芻議礦山爆破開采對周圍地區建筑物的影響

黃進

摘 要：隨著經濟技術的發展，人類的工程活動已經廣泛涉及到建筑、交通、水利水電、港口大壩以及礦山領域。在這些工程領域內，邊坡穩定與否一直是本領域需要解決的關鍵問題之一。其中路塹邊坡、深基坑邊坡、露天礦山邊坡在工程生產中的穩定及開挖過程對環境及周圍建筑物的影響已經引起了人們的高度重視。而且，對于邊坡引起的滑坡、泥石流等自然災害構成的威脅已經嚴重影響到人們的生產生活和生命財產的安全，這種邊坡的危害和火山、地震被稱為三大地質災害源。巖土工程師們已經將研究的重點課題偏向于邊坡工程的穩定性研究領域，同時兼顧邊坡工程對周圍居民的生活危害程度。在礦山的開挖中，露天礦的比例顯著增加。而且，露天礦山距城市的距離也不斷露天礦山開采施工時的爆破震動問題、爆破震動對邊坡穩定性影響、礦區人員安全、礦山開采周圍建筑物的安全，以及爆破震動的衰減問題已經引起了國內外的重點研究，除了研究這些問題的變化規律，對爆破技術的有效控制也有很深的研究，而且根據研究解決了很多的工程實際問題。減小。

關鍵詞：礦山爆破；建筑物；影響因素

1 引文

爆破中存在的問題眾所周知，爆破動力影響在礦山中主要是爆破震動對邊坡穩定性的影響，由于爆破對邊坡卸載的影響十分突出，所以爆破震動對于計算邊坡穩定性分析不容忽視。而且，爆破還會引起環境的破壞。該露天礦離城市較近，所以對于該工程引起的環境及周圍建筑物的影響也不容忽視。由于露天礦在生產工程中頻繁的爆破，除了對邊坡穩定性的影響，還將會產生有害的煙塵污染、粉塵污染、震動影響以及噪聲等現象。工程實踐和實驗結果顯示：炸藥在爆炸時，炸藥中的化學元素在爆炸過程中將會產生一氧化碳、二氧化硫等大氣污染物。而且工程爆破還會產生大量的粉塵，粉塵會是空氣中的總懸浮微粒的濃度增大，而造成塵毒污染，還會影響空氣的能見度，給附近的城市帶來生活上的不便。同時，工程爆破的瞬間還會造成較大的噪聲，形成聲污染。當炸藥量較多時，爆炸產生的沖擊波強度會增大，嚴重的可能會引起周圍建筑物的破壞、甚至使建筑物倒塌。大量的露天礦山工程實踐還說明：在露天礦開挖過程中的爆破生產引起的最嚴重的問題就是爆破振動。爆破產生的震動波，會使爆破一定范圍內的地層產生振動，如果控制不當，可能會會造成邊坡的失穩破壞、一定區域內建筑物的倒塌或者人員傷亡。

2 爆破所產生的振動效應對附件建筑物的影響因素

2.1 地質條件

建筑物的牢固程度緊密聯系著地基的地質情況。所以，在對礦山采取爆破開采前應勘測礦山周邊建筑物的地質環境。這對保證礦山生產過程中的安全非常有利。同時在新建建筑物前也應對底部的地質條件加以考慮，對較適合的地質選擇，從而使新建筑物的基礎更為牢固，從而更大程度上將爆破帶來的破壞降低，提前做好預防措施。根據爆破安全距離公式可以得出建筑物的地質情況對爆破安全距離有移動性，從而影響爆破地震效應。

2.2 建筑物構造

建筑物構造的不同時期也具有不同的承受能力，其所能承受的爆破振動的強度也是不一樣的。建筑物的跨度越大或者高度越高，其就會受到越大的爆炸帶來的振動營，更可能有裂縫出現。在新建建筑物時不僅要對地基的地質條件考慮，同時還要合理設計建筑物的跨度和高度，使抗震程度增強。

