露天矿山爆破振动的常见影响因素及应对策略

露天矿山爆破振动的常见影响因素及应对策略

罗万发

云南恒业建筑机械化工程有限公司 昆明 650000

摘要：露天矿山在开采中多使用爆破开采的方式，通过爆破开挖，能够将矿山击碎，进而暴露其中矿物质，之后将其加工以及开采形成容易运输的大小。通过爆破开采可以大大提高开采效率。在爆破开采过程中爆破振动属于有害的效应，会对周边构建筑物和边坡造成不利影响，甚至可能导致矿山崩塌。本文主要讲解露天矿山爆破振动的常见影响因素及应对策略的情况。

关键词：露天矿山；爆破振动；常见影响因素；应对策略

随着社会发展以及人们生活水平提高，城市化水平以及工业化水平不断提升，进而对矿产资源的需求量不断增加，促进矿山开采行业的发展[1]。爆破作业是矿山开采的重要方法，但是爆破振动会破损矿上的设备设施，还会影响周边的建筑物，甚至会造成边坡失稳，滑坡等情况，威胁工作人员的生命安全。通过研究分析，找出露天矿山爆破振动的常见影响因素，并提出应对策略，控制爆破振动造成的负面影响，减少安全事故的发生。

1  露天矿山爆破振动的常见影响因素

1.1炸药的类型影响

炸药类型与爆破后形成的振动存在重要的关系。炸药爆破后的冲击波压力与岩石的抗压强度之间具有重要的关系，会直接影响冲击波的衰减以及传播[2]。冲击波的衰减速度与炸药的性质、岩石的物理特性、冲击波传播的距离等因素有关。若炸药的冲击波超过岩石抗压强度的10倍，在爆破传播中会造成大量的损耗，会快速衰减，爆破振动较小。若冲击波与岩石的抗压强度越相近，造成的爆破振动越大，因此，在选择炸药时，需选择与岩体的波阻抗相差较大的炸药，进而降低爆破振动。

1.2炮孔直径影响

在露天开采爆破过程中，炮孔直径也会影响爆破振动强度。在爆破药量相同中，当炮孔孔径较小时，炸药能量在爆破过程中更加集中，从而产生更强的冲击波和振动。而较大的孔径会导致炸药能量分散，减弱冲击波和振动。因此，通过调整孔径，可以对爆破振动强度进行一定的控制。但是小孔径在爆破过程中造成的衰减速度较快，小孔径中加入的炸药数量较小，因此，相对爆破强度较低。大孔径爆破中本身强度较大，产生爆破振动强度与加入炸药数量具有重要的关系。因此，在爆破过程中，可以通过应用小孔径，减少炸药数量等方式，尽可能分散炸药，降低爆破振动烈度[3]。

1.3爆破段数影响

在矿山爆破过程中爆破段数会对爆破振动强度的微差时间、延时长度等产生较大的影响。在爆破中工作人员可以对微差间隔时间进行合理利用，进而将爆破后振动的主振波进行错开，降低爆破振动强度。根据调查研究发现，与普通爆破相比，微差爆破的振速明显降低。另外，爆破场地也会对爆破振动强度造成较大的影响。在爆破场地中岩石刚度越强，对冲击波的衰减作用更强，能够降低爆破振动强度。

1.4起爆方式对爆破振动的影响

在爆破的其他条件相同时，不同的起爆方式会形成不同的爆破振动强度，其中差别较大。起爆方式不同对爆破振动产生影响的原因主要为在爆破中，岩石的破碎和抛掷会在自由面上产生大量的能量损耗，进而形成振动。选择合适的起爆方式，可以使岩石在破碎和抛掷过程中能够更好地利用自由面的减振作用，还能够干涉以及叠加振动波，从而降低其强度[4]。在起爆方式中主要包括齐发爆破，延迟爆破，缓冲爆破等。其中齐发爆破是指所有炮孔内的炸药同时起爆，产生强烈的冲击波和振动。在爆破中振动强度较高，但传播距离较短。延迟爆破是指炮孔内的炸药按照一定的时间间隔起爆，可以降低爆破振动强度。在缓冲爆破中，能够在炮孔口设置缓冲材料（如沙袋、土堆等）来吸收部分冲击波能量，从而降低爆破振动强度。

