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作者： 来源： 发布时间：2006/1/5 15:01:39  点击数：2216

原作者:贵州工业大学采矿系 王祥厚　李程远   出处:选自《建井技术》

　

【论文摘要】通过分析实例，提出了药室爆破时控制爆破震动的方法。分析了条形药包爆破药量计算、装药结构等和爆破地震效应存在的问题及其对策。

　　

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岩土工程中爆破引起的地震危及周围建筑物、构筑物和附近村庄民房的安全，特别是在药室大爆破时，由于总装药量与最大一段药量都比较大，所产生的爆破地震振速也大，爆破震动对周围环境的破坏效应也大，更值得重视和认真对待。
　　爆炸地震波在岩土介质中的传播和衰减规律，到目前为止，还没有一个统一的力学模型可以全面描述它的本质。因而，所有的数值计算结果与实测资料之间常出现较大差异。为此，进行理论与实践的探讨求出新的公式是十分必要的；但在目前情况下，选择现有经验公式，认真试验求取有关的参数值，从而求得更为逼近真实的结果，是一个较为可行的途径。如在工程中，采用萨道夫斯基经验公式，认真选择求取有关参数，求出最大一段装药量后，使振速控制在《爆破安全规程》(GB6722-86)规定的安全振速范围内，从而使爆破地震的影响减小到允许的程度。

1　工程概况

　　进行药室爆破的君山位于某厂区，其岩石物理性质为：单向抗压强度为100～120MPa(f=10～12)，单向抗拉强度为6MPa，密度2.6t/m³，岩层属于厚层石灰岩，山体表土覆盖较少，山体内有小溶洞裂隙等。在平整场地时，曾对其边坡进行修整，由于山体裂隙断层的存在，经雨水的冲刷，多次发生山体滑坡，危及厂房和运输通道，故决定对其分东西两部分进行大爆破，以消除隐患。

    1.1　爆区情况
　　东部爆区长112m，宽50m，爆破高度约40m，导硐设计标高+1 240m。其东侧为农田，南侧距厂房100m，西侧为西部爆区，北侧距最近的村庄民房134m。
　　西部爆区长75m，宽40m，爆高约30m，导硐设计标高+1 250m。东侧为东部爆区，南侧距库房100m，西侧距电力室120m，北侧距最近村庄民房95m。西部爆区起爆晚于东部，以便在东侧形成1个空间，减少飞石对民房造成的损失。

    1.2　爆破要求
　　(1)由于东西部爆区的北侧有民房和村庄，应避免爆破地震、飞石等的影响和危害。
　　(2)爆破时要使岩石向北侧和东北侧倒塌，不向南侧方向倒塌。

2　爆破方案

   2.1　爆破方案的确定
　　根据地形、地质特点和对爆破的要求，经多个方案比较后，确定总体爆破方案为：条形分集药包，大空腔比为φ=5～6，间隔堵塞装药结构和微差毫秒爆破的减弱松动崩塌爆破总体方案。爆破作用指数设计n=0.6。最小抵抗线：东部w_E=14～20m；西部w_w=10～13m。最小抵抗线与埋深比w/H≤0.5。

    2.2　最大一段药量的控制
   2.2.1　安全爆速
　　根据《爆破安全规程》，结合本次爆破现场情况，为了保证附近村庄毛石房的安全，应使最近距离(R_W=95m，R_E=134m)处的振速控制在v_A≤1.0cm/s。
   2.2.2　确定k与α值
　　由相似理论——量纲分析的结果，给出按萨道夫斯基经验公式计算振动速度为

(1)

　　式中：k与α分别为爆破系数与衰减指数；Q为最大一段药量；R为测点与爆心的距离。
　　将式(1)变形得

lnv=lnk+αln(Q^1/3/R)

　　令y=lnv,a₀=lnk，a₁=α，x=ln(Q^1/3/R)，得y=a₀+a₁x。
　　通过3次试爆与测试所得数据，用最小二乘法原理进行线性回归后，计算得出a₁，a₀的数值；求得k=80，α=1.8。
   2.2.3　最大一段药量的计算
　　将东西部爆区的R_E，R_W，v_A=1cm/s，k=80，α=1.8等值代入式(1)中，可得Q值，即东部爆区最大一段药量不得超过1 500kg，西部爆区最大一段药量不得超过500kg。

    2.3　爆破参数设计
    2.3.1　药量计算
　　本次爆破均采用条形药室，药量为

Q=K_nw²L　　(2)