2.3 距離爆破點的距離——爆心距

所謂的爆心距就是指建筑物距礦山爆破點的實際距離。它如果數值越大，那么其爆破所帶來的能量就越小。即便爆破地震波的主頻往低頻發展，強度逐漸降低，但是所輻射的頻帶的寬度更廣，能量的分布也更加分散，可能有更大的危害出現。所以在設計建筑物前除了對地質條件和建筑物的結構加以考慮，還要對爆心距測量，選擇距離爆破點較為合理的距離，使受到的爆破振動減小。

2.4 建筑物受到爆破時的振動次數

如果建筑物受到爆破時的振動次數不一樣，那么其反映的建筑物所受到的破壞程度也是不一樣的。比如跨度大的建筑物在受到爆破振動時，自身也會有振動發生，從而會對建筑物造成二次破壞，可能會使建筑物出現裂縫。因此，需要對疲勞次數提前測算，在建造新建筑物時才能進行有效防范。疲勞破壞產生的振動次數受爆破次數、振動頻率和波延時間的影響。因為爆破產生的振動波形和頻率大小規律不明顯，所以選取平均值進行計算。不同的爆破次數對于周圍建筑物的破壞程度也不同。

2.5 振動波的疊加因素

爆破振動波的疊加效應也會對周圍建筑物所受到振動破壞的程度造成影響?，F今有大多礦山開采時使用微差爆破，通過最大一段的炸藥數量減少來使振速降低，但是分段爆破就會導致許多波彼此疊加的效果。想要使最佳的降振效果達到，就必須使波谷疊加另一波波峰。反之，如果波峰與波峰相疊加或者波峰與另一波峰的一小部分疊加，都不能使最佳效果達到。因此，爆破前需要對合適的微差時間測定出來，疊加波谷與波峰，使爆破引發的振動對建筑物的破壞減輕。

2.6 振動速度

如今國際上統一的建筑物破壞的振速臨界點為5cm/s。振速大小可以對建筑物受到的破壞進行反映。振速與爆心距、地質條件和最大一段的炸藥量相關。已經確定建成的建筑物的爆心距和地質條件，可以對正常爆破的振動規律測定，結合爆破情況，通過最大一段的炸藥量適當減少，來使建筑物受到的振速危害減輕。

2.7 振動頻率

爆破地震效應對周圍建筑物的危害要素也包括振動頻率。相關研究表明，爆破產生的振動頻率普遍在10-30zH之間，根據波形，可能振速很低時，對應的振動加速度很大，相應的振動頻率也較高。根據相關資料，建筑物自身具有選擇放大介質中傳播的地震波能量的作業。其中與建筑物自振周期頻率接近的地震波尤其會被放大，使該波引起更強的振動。同時，爆破會給建筑物一個自振源頭使其發生自振，當爆破產生的地震波頻率和建筑物自身的這種自振頻率彼此疊加，周期一致時，可能產生共振效應，從而對建筑物造成更嚴重的破壞。如今的技術還不能對建筑物的自振頻率進行精確的測量，需要更完善的發展和研究。

3 結語

在采用爆破開采方式的礦山周圍新建建筑物時，應對上述爆破對附近建筑物的影響因素所考慮，從而提前進行有效的預防，并且選擇適當的新建筑物的位置和設計方案，使爆破所帶來地震效應最大限度地降低。同時，也要持續探究爆破開采對周圍地區建筑物的影響，使爆破技術不斷完善，使礦山開采更安全，有效保障礦山周圍居民居住安全。

參考文獻：

[1] 言志信，吳德倫，王漪等.地震效應及安全研究[J].巖土力學，2002（2）：201～203.

[2] 宋建民.礦山爆破對附近建筑物影響因素的分析[J].采礦技術，2000（Z2）：99～101.

[3] 柯慶輝.隧道爆破施工對周圍建（構）筑物損傷分析及危害控制研究[D].中南大學，2012.

[4] 李孝林，穆太升，董鑫等.頻率在爆破震害中的作用及其影響因素分析[J].工程爆破，2001（3）：15～18.

[5] 黃文華，徐全軍，沈蔚等.小波變換在判斷爆破地震危害中的應用[J].工程爆破，2001（1）：24～27.