1.5阻尼的影响

阻尼主要是指爆破振动波在传播过程中遇到的阻力。在露天矿山爆破过程中，若在爆破后形成自由振动，保持振幅不变，就可以永远振动下去，但是实际不会出现这种情况，主要由于在振动过程中存在阻尼，会降低振动的振幅，也能够降低振动的强度。在露天矿山开采过程中，爆破振动传播过程中，由于内部摩擦和能量损耗，振动的振幅会逐渐减小。在振动中，由于内部的介质存在内部阻力，不均匀的状况，会导致振动波与周围的介质出现相互作用，进而造成能量消耗以及摩擦的情况。介质的阻尼效应，会导致在传播中，振动不断与周围介质产生相互作用，进而不断消耗能量，降低振动振幅。

2  露天矿山爆破振动的应对措施

2.1在爆破中应用微差起爆方式

微差爆破是一种在矿山上应用较多的爆破方法，可以对起爆时间进行精确控制，将需爆破在炸药分为几个部分，将炸药按照一定的时间间隔进行爆破。通过时间延迟的方式，能够减少爆破振动，冲击波和飞石等对周围环境的影响。在微差爆破过程中，合理地设置时间延迟，可以使得每个部分的炸药起爆时产生的冲击波在介质中传播时相互叠加，从而提高破碎效果。炸药在不同起爆时间中爆炸，可以有效降低冲击波的峰值，减少爆破的振动，减少对周围环境的影响[5]。

2.2对最大装药量进行控制

在实际爆破过程中，爆破振动强度会受到多种因素的影响，很难通过具体的函数表达式计算出爆破振动的强度。通过萨道夫斯基经验公式是计算爆破振动强度中应用较多的公式，可以计算出建筑物的允许临界振动速度，进一步可以计算出爆破的最大用药量。通过分段爆破的方式，可以减少每次爆炸的最大装药量，进而控制爆破振动强度。

2.3通过预裂爆破的方式形成隔离带，减少对周围建筑物、环境的影响

若周围需保护对象距离爆破点比较近，可以通过预裂爆破的方式，预先开挖一条裂缝，它可以起到隔离振动波的作用，降低其对保护对象的影响。在预裂隔振带中，可以使用不爆炸的缓冲材料，如橡胶或塑料泡沫等，以进一步吸收和分散振动波的能量。如果介质主要为土层，可以挖掘一条防震沟，尽量保持一定的深度。也可以挖掘预裂炮孔，具有较强的保护作用。

2.4应用合适的爆破设计

在爆破设计中，将需要保护的建筑或者物品放置在最小抵抗线的位置，在这个方向上爆破振动和飞石的传播速度相对较低，安全性较高。在爆破中，还可以通过调整药量，提高分散性以及临空面，进而降低振动强度。在露天矿山的爆破设计中，可选择低爆速、低密度的炸药，可减少爆炸冲击波对介质的压力和速度。缩小装药的直径，使炸药在介质中的分布更加分散，从而减小爆破振动的影响范围。尽可能降低爆压的峰值，降低爆破振动强度。

3   结语

在露天矿山开采过程中，爆破作业是最常用的开采方法，可以快速分离以及松动岩石，促进矿山顺利开采。但是爆破振动会严重影响周围环境。因此，在爆破作业中必须明确影响爆破振动的影响因素，积极采取应对措施，控制爆破振动强度，减少对周围环境的影响。在爆破中应用微差起爆方式，对最大装药量进行控制，通过预裂爆破的方式形成隔离带，选择合适的爆破设计，将需保护的建筑物或者其他事物防止在安全的方向上，在降低爆破振动强度的同时，注意保护周围环境以及工作人员。

参考文献：

[1] 李继业. 露天矿山爆破振动影响因素研究[J]. 世界有色金属,2022(12):156-158.

[2] 曾玉莹,于世杰. 露天矿山爆破振动的影响因素分析[J]. 山西冶金,2023,46(11):70-71,74.

[3] 姚金宝. 露天矿山开采逐孔爆破总装药量大小对爆破振动影响的研究[J]. 煤矿爆破,2023,41(3):31-34.

[4] 王强,吴尚. 爆破振动载荷对露天边坡稳定性影响数值模拟研究[J]. 现代矿业,2023,39(9):247-250.

[5] 厉美杰,杜军,王洪强,等. 爆破振动对露天矿山永久边坡稳定性的影响分析[J]. 爆破,2023,40(1):170-176.