井下中深孔爆破震动测试与分析

米继武，李永辉，李向东

(1.河北崇礼紫金矿业有限责任公司, 河北 崇礼县 076350；2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

井下中深孔爆破震动测试与分析

米继武1，李永辉2，李向东2

(1.河北崇礼紫金矿业有限责任公司, 河北 崇礼县 076350；2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

东坪金矿井下中深孔爆破产生的震动对地表建筑物会产生一定的破坏，造成矿区与附近村民的矛盾。为了避免爆破对地表建构筑物产生的破坏，进行了爆破震动测试，在矿区附近6个影响较大的地方布置测点，采用TDTS380型振动测仪记录中深孔爆破的数据，并对爆破结果进行分析，得到东坪金矿的爆破震动规律及最大单响药量。

爆破震动规律；单响药量；监测点

东坪金矿开采已有20多年的历史，矿山开采过程中未对空区进行处理，矿体回采后留下了大量的采空区。据2008年7月不完全统计，该矿区主要生产中段空区总体积约为130万m3。按2500 d/t的生产能力，每年将新增30万m3的空区。原有的老空区与新形成的空区由于未处理，空区冒落严重，部分采场连通，将形成大规模空区群，给二步骤矿柱回采带来很多安全隐患。同时东坪矿体离地表民房、学校、矿区本身的建筑物较近，井下中深孔爆破产生的震动对地表建筑物及地表村庄房屋会产生一定的破坏，造成村民与矿山之间的矛盾。因此为了避免爆破对地表建构物产生破坏，需要进行爆破震动测试，分析东坪金矿的爆破震动规律及最大单响药量。

1 测试方案

为了测定井下中深孔爆破对建构筑物的影响，根据前期井下爆破对地表影响，在学校、居民住所、南山井口、空压机房旁、公路旁、东坪村河边6个主要影响较大的地方进行测试。测试点主要符合：

(1) 受爆破震动影响较大，同时几处地方均没有建筑回填料，有利于地震波的传递；

(2) 稳固的基础施工方便；

(3) 建筑物振动测量能反映建筑物、构筑物整体振动和易破坏的部位。

2 现场测试

本次测试选用TDTS3850型振动测试仪，该仪器具有抗振动、抗电磁干扰、低噪声、高可靠等特性。在中深孔爆破期间，测试仪自动触发、采集和存贮数据，为后期数据分析提供基础数据。见图1。

图1 TDTS3850型振动测试仪

通过生石膏浆将传感器固定在被测物基座上，待石膏凝固后开始测试。将测试垂直、水平、径向水平3个不同方向的传感器安装在一起，围绕爆心形成一个三维直角坐标系。现场测试连线见图2。

图2 现场地震波监测传感器连接图

仪器完成采集数据后需要将数据导入计算机，使用转接器时需要注意软件只能识别COM1和COM2两组接口，如果转接器转接出来的COM接口不是这两组时需要手动设置。

3 结果分析

目前矿区主要在1204 m、1264 m中段进行生产，中深孔爆破量较多，在这两个中段中深孔爆破时在地表6个监测点进行测试，一共测得26组数据。中深孔爆破采用国产非电导爆管起爆，由于国产雷管每个段别间隔时间为30～175 ms。因此，单段雷管爆破进行了6次地震波测试，多段雷管微差爆破进行了10次测试。通过对爆破的震动测试结果进行分析得出:

(1) 最大爆破震动速度由最大单响药量决定，在最大单响药量为530 kg时，测点的振速只有0.45 cm/s，远少于爆破安全规程的值；

(2) 不同起爆顺序产生的地震动波没有发生叠加;

(3) 爆破振动各方向主频率在14～35 Hz；

(4) 爆破震动波的衰减时间约为60～90 ms。

爆破地震波的结果表明，只要控制最大单响药量，可以适当放宽总药量的限制，不会对矿区地表建筑物、构筑物产生破坏。

(1) 最大单段药量的确定。根据萨道夫斯基公式变换得到安全生产的极限单段药量的计算公式，见式(1)。

(1)

爆破震动对东坪村的影响振速在国家标准允许下，计算得中深孔最大段药量Q= 650 kg。

(2) 频谱分析。从测试得到的数据表明：同一次爆破，不同方向的主振频率数据有较大的差异，对构筑物破坏最大的是径向、切向振幅。爆破振动的主频在12.8～34.8 Hz之间，频带较窄，爆破震动规定土坯房、砖房结构允许振速分别为0.7～1.2 cm/s、2.3～2.8 cm/s。通过多次爆破震动测试表明井下中深孔爆破不会对东坪村地表建筑物及构筑物产生破坏。

根据爆破波形图(见图3)分析，中深孔爆破，震动波的衰减时间约为60～90 ms；总药量1200 kg，最大单段响药量307 kg，爆心距测点直线距离183 m，测得振速0.703 cm/s。

图3 测试的爆破振动波形图

4 结 论

通过不同岩性爆破震动测试得出：爆破震动速度由最大单响药量决定;不同段别的爆破震动波没有发生叠加;爆破振动各方向主频率在14～35 Hz；爆破震动波的衰减时间约为60～90 ms，区域爆破震动波的衰减时间约为70～100 ms；最大单响药量为650 kg不会对地表建筑造成破坏。

[1]周科平,李 魁,邓红卫,等.云锡多金属矿中深孔爆破振动速度衰减规律研究[J].矿业研究与开发，2011(03)：101￣102，125.

[2]李是良,邱进芬,李必红,等.中深孔爆破震动效应对邻近建筑物的影响与安全控制[J],采矿技术.2011(05)：183￣185.

[3]王四海,陈春红.对爆破振动速度影响因素的探讨[J].科学之友,2011(22).

[4]黄铁平,王春华,彭乐平,等.某石灰岩地下矿山中深孔爆破震动测试与分析[J].南方金属,2011(04).

2014￣10￣31)

米继武(1970-)，男，河北沽源县人，工程师，从事矿山开采工作，Email：244930872@qq.com。