杨镇秋
葛洲坝易普力湖南二化民爆有限公司平南分公司
摘要：爆破开挖是露天矿山开采过程中最常使用的方法，在矿山开采过程中占据着非常重要的地位。爆破振动是施工过程中必然产生的自然现象，影响着矿山的生产安全，一直视为露天矿山首要解决的灾害。如何控制爆破振动强度在安全范围之内是目前面临的一个主要难点问题。本文主要对露天矿山爆破振动影响因素及控制措施进行简要分析，从而为露天矿山的顺利开采提供保障。
关键词：露天矿山；爆破振动；影响因素；控制措施
引言
在露天矿山的爆破工程中，所产生的振动会对矿山附近区域的人员和设备安全产生严重的影响，甚至还可能引发不良事件，造成负面的社会影响。因而，爆破单位要构建有效控制措施，降低爆破振动对工作区域、操作人员和设备的影响，将爆破工程所产生的振动控制在一定范围内，推动爆破工程顺利进行，实现经济效益和社会效益的协调发展。
1爆破振动产生
在利用炸药进行爆破时，炸药在介质内爆炸的过程中会产生强大的能量，大部分的能量会转换成冲击波、应力波和弹性地震波，在介质内传播。冲击波主要发挥对介质的爆破作用，应力波和弹性波会向介质的周边区域进行传播，进而破坏质点，产生爆破振动。
2爆破振动影响因素
2.1炸药类型
炸药属性与介质中冲击波的衰减之间存在着十分紧密的联系，当炸药所产生的冲击波压力大于岩石抗压强度的10倍以上时，其爆破地震波在传播过程中会出现大量的损耗，从而使得冲击波的衰减更加迅速。试验表明：当炸药波阻抗值与岩体的波阻抗值接近时，炸药的爆炸能量有效利用率越大，即可引起更大的爆破振动。故当爆破工程对爆破振动有要求时，应选择与岩体的波阻抗相差大的炸药。
2.2炮孔直径
爆破时炮孔的孔径对爆破振动强度会产生一定的影响，即使它们具有相同的爆破药量，其爆破振动也会随着场地系数和衰减指数的不同而发生变化。根据相关数据表明，炮孔直径和测点的爆心距是决定爆破振动强度的关键因素。与大孔径爆破相比，采用小孔径爆破时质点振动时的衰减速度更快，且炮孔直径越大时，爆破振动的强度也会更大，这种振动强度的增长速率与比例药量也有着很大的关系，它会随着比例药量的减少而呈现出爆破强度增大的趋势。
2.3爆破段数
爆破段数对爆破地震波的延时长度和微差时间有着很大的影响，工作人员如果可以选择合理的微差间隔时间，那么不同时间起爆所产生的地震波就会在空间上和时间上存在先后顺序，也就是地震波的主振会相互错开，这是控制地震效应幅值的重要方式，实践表明微差爆破比普通爆破可降低振速30%～50%。除此之外，爆破振动还与爆破场地的地质环境具息息相关，其地质状态越坚硬，爆破振动的幅值就会更低。主频就会更高，而振动持续时间也更为短暂。
2.4起爆方式
起爆方式对爆破振动强度的影响较大，当其他爆破条件相同时，不同起爆方式所产生的爆破振动强度之间会存在很大的差异。其根本原因在于不同的起爆方向可以充分利用自由面的减振作用，从而使得抵抗线减小且炮孔临近系数增大，岩石在破碎和抛掷的过程中会损耗大量向自由面传播的能量，从而使得爆破振动强度出现一定程度的下降。根据相关数据显示，齐发爆破的振动频率相对较小，而微差爆破的振动频率则相对较高。当起爆网络被改变时，爆破振动的频率特性也会随之发生变化。在相同地质条件下，V型起爆与地表延期分区起爆二者相比，地表延期分区起爆的主频明显升高，且出现多个峰值，这在很大程度上表面地表延期分区起爆的振动能量更为分散。
2.5阻尼
露天矿山爆破过程中的介质系统主要包括岩体性质的改变，内含裂隙、节理的状况等。
