露天矿爆破振动监测与分析

张谭德

摘要：露天矿山爆破振动产生的危害越来越受到社会的关注，通过对其他矿山的爆破振动监测与分析资料的阅读，了解露天矿山爆破振动监测仪的监测特点和使用方法，学习对监测数据的分析。针对礼泉海螺矿山的地质地形和目前采用的爆破方式，分析爆破振动是否对周边村屋产生破坏。

关键词：爆破振动；监测与分析；监测仪器；数据分析

1引言：

露天矿爆破振动的危害很大，通过对矿山爆破振动的监测，并对监测数据进行分析，确定爆破振动危害的范围和危害程度。进而采取有效的措施（如更改装药结构，装药量等）来减少爆破振动对周围居民房屋、构筑物以及矿山边坡的危害。

2露天矿爆破振动监测仪器：

随着科技（电子技术和计算机技术）的迅猛发展，测振仪也取得了较大的进展。通过国内外一些厂家和科研单位的努力，研究和开发出了新一代的测振仪器，新的测振仪器克服了现有测试系统的许多缺点。其中，成都拓普电子术研究所在多年来从事动态测产品开发的基础上，根据现场爆破振动对测试仪器的要求，通过优化设计，研制出TOPBOX振动信号自记仪。

TOPBOX振动信号自记仪靠自带电池供电，直接和传感器链接，经过简单的参数设置后，与传感器相连放置在测点处，打开信号采集开关，当被测信号传来时，仪器便自动记录下整个动态过程，然后通过RS232标准接口与电脑连接，利用拓普电子技术研究所提供的配套软件进行数据分析、功率谱分析等。这套测振系统与传统的测试方法相比，避免了现场测量导线的敷设、检查、回收等大量工作，解决了现场测量对交流电的依赖问题。使现场测试更加方便、可靠、数据处理更简单、正确。

2.1TOPBOX振动信号自记仪主要技术性能指标

采样率：，分档可设置。

测量误差：％

记录深度：每通道点

输入信号带宽：

量程：，，，，，，，，，，

耦合：交流、直流

输入阻抗：200

输入电容：小于25

触发方式：上升沿、下降沿内触发，外触发，手动触发，提前、滞后触发。

触发电平：内触发电平在量程范围内可调，外触发电平是TTL电平。

数据记录起点：触发前预记录和触发后延时记录，大度可设置。

通信接口：RS232接口。

输入通道：2通道／台。

外部尺寸：15105。

重量：0.8

供电：2节9电池或外接直流电源。

工作温度：—10℃~60℃

工作湿度：小于90％，无结露。

2.2速度传感器主要性能指标

现场爆破振动测试仪其系统所采用的速度传感器，也是由拓普电子技术研究所加工制作的，它与自记仪配套使用，传感器主要性能指标见表1[1]

表1速度传感器主要性能指标

3露天矿爆破振动监测与分析实例

露天矿爆破振动监测的测点布置主要取决于监测的目的和现场条件因素，如：爆破振动对矿山周围构筑物、边坡稳定的影响等。

北川中联水泥秦家坡石灰岩矿山的爆破振动监测与分析：

秦家坡矿山属中型矿山，采场长宽600*400m，设计采深254m，为水泥用石灰岩矿山。开采设计台阶高度15m，工作台阶边坡角75°，采区南侧边坡下方300米左右为居民聚集的村庄，爆破除对矿山边坡稳定性有影响外，还直接危及下方村民的安全，因此需对矿山中深孔爆破进行振动测试，分析爆破振动对周边建筑物和边坡的影响大小。因此采用高精度TOPBOX测振仪及其配套的分析软件，可通过固定点的测量获取振动监测数据，振动监测点布置在矿区南侧及边坡下方，分别设置水平和垂直两个方向监测器。在爆破前，根据单孔最大药量估算振动测试的最大和最小值，根据测振仪的操作方法进行布点、安置设备、连接线路，测量结束后连接电脑进行数据和图形分析。

爆破振动监测主要获取的是爆破振动过程的波形和振动速度，分析振动波的传播方向和变化规律。当爆破振动波由波源向各方向传播时，在采区及周边介质中传递并反馈到地面监测器上。

