张春智

(咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳 712000)

应用研究·非金属矿山·

爆破地震对溜井的影响

张春智

(咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳 712000)

基于工程实例，利用爆破振动安全距离、质点振动速度和爆破地震效应研究成果进行爆破地震对溜井的安全影响评价，不但可为合理确定溜井的位置提供参考，还可为已建类似矿山爆破地震是否对溜井造成破坏提供判定依据。

爆破地震； 溜井； 振动安全距离； 质点振动速度

1 前言

溜井作为一种节能经济的开拓系统已被广泛应用于各类型矿山。基建生产中，一些建设单位为了片面追求低成本而随意缩短装载设备运输距离，即变更溜井原设计位置，致使爆破地震引起溜井井壁和紧邻处矿岩发生结构性变化(围岩松动)，从而造成卸矿装备跌入溜井或溜井堵塞(蓬井)事故的发生。本文依托工程实例，选用爆破振动安全距离、质点振动速度结合爆破地震效应相关成果作为判定依据，综合评价爆破地震对溜井的影响。

2 项目概况

矿山属山坡露天矿，于2009年委托设计，经多方案比选，选定整体设计方案：原矿破碎→贮矿式溜井→环行调车场库底放矿→自卸汽车转运→厂区均化库开拓系统[1]。矿体赋存于中等坚硬岩体中(矿岩坚固稳定性系数f>8)，采取自上而下台阶式开采法，台阶垂高15m，乳化炸药中深孔微差爆破，爆破周期7d，炮孔总装药量5 961kg，塑料导爆管起爆。

贮矿式溜井形式分为上、下两段垂直溜井，其中：溜井上段断面呈圆形，净直径12m，垂深42m；溜井下段断面呈带圆角的矩形，矩形边长13.8m，垂深15.2m[2]。溜井井壁按Ⅶ度设防，钢筋混凝土支护。

3 周边环境

矿区内地表以荒坡地为主，无居民户，周边500m范围内无文物保护区和其它限制项目建设的保护区设置[2]。矿区东南侧约408m处建有生产用贮矿式溜井，溜井位于爆破警戒区(爆破安全距离300m)外。

矿山属石灰岩矿床，区内为无震或弱震区，地震烈度Ⅵ度。矿岩以中等坚硬层状构造岩石为主，岩体完整，抗外力作用较强，承载力较高，矿石及围岩化学组分稳定，为稳定类矿体[2]，无断裂构造。露天开采底部标高820m，溜井底部标高662.8m，采区底部与溜井底部间相对高差157.2m。

采区与溜井相对位置见图1，溜井布置见图2。

图1 采区与溜井相对位置图

图2 溜井立面布置图

4 爆破技术方案

露天矿山生产爆破参数：孔径D=165mm；最小抵抗线W=4.0m；排距b=3.5m；孔距a=6.5m；炮孔倾角α=60°；炮孔超深h=2.0m；炮孔深度H=19.0m；单孔装药量212.9kg；多排梅花型布孔方式；单次起爆3排炮孔，合计28个炮孔，待爆区宽11m，长58.5m。

爆破炸药选用乳化炸药，最大段炮孔总装药量2 176kg，塑料导爆管毫秒爆破网络、双导爆管雷管孔底反向起爆技术。

5 爆破地震对溜井的影响

5.1 判定依据

(1)溜井须位于爆破振动安全允许距离之外。

(2)溜井处质点振动速度须满足《爆破安全规程》(GB6722- 2014)中爆破振动安全允许标准相关核定标准规定。

(3)矿山属大型露天矿，服务年限长达42年，应充分考虑爆破地震效应的叠加特性。

5.2 爆破振动安全距离

爆破振动安全距离主要根据《爆破安全规程》(GB6722- 2014)中13.2.4条款，采用下式计算：

R=(K/V)1/α×Qm [3～4]

(1)

式中：R——爆破振动安全距离，m；

Q——最大段装药量，Q=2 176kg；

V——保护对象所在地安全允许质点振速，《爆破安全规程》(GB6722- 2014)爆破振动安全允许标准规定，矿山巷道允许的安全振动速度为18～25cm/s，取18cm/s；

m——药量指数，取1/3；

K、α——依据生产实践结合表1综合选取，K取250，α取1.5。

表1 爆区不同岩性K和α值[3～4]

计算得R=75m<408m。根据计算结果可知，爆破安全允许距离R=75m，远小于矿区至溜井的平面距离408m，满足上述5.1判定依据第一条。

5.3 质点振动速度

依据已有相关研究成果得知，当矿山巷道围岩的振动速度达到2cm/s时，会引起岩体结构面强度累积弱化，长期重复的爆破振动会引起结构面张裂、渗透性增强[5]。

国内外质点振动速度常采用萨道夫公式进行计算，公式如下：

V=K×(Q1/3/R)α [5～7]

(2)

根据矿山设计情况，取R=408m；Q=2 176kg；K=250；α=1.5。

计算得：V=1.42cm/s<2cm/s<18～25cm/s。由计算结果可知，露天爆破振动速度V=1.42cm/s，小于2cm/s，远小于《爆破安全规程》(GB6722- 2014)中表规定的允许地面质点振动速度合理值，满足上述5.1判定依据第二条、第三条。

通过上述数据计算和与爆破地震效应相关成果的对照，明显可看出，该项目爆破地震不会对溜井井壁衬砌或围岩结构产生任何影响。

6 结语

溜井开拓运输系统的安全稳定直接影响矿山生产的连续性和可靠性，本文利用爆破振动安全距离、质点振动速度和爆破地震效应相关成果进行爆破地震对溜井的安全影响评价，不但可为露天矿溜井位置的合理确定提供参考，更可为已建类似矿山生产爆破地震是否对生产溜井造成破坏提供判定依据。

[1] 张春智,屈 睿,吉根朝,邓学军.“大断面贮矿式溜井—环行调车场”开拓系统在广元广旺卢家坝水泥有限责任公司朱家坡石灰岩矿山中的应用[J].河南建材,2011,(2).

[2] 张春智.贮矿式溜井应用实践[J].中国矿山工程,2016,45(3).

[3] GB6722- 2014，爆破安全规程[S].

[4] 伍瑶前,闫明帅.爆破对临近建筑物的影响及安全控制[J].现代矿业,2012,(2).

[5] 潘 强,张继春.露天矿山爆破对拟建隧道的影响分析[J].化工矿物与加工,2012,(1).

[6] 许名标,彭德红.某露天石材矿开采爆破震动测试与分析[J].矿业研究与开发,2006,26(1).

[7] 于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004.

Influence of blasting vibration on chute

Based on an engineering example, using the research results of blasting vibration safety distance, particle vibration velocity and effect of blasting vibration evaluate the influence of blasting vibration on chute safety, which can provide reference for determining reasonable chute position, and the judgment basis of blasting vibration effect to the chute of similar mines.

blasting vibration; chute; vibrating safety distance; particle vibration velocity

TD235

A

张春智(1980-)，男，陕西渭南人，采矿高级工程师，主要从事与非金属矿产相关的研究咨询和工程设计工作。