袁强勇

摘 要：矿山开采普遍采用爆破方式，但是爆破产生的剧烈地震效应却经常对周边建筑物造成危害。因此，分析爆破震动效应对矿山周围建筑物的影响因素，可以有效降低爆破产生的破坏，有利于保证矿山生产过程中的安全。

关键词：矿山爆破；建筑物；影响因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.093

随着社会主义经济和技术的快速发展，对矿山的开采也更多的使用爆破方式，但是，实施爆破时炸药在岩石中产生的巨大能量会导致剧烈的震动效应。这种震动会严重影响到矿山周围建筑物内人们的正常生活和工作，更严重的会破坏建筑物，从而会导致矿山周围的工农关系紧张，阻碍施工。所以，矿山爆破开采对周边建筑物的危害问题引发各界的高度关注。

为了更好的防范爆破危害，首先应探讨爆破对建筑物的影响因素，从而最大限度地降低爆破对周围建筑物所带来的影响，有利于保证矿山生产过程中的安全。

1 爆破地震效应的概念原理

地震波是一种能引起岩石质点发生振动的弹性随机波，即炸药在岩土中发生爆炸时，在弹性变形区所造成的岩石质点的波动。在炸药爆炸所释放的总能量中地震波只占很少的比例，而且所占比例也与岩石的性质相关。地震波的种类有体波和面波两种。体波包括横波和纵波，其中振幅大、周期长的是横波，反之为纵波。面波包括瑞利波和洛夫波，而且只在分界面或岩层表面传播。但体波传播时遇到岩层节理、层理或者地面时都会发生折射或反射。面波在地震中具有更大的破坏影响。

2 爆破所产生的振动效应对附件建筑物的影响因素

2.1 地质条件

建筑物的牢固程度与地基的地质情况密切相关。因此在对矿山采取爆破开采前应对矿山周边建筑物的地质环境进行勘测。这有利于保证矿山生产过程中的安全。同时在新建建筑物前也应考虑底部的地质条件，选择较适合的地质使新建筑物的基础更为牢固，从而更大程度上降低爆破带来的破坏，提前做好预防措施。根据爆破安全距离公式可以得出建筑物的地质情况影响爆破安全距离，从而影响爆破地震效应。

2.2 建筑物构造

不一样的建筑物构造也具有不一样的承受能力，所能承受的爆破振动的强度也不同。建筑物的跨度越大或者高度越高，所受到的爆炸带来的振动营也越大，更可能出现裂缝。如距采矿爆破点不远处是一栋三层建筑物，可以测得第三层的振速比第二层大，第二层比第一层大。因此在新建建筑物时不仅要考虑地基的地质条件还要对建筑物的跨度和高度进行合理设计，增强抗震程度。

2.3 距离爆破点的距离——爆心距

爆心距是指建筑物距矿山爆破点的实际距离。它的数值越大，爆破所带来的能量越小。虽然爆破地震波的主频往低频发展，强度逐渐降低，但是所辐射的频带的宽度更广，能量分布更加分散，可能产生更大的危害。所以在设计建筑物前除了考虑地质条件和建筑物的结构外，还要测量爆心距，选择距离爆破点较为合理的距离，减小受到的爆破振动。

2.4 建筑物已经受过的爆破次数

对于旧的建筑物来说，已经受过的爆破振动次数会严重影响此建筑物再次受到爆破振动时的承受能力。例如：两栋建筑物相距爆破点的距离一样，构造和所处的地质条件也相同的情况下，一栋已经受到过50次爆破冲击的建筑物和另一栋只受过两次爆破冲击的建筑物的损坏程度和对爆破的承受能力大不相同，如果从两栋中选择一栋进行居住或改造，理应选择受过爆破次数较少的建筑物。

2.5 建筑物受到爆破时的振动次数

建筑物受到爆破时的振动次数的不同反映了建筑物所受到的破坏程度的差异。例如跨度大的建筑物在受到爆破振动时，自身也会发生振动，会对建筑物造成二次破坏，可能会导致建筑物出现裂缝。因此，需要提前测算疲劳次数，才能在建造新建筑物时进行有效防范。疲劳破坏产生的振动次数受爆破次数、振动频率和波延时间的影响。因为爆破产生的振动波形和频率大小无明显规律，所以选取平均值进行计算。不同的爆破次数对于周围建筑物的破坏程度也不同。

2.6 振动波的叠加因素

爆破振动波的叠加效应也会影响周围建筑物所受到振动破坏的程度。如今大多矿山开采使用微差爆破，通过减少最大一段的炸药数量来降低振速，但是分段爆破就会造成许多波彼此叠加的效果。想要达到最佳的降振效果，必须使波谷与另一波波峰相叠加。反之，如果波峰与波峰相叠加或者波峰与另一波峰的一小部分叠加，都不能达到最佳效果。因此，爆破前需要测定出合适的微差时间，使波谷与波峰叠加，减轻爆破引发的振动对建筑物的破坏。

2.7 振动速度

如今国际上统一的建筑物破坏的振速临界点为5cm/s。振速大小可以反映建筑物受到的破坏。振速与爆心距、地质条件和最大一段的炸药量相关。已经建成的建筑物的爆心距和地质条件都已经确定，可以测定正常爆破的振动规律，结合爆破情况，通过适当减少最大一段的炸药量，来减轻建筑物受到的振速危害。

2.8 振动频率

爆破地震效应对周围建筑物的危害要素也包括振动频率。相关研究表明，爆破产生的振动频率普遍在10-30zH之间，根据波形，可能振速很低时，对应的振动加速度很大，相应的振动频率也较高。根据相关资料，建筑物自身具有选择放大介质中传播的地震波能量的作业。其中与建筑物自振周期频率接近的地震波尤其会被放大，使该波引起更强的振动。同时，爆破会给建筑物一个自振源头使其发生自振，当爆破产生的地震波频率和建筑物自身的这种自振频率彼此叠加，周期一致时，可能产生共振效应，从而对建筑物造成更严重的破坏。如今的技术还不能对建筑物的自振频率进行精确的测量，需要更完善的发展和研究。

3 结语

在采用爆破开采方式的矿山周围新建建筑物时，应注意上述七个爆破对附近建筑物的影响因素，提前进行有效的预防，并且选择适当的新建筑物的位置和设计方案，最大限度地降低爆破所带来地震效应。同时，也要持续探究爆破开采对周围地区建筑物的影响，不断完善爆破技术，使矿山开采更安全，有效保障矿山周围居民居住安全。

参考文献：

[1]言志信，吴德伦，王漪等.地震效应及安全研究[J].岩土力学， 2002，23（02）：201-203.

[2]宋建民.矿山爆破对附近建筑物影响因素的分析[J].采矿技术， 2000（Z2）：99-101.