邊環(huán)境

礦區(qū)內(nèi)地表以荒坡地為主，無居民戶，周邊500m范圍內(nèi)無文物保護(hù)區(qū)和其它限制項(xiàng)目建設(shè)的保護(hù)區(qū)設(shè)置[2]。礦區(qū)東南側(cè)約408m處建有生產(chǎn)用貯礦式溜井，溜井位于爆破警戒區(qū)(爆破安全距離300m)外。

礦山屬石灰?guī)r礦床，區(qū)內(nèi)為無震或弱震區(qū)，地震烈度Ⅵ度。礦巖以中等堅(jiān)硬層狀構(gòu)造巖石為主，巖體完整，抗外力作用較強(qiáng)，承載力較高，礦石及圍巖化學(xué)組分穩(wěn)定，為穩(wěn)定類礦體[2]，無斷裂構(gòu)造。露天開采底部標(biāo)高820m，溜井底部標(biāo)高662.8m，采區(qū)底部與溜井底部間相對高差157.2m。

采區(qū)與溜井相對位置見圖1，溜井布置見圖2。

圖1 采區(qū)與溜井相對位置圖

圖2 溜井立面布置圖

4 爆破技術(shù)方案

露天礦山生產(chǎn)爆破參數(shù)：孔徑D=165mm；最小抵抗線W=4.0m；排距b=3.5m；孔距a=6.5m；炮孔傾角α=60°；炮孔超深h=2.0m；炮孔深度H=19.0m；單孔裝藥量212.9kg；多排梅花型布孔方式；單次起爆3排炮孔，合計(jì)28個炮孔，待爆區(qū)寬11m，長58.5m。

爆破炸藥選用乳化炸藥，最大段炮孔總裝藥量2 176kg，塑料導(dǎo)爆管毫秒爆破網(wǎng)絡(luò)、雙導(dǎo)爆管雷管孔底反向起爆技術(shù)。

5 爆破地震對溜井的影響

5.1 判定依據(jù)

(1)溜井須位于爆破振動安全允許距離之外。

(2)溜井處質(zhì)點(diǎn)振動速度須滿足《爆破安全規(guī)程》(GB6722- 2014)中爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)核定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

(3)礦山屬大型露天礦，服務(wù)年限長達(dá)42年，應(yīng)充分考慮爆破地震效應(yīng)的疊加特性。

5.2 爆破振動安全距離

爆破振動安全距離主要根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722- 2014)中13.2.4條款，采用下式計(jì)算：

R=(K/V)1/α×Qm [3～4]

(1)

式中：R——爆破振動安全距離，m；

Q——最大段裝藥量，Q=2 176kg；

V——保護(hù)對象所在地安全允許質(zhì)點(diǎn)振速，《爆破安全規(guī)程》(GB6722- 2014)爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，礦山巷道允許的安全振動速度為18～25cm/s，取18cm/s；

m——藥量指數(shù)，取1/3；

K、α——依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合表1綜合選取，K取250，α取1.5。

表1 爆區(qū)不同巖性K和α值[3～4]

計(jì)算得R=75m<408m。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，爆破安全允許距離R=75m，遠(yuǎn)小于礦區(qū)至溜井的平面距離408m，滿足上述5.1判定依據(jù)第一條。

5.3 質(zhì)點(diǎn)振動速度

依據(jù)已有相關(guān)研究成果得知，當(dāng)?shù)V山巷道圍巖的振動速度達(dá)到2cm/s時(shí)，會引起巖體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度累積弱化，長期重復(fù)的爆破振動會引起結(jié)構(gòu)面張裂、滲透性增強(qiáng)[5]。

國內(nèi)外質(zhì)點(diǎn)振動速度常采用薩道夫公式進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

V=K×(Q1/3/R)α [5～7]

(2)

根據(jù)礦山設(shè)計(jì)情況，取R=408m；Q=2 176kg；K=250；α=1.5。

計(jì)算得：V=1.42cm/s<2cm/s<18～25cm/s。由計(jì)算結(jié)果可知，露天爆破振動速度V=1.42cm/s，小于2cm/s，遠(yuǎn)小于《爆破安全規(guī)程》(GB6722- 2014)中表規(guī)定的允許地面質(zhì)點(diǎn)振動速度合理值，滿足上述5.1判定依據(jù)第二條、第三條。

通過上述數(shù)據(jù)計(jì)算和與爆破地震效應(yīng)相關(guān)成果的對照，明顯可看出，該項(xiàng)目爆破地震不會對溜井井壁襯砌或圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何影響。

6 結(jié)語

溜井開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的安全穩(wěn)定直接影響礦山生產(chǎn)的連續(xù)性和可靠性，本文利用爆破振動安全距離、質(zhì)點(diǎn)振動速度和爆破地震效應(yīng)相關(guān)成果進(jìn)行爆破地震對溜井的安全影響評價(jià)，不但可為露天礦溜井位置的合理確定提供參考，更可為已建類似礦山生產(chǎn)爆破地震是否對生產(chǎn)溜井造成破壞提供判定依據(jù)。

[1] 張春智,屈 睿,吉根朝,鄧學(xué)軍.“大斷面貯礦式溜井—環(huán)行調(diào)車場”開拓系統(tǒng)在廣元廣旺盧家壩水泥有限責(zé)任公司朱家坡石灰?guī)r礦山中的應(yīng)用[J].河南建材,2011,(2).

[2] 張春智.貯礦式溜井應(yīng)用實(shí)踐[J].中國礦山工程,2016,45(3).

[3] GB6722- 2014，爆破安全規(guī)程[S].

[4] 伍瑤前,閆明帥.爆破對臨近建筑物的影響及安全控制[J].現(xiàn)代礦業(yè),2012,(2).

[5] 潘 強(qiáng),張繼春.露天礦山爆破對擬建隧道的影響分析[J].化工礦物與加工,2012,(1).

[6] 許名標(biāo),彭德紅.某露天石材礦開采爆破震動測試與分析[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2006,26(1).

[7] 于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

Influence of blasting vibration on chute

Based on an engineering example, using the research results of blasting vibration safety distance, particle vibration velocity and effect of blasting vibration evaluate the influence of blasting vibration on chute safety, which can provide reference for determining reasonable chute position, and the judgment basis of blasting vibration effect to the chute of similar mines.

blasting vibration; chute; vibrating safety distance; particle vibration velocity

TD235

A

張春智(1980-)，男，陜西渭南人，采礦高級工程師，主要從事與非金屬礦產(chǎn)相關(guān)的研究咨詢和工程設(shè)計(jì)工作。