在自由振动过程中，如果振动的振幅可以保持不变，那么振动就会无休止的继续下去。但在露天矿山的实际爆破过程中，这种现象是不会发生的，其根本原因在于爆破地震波在传播过程中会出现阻力，这种阻力被称之为阻尼，阻尼会使得爆破地震波的振幅在传播过程中逐渐减小直至为0。在露天矿山开采过程，爆破振动在介质内部中进行传播时，会产生不同程度的内部摩擦，这种内部摩擦会消耗振动所需的能量；加之振动会在传播过程中也会出现能量损耗，因而爆破震动中振幅会越来越小。
3露天矿山爆破振动控制措施
3.1采用微差爆破
微差爆破又被称为毫秒爆破，它主要根据起爆时间的不同，将待起爆的炸药分成几个部分。这种起爆方式往往以毫秒级的时间作为差别，使待起爆炸药按照先后顺序依次爆炸，它可以有效增加自由面的个数，从而加大爆破振动传播过程中的能量损耗，并且其应力波的叠加也会切实减小爆破振动。当其余爆破参数选择合理时，其爆破效果也会得到进一步的改善。
3.2控制一次爆破总药量
在爆破工程中，爆破区域周边人员和设备的安全除了受爆破振动速度幅值影响外，也受振动波频率的影响，从频率的角度来看，爆破单位应用的一次爆破总药量越大，振动波能够传出的距离就越远，所产生的振动频率就越低，在此情况下，对周边区域设备和人员产生的破坏力就越大。因而，为有效减少爆破振动，要从对一次爆破总药量的控制着手，避免振动波的叠加造成更为严重的破坏。
3.3控制间隔时间
爆破工程中，若两次起爆操作的时间间隔控制不合理，很容易使振动波叠加，影响设备和人员的安全，产生严重后果，因而要合理控制分段间隔时间，最大限度地减少振动波叠加现象的出现。一般来说，分段间隔时间的选择和许多因素紧密相关，如地质、爆破方法、自由面大小与个数、爆源与测点距离、炸药性能等。在地质完好、岩性坚硬、炸药威力强、爆源与测点间距离小的情况下，分段间隔也可以适当短一些，反之则要适当的延长间隔时间。
3.4预裂爆破隔离带
当需要保护的对象距爆源很近时，在爆源周边介质中可以设置一条预裂隔振带，或者也可以钻凿出不装药的单排或双排防振孔，也可以起到减振作用。如若介质为土层，可直接开挖减振沟，减振沟的宽度主要是以施工方便为原则，并需要尽量深一些，最好能够超过药包位置。预裂炮孔可以是单排，也可是双排，这样便可以降低爆破地震效应，但需要考虑预裂爆破时所产生的地震效应。用作减振的沟、缝与孔，需采取保护措施，防止充水，否则会降低降振效果。
3.5爆破设计技术措施
由于沿着最小抵抗线方向上的爆破振动强度最小，侧向居中，反向最大，同时最小抵抗线方向又是主抛方向，考虑到振动和飞石危害，通常将被保护对象置于最小抵抗线位置的两侧。增加布置药量时的临空面和分散性，能够有效地减小振动速度公式中的Ｋ和值，从而有效控制爆破振动强度。实践证明，如若选取低密度、低爆速的炸药，或减小装药直径，采用空腔条形和不耦合的药包，能够降低爆压峰值并且延长作用于介质的时间。当其它条件相同时，爆破振动的峰值便可得到有效控制。
3.6爆破振动监测
爆破作业过程中，需要进行爆破振动监测，以了解建筑物、设施设备和边坡坡面在爆破振动的作用下的动力响应，为安全分析提供较为准确的依据，有助于及时采取技术措施，确保被保护对象的安全。
4结束语
随着采矿业的发展，爆破活动有时会接近有人居住的地区，使爆破活动的副作用越加明显。因此，爆破振动控制已成为爆破设计的必要部分。本文中，针对爆破振动影响因素展开分析，并提出爆破振动控制措施，以期减少爆破振动给周围环境带来的不利影响，同时也为露天矿山开采效率的提升提供良好的保障。
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