矿山爆破震动危害评估与减震技术研究——以大旺塘采场为例

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao2168644
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在矿山岩石爆破中,由爆破引起的震动常常会造成爆源附近的地面以及地面上的一切物体产生颠簸和摇晃。当爆破震动达到一定的强度时,可以造成爆区周围建(构)筑物的破坏、露天矿边坡滑落以及地下隧道的片帮和冒顶。因此,矿山爆破震动危害评估与减震技术一直是重要的研究方向,是安全开发矿山的必要条件。  本研究以大旺塘采场为例,剖析了矿山周边岩土介质条件和地震波传播衰减规律,评价了爆区周围建(构)筑物承受的爆破危害,探讨了减小爆破地震强度的降震方案.研究取得如下结论和认识:  分析矿山开采的基本情况及矿山爆破影响范围内的环境地质、工程地质、水文地质情况显示,矿区为喀斯特地貌,大旺塘采场是孤立的峰丛,冲(洪)积物覆盖基岩形成周边平原区。基岩以泥盆系、石炭系地层为主。岩溶盆地受北东向区域性断裂控制。矿山岩体完整性差。矿区北西向断裂发育发育。矿山西北部以NNE向节理最为发育,其次是NNW向,二者数量占60%以上;矿山东北部以近EW向节理最为发育,其次为NNE向,两者占70%以上;矿山南部以NNW向节理发育,其次是NNE向,二者占70%以上。节理明显受到北西向断裂的控制。断层与节理对矿山爆破振动效应有制约作用。  大旺塘矿区周边居民房大部分属于轻微破坏,龙山景区的梦多奇溶洞有6处危岩体,双龙洞有1处危岩体。根据爆破震动监测结果,项目实施期间采场爆破对房屋地基和龙山景区溶洞震动影响微弱。  依据系统测定的爆破震动数据和修正的萨氏公式建立的研究矿区经验公式显示,可采用水平速度公式预测矿山周边村落房屋的地面震动速度,民房建筑物安全允许震速为1.0~1.5cm/s,龙山景区溶洞安全允许震速为5~7cm/s,依地基土分层总和法求得的矿山周边砖混结构房屋基础平均最终沉降量为58.2mm,在没有大量抽取地下水的情况下,房屋地基的自然差异沉降不足以造成房屋结构严重破坏。  ANSYSLS-DYNA非线性冲击动力学数值模拟结果显示,当高差和药量一定时,随着爆心距的增加,爆破地震波的能量不断衰减,地表质点的振动速度也相应地不断减小,爆破近区振动速度衰减较快,远区衰减较慢;当高差和药量一定时,随着爆心距的增大,地表质点的动位移量减小,距爆心近区质点水平位移较大,在远区则以垂直方向位移响应为主.不同药量条件下,当爆心与测点之间的高差一定,最大单段药量越大,同一质点的振速峰值越大.不同高程下,当药量一定,爆心至地面之间的高差越小,同一质点的振速峰值越大。  旨在尽可能减少或避免矿区爆破震动对周围环境影响的矿山爆破设计应采取技术和措施包括:(1)控制最大段药量;(2)改进炮孔内药包起爆顺序;(3)适当增加各相邻段的起爆时间间隔;(4)改进起爆网路;(5)采用高精度雷管;(6)尽量使用清碴爆破;(7)合理安排台阶爆破的采场工作面推进方向。
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