式中：L为装药长度，m；w为药室最小抵抗线，m；K_n为单位药量综合系数，K_n=Kf(n),f(n)=0.4+0.6n³；K为单位炸药消耗量，kg/m³；n为爆破作用指数。
　　计算结果，西部爆区硐室(条形药室)总装药量为4.3t，最大一段起爆药量控制在500kg。东部爆区药室总装药量为15.25t，最大一段起爆药量控制在1 500kg。
    2.3.2　爆破网络与爆破方量
　　东、西爆区均采用多段毫秒爆破，非电复式起爆(药室导硐外用电爆网络与雷管，用以激发导爆管网络)。东部爆破工程量为9.8万m³，西部爆破工程量为4.1万m³，总计为13.9万m³。依据选定的爆破方案、药室布置、装填结构、空腔比和药室最小抵抗线等进行爆破参数设计。东部爆区设计为A，B号两个硐室；西部爆区设计为1个C号硐室。有关爆破参数设计见附表。

3　爆破地震效应

   3.1　爆破振速验算
　　根据式(1)计算，东部爆区爆破时，最大一段爆破药量Q=1 500kg，R_E=134m，k=80，α=1.8，则v=0.94cm/s；西部爆区爆破时，Q=500kg，R_W=95m，k=80，α=1.8，则v=0.92cm/s。两区的振速均小于安全规程规定的安全振速。

    3.2　爆破减震措施
　　为了减小爆破地震的影响，采用的措施和设计，如控制最大一段药量试爆监测；用最小二乘法原理进行线性回归求得萨道夫斯基公式中的K与α值；条形分集药包；大空腔比φ=5～6(由于药包的空腔效应从理论和实践上认识还有些模糊，目前很难知道是否选用了最佳的空腔比，一般情况下取3～6)；采用间隔装药结构；在起爆上使用公认的多段微差毫秒爆破。此外，在挖掘硐室巷道的同时，还在+1 230水平(山脚的农田边)挖出了深1.5m、宽1.0m左右的围墙基础的沟(防震沟)，环绕着西部爆区和大部分东部爆区。
　　在爆破后观察，所有村庄的民房(毛石房)均无变形和裂缝扩展，表明爆破地震得到了很好的控制。应当指出的是：在东部爆区的东侧为一大片农田土地，未挖围墙基础的沟(即无防震沟)，在爆破后致使约50～60m²的田土凸臌起0.3～0.5m。说明爆破地震受较深的沟壑的阻隔产生了衰减，即所挖基础的沟起到了防震的作用。目前，关于地形变化对爆破地震波传播的影响还缺乏研究，难以估算沟壑对爆破地震衰减的影响程度，这是今后爆破工程中需要进行研究解决的一个问题。

附表　爆破参数设计

硐室 编号	药室 编号	最小抵抗 线w/m	药室长度 L/m	计算药量 Q/kg	子药包		起爆顺序
					编号	Qi/kg
A	A1	17.0	13.0	2 900	A11 A12	1 400 1 500	12 11
	A2	17.8	12.5	2 900	A21 A22	1 400 1 500	10 9
B	B2	19.5	30.0	6 750	B26 B25 B24 B23 B22 B21	1 500 1 500 750 750 750 1 500	8 7 6 5 4 3
	B1	14.5	12.0	2 700	B11 B12	1 350 1 350	2 1
合计				15 250		15 250
C					C11	500	9
					C12	500	8
	C1	12.5	22.5	2 880	C13 C14	500 500	7 6
					C15	460	5
					C16	420	4
					C21	420	3
	C2	13.0	10.5	1 420	C22	500	2
					C23	500	1
合计				4 300		4 300

4　结　语 　　(1)爆破地震与岩性、地形地貌、爆破装药量等因素有关。特别要严格限制一次起爆装药量。 　　(2)采用合理的装药结构，如在药室爆破中，采用条形分集药包、较大的空腔比和间隔装药，可控制爆破地震的大小。 　　(3)采用微差爆破，可减小爆破地震的影响。在总装药量和其他爆破条件相同情况下，微差爆破能使地震质点速度较齐发爆破平均降低40%～60%。 　　(4)在一定条件下，采用隔离沟的办法来减小爆破的影响，效果十分明显。 　　(5)应尽量采用爆破地震效应小的爆破方式和方向，如采用爆破作用指数n＜1的松动爆破，使受保护的方向为最小抵抗线w所指的方向。

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