爆破振动波在地层中的传播是一个复杂的力学过程，炸药的性能、药量、装药结构、起爆方式、填塞条件以及爆破地形地质条件都会影响振动波的传播和产生的震动效应。根据爆破震动传播规律，通常采用介质质点的振动速度最大值或加速度最大值与药量和距离的关系，目前国内普遍采用前苏联学者萨道夫总结的经验公式，即：

其中：质点最大振速、

最大段装药量

爆心距

、场地影响系数，其数值经回归求得

经实测数据（表2，表3）回归，分别得到垂直（B）和水平方（A）向的爆破振动规律

从各测点的数据分析及得出的传播规律可以认为：

（1）露天矿深孔爆破引起介质质点震动速度的最大值与介质性质有很大的关系，岩石比较坚硬，完整性较好，爆破参数（如抵抗线、孔径和超深）等较大，那么测点速度较大，反之则较小。

（2）爆破抛掷方向的正前方质点的速度最大值比抛掷后方的要小67%～72%

（3）爆破震动强度与地形也有一定关系。爆破中心与测点之间有深沟时常能降低震动度，也就是说有深沟时其衰减速度就快，露天矿台阶爆破时对于另一边的边坡影响就少些。另外，当测点比药包中心高时，震动就大，反之，震动就小，因此露天矿深部开采时，对边坡震动影响就大些。

（4）合理的孔网参数，较优的微差间隔时间，震动相应就小；过大的抵抗线、过大的超深、钻孔的施工质量差，势必会引起震动强度的增大。[2]

表2采区南侧平台爆破振动垂直振速实测参数

表3采区南侧平台爆破振动水平振速实测参数

4对礼泉海螺顶天矿区爆破振动的分析

4.1现场条件及周边环境

矿区位于渭北黄土高原与关中盆地接壤处的北山前缘地带，总体地势北高南低，山梁台塬舒缓起伏。矿区的场地土以碳酸盐岩为主，局部盖有少量黄土。依据《建筑抗震设计规范》，场地土类型为中硬或坚硬土，场地类别以Ⅰ类为主，局部为Ⅱ类。因此，在Ⅶ度地震力作用下，矿区范围不会产生较大的地震地质灾害；矿区无活动性断裂分布，也未见滑坡、泥石流等地质灾害遗迹。矿区勘查登记范围属陕西省石灰岩矿鼓励开发区，东距张家山郑国渠渠首6公里，西南距唐昭陵6公里，均在文物保护区以外。顶天寺为民间办的寺院，没有征用土地，县政府决定将其搬迁与异地。且已经搬迁到位。矿区内无常住居民，也无任何建筑物，爆破及开采的噪音对环境影响不大。

4.2爆破振动分析

目前，矿区采用导爆管-毫秒非电雷管联合起爆网络起爆；矿区台阶高15米，台阶坡面角90°，现在正在开采1180m平台；一般情况下，采用微差逐孔起爆，每次爆破一般为3排，孔内和地表都使用延期雷管，孔内上部选择400ms延期雷管，下部选择375ms延期雷管，地表第一排选择17ms延期雷管，第二排选用42ms延期雷管，第三排选用65ms延期雷管。所用炸药为2号岩石乳化炸药，装药结构：孔底间隔装药，孔内连续装药；填充高度一般为5米；单孔内最大装药量为203。爆破地点周围，600m

范围内没有建筑物。根据矿山一直以来的经验，矿山场地影响系数为ɑ=1.42，。根据前苏联学者萨道夫总结的经验公式，即：

可以得出：

根据规范可知，此爆破振动是不会对周围建筑物以及居民造成危害。

5结语

爆破振动是爆破六大危害之一，其破坏性更是具有不可预测性；在一个矿山开采之前，如果能通过采用先进爆破测振仪对爆破振动进行监测与分析，我们可以从中知道哪些地方时爆破振动剧烈区，可能会对周围民房造成损失，或影响周围居民生活生产，或者是对矿山边坡影响较大，可能引发山体滑坡等；这样。我们就可以改进我们矿山的爆破方式和装药结构，以减小爆破振动，增大矿山工作的安全性和杜绝了和周围居民纠纷，间接加大了矿山经济发展。

参考文献：

[1]张智宇，唐延钢TOPBOX振动自记仪在爆破测试中的应用[J]爆破第15卷第4期

[2]陈柏林矿山边坡爆破振动测试与分析[j]矿业快报总第425期2004年11月第11期

作者身份证号码：51082419900103XXXX