露天礦山爆破振動監(jiān)測及分析方法研究

（江西銅業(yè)公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

該礦作為凹陷露天銅礦山，采區(qū)爆破均為中深孔爆破，采用“電子雷管+起爆藥+乳化炸藥”模式。目前雖采用了電子雷管精準(zhǔn)控制爆破延時(shí)，但總體爆破振動仍較大，對采區(qū)邊坡（特別是已出現(xiàn)垮塌裂縫或已部分垮塌的邊坡）穩(wěn)定性影響較大。雖然了解爆破地震對采區(qū)邊坡必然有所影響，但仍存在影響程度未知、爆破振動未量化、爆破振動控制程度未量化等問題，需要通過爆破測振儀進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將分析結(jié)果用于爆破生產(chǎn)實(shí)際中。考慮到礦山2014年購置了一臺Minimate Blaster爆破測振儀，但一直未正式啟用，儀器閑置也是一種浪費(fèi)，故將此設(shè)備利用起來，通過項(xiàng)目組成員自主學(xué)習(xí)研究，以達(dá)到監(jiān)測采區(qū)爆破振動，確保固定邊坡穩(wěn)固的目的，同時(shí)也解決了貴重儀器閑置問題。

1 現(xiàn)場實(shí)地監(jiān)測，收集采區(qū)爆破振動數(shù)據(jù)

在完成儀器使用學(xué)習(xí)及儀器檢定后，項(xiàng)目小組技術(shù)人員開始針對采區(qū)爆破震動進(jìn)行監(jiān)測，依據(jù)已經(jīng)制定的《該礦采礦場爆破振動監(jiān)測方案》，選取對采區(qū)生產(chǎn)影響最大的南部邊坡進(jìn)行針對性監(jiān)測，并在采區(qū)南部邊坡不穩(wěn)定區(qū)域圈定了8個(gè)爆破震動數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)。通過為期約1個(gè)月的不定期爆破數(shù)據(jù)監(jiān)測工作，共收集了10組數(shù)據(jù)，其中有效數(shù)據(jù)8組。

2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析研究

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）推薦的爆破振動衰減公式為：

其中，V—爆破振動速度，cm/s；

Q—最大段炸藥量，kg；

R—爆心距，m，爆心距為爆破中心至測點(diǎn)之間的距離；

K—場地系數(shù)；

α—振動衰減系數(shù)。

通過對測得的10組有效數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出爆破衰減公式中的K值及α值。根據(jù)現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)，分測振線分別對每條測線進(jìn)行分析，采用世界上權(quán)威的薩道夫斯基公式回歸計(jì)算分析，得出以ln(Q 1/3/R)為橫坐標(biāo)，lnv為縱坐標(biāo)的回歸直線；并得出反映爆破振動衰減規(guī)律的薩道夫斯基公式。根據(jù)回歸分析處理，露天礦山生產(chǎn)爆破振動在采區(qū)南部邊坡方向爆破振動傳播規(guī)律見下圖：

圖1 露天礦山生產(chǎn)爆破振動在采區(qū)南部邊坡方向爆破振動傳播規(guī)律

表1 爆破振動監(jiān)測原始記錄表

表2 不同段藥量和不同爆心距相應(yīng)的爆破振動速度

采區(qū)南部邊坡爆破振動回歸直線，回歸分析結(jié)果如下：

K=245.53

α=1.79

因此露天開采生產(chǎn)爆破振動在北部邊坡方向爆破振動傳播的薩道夫斯基公式即為：

其中，V—爆破振動合速度，cm/s；

Q—最大段炸藥量，kg；

R—爆心距，m。

根據(jù)分析回歸得出的爆破振動在采區(qū)南部邊坡爆破振動傳播規(guī)律，可得出在該方向不同最大段藥量和不同爆心距相應(yīng)的爆破振動速度，具體見表2。

由上表進(jìn)行爆破振動分析：

通過上表可知，采區(qū)在靠近最終邊坡最近35m內(nèi)進(jìn)行中深孔爆破，爆破振動將很可能超過10cm/s，而依據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014），永久性邊坡安全允許質(zhì)點(diǎn)振動速度是10cm/s。

由上述分析得出爆破振動控制階段性結(jié)論：

在采區(qū)南部邊坡周邊進(jìn)行中深孔爆破時(shí)，在爆破點(diǎn)距邊坡小于35m處時(shí)，最大段藥量在200kg以上時(shí)，邊坡爆破震動速度將達(dá)到10cm/s臨界值，將會引起對最終邊坡的破壞。

由上可知，礦山在靠近邊坡35m距離以內(nèi)爆破時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制最大段藥量，確保爆破振動不會對采區(qū)南部邊坡方向產(chǎn)生較大的影響。同時(shí)考慮到采區(qū)南部邊坡目前整體穩(wěn)定性較差，前期主干道出現(xiàn)過裂縫，表面也有滑塌跡象，故安全距離應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大，具體安全范圍需要進(jìn)一步研究。

3 爆破監(jiān)測成果的實(shí)際運(yùn)用

依據(jù)爆破數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對現(xiàn)場爆破數(shù)據(jù)進(jìn)行指導(dǎo)，主要依據(jù)爆破爆心距、最大段藥量與高邊坡爆破振速關(guān)系表，選取采區(qū)各區(qū)域合適的最大單孔裝藥量，從而控制降低爆破振動對南部邊坡的影響。

2020年1月初～3月初通過運(yùn)用此次爆破振動監(jiān)測及分析成果，進(jìn)行了10余次爆破振動監(jiān)測，爆破振速均在合理范圍內(nèi)，且爆破效果均為良好，在保證爆破效果的前提下，降低了爆破振動對南部邊坡的影響。