露天矿边坡爆破振动破坏判断新策略研究

摘 要：对露天矿进行边坡爆破，不光是在完成对岩石的击破及粉碎，更主要的目的是实现对它的成型及保护，也就是俗称的控制爆破。一旦对边坡爆破控制不当，很有可能发生安全事故。所以，对于边坡爆破的振动破坏的判断分析显得尤为重要。本文就是针对露天矿的边坡爆破振动破坏判断的新策略进行研究，以动态应力为研究点进行讨论的。

关键词：露天矿；岩石；边坡爆破；振动破坏判断；新策略

【DOI】10.19312/j.cnki.61-1499/c.2017.04.041

人们现在所见的矿山、矿洞以及岩石隧道，大都不是天然形成的，而是人工通过挖掘、爆破等方式开采出来的。岩体在开采的过程中，是需要尽可能保证保留岩体不受损伤的，并使边坡岩体以及地下洞室围岩具有一定稳定性的。对岩石进行开采挖掘，是一项非常具有危险性的工作。

一、如何控制露天矿的爆破振动对边坡岩体产生的影响

露天矿生产时的爆破振动，是影响露天矿的高陡边坡稳定性的重要因素。它是以一种间接的方式对边坡产生危害的，通过爆破产生的地震波，使断层、破碎带的高陡岩石边坡发生变化。而且由于矿山生产是常年反复进行的，因而爆破振动的破坏效应也是连续不断的，这就使得边坡内部的岩石，损伤严重，出现边坡失稳甚至滑坡的现象。要想避免甚至控制这种现象的发生，就需要相关工作人员掌握对于爆破振动的安全判据，用来指导其他人进行安全的生产。爆破振动的安全判据，可以指振动破坏的临界值，也可以指生产上可以接受，但是并未达到临界值的振动控制标准。总的来说，采用临界值进行安全判据分析更为方便。通过对岩石的材料力学进行研究，推论出一些参数作为日常生产的判断标准，是控制爆破振动对边坡岩体产生影响的重要方法。

二、对边坡爆破振动破坏判断的新策略

由于在岩石的爆破挖掘过程中，岩石破碎的同时，它的爆源近区会产生巨大的冲击波以及应力波，会使岩体产生爆破损伤，出现新的裂隙，也就是使保留岩体出现爆破损伤区；对于爆源的中远区，则会由于爆破振动的反复作用，使岩体的结构面松动或者强度降低，导致邻近的新浇混凝土出现损伤；如果爆破的振动达到一定强度，甚至会使边坡及地下洞室围岩的动力失去稳定性，而导致其他建筑物和设施出现损坏。所以，岩体挖掘过程中产生的爆破振动损伤和动态应力控制等问题，成为目前新策略研究的主要方向。

传统上对于爆破振动的危害评价，主要是以测量点的峰值质点的振动速率作为衡量振动破坏强度的参量，并在安全判据标准中规定一部分建筑物以及人工挖掘设备的具体质点的振动速率安全极限。这种方法由于判据少、操作简单、监控方便等优点，在爆破振动的安全评价工程中得到了广泛的应用。但这种判断方法只能针对一些单一性的设施，对一些整体性较强的设施进行爆破振动的危害评价时，光依靠质点振动速率，这样单一的判定依据是不能满足要求的，而安全判据标准中的质点振动速率的安全极限，它的岩石特质并不能符合当地现场的岩石的地质条件和支护因素。俗话说的好，任何事都不是墨守成规、一成不变的，在应对事情时要懂得随机应变，因此采用动态应力参量更为合适。

1.动态应力控制参量

动态应力控制参量是指综合爆破振动水平、岩体的特征、现场的操作条件以及岩土的支持护理系统等因素，较为全面地反应岩土结构，在受到爆破振动时动态应力状态以及损伤的破坏程度，并依据爆破振动的实地监测和质点振动速率的预测方程，结合对现场损伤的破坏调查而得出的岩土结构的整体性爆破振动破坏判定依据的一种新的策略。这种新策略与传统的质点振动速率的单一判据相比，综合了更多的现场因素，也就更能符合当地的地质特点和支护条件。

2.动态应力比

动态应力比的评价方法的实质，是指考察爆破振动在岩土中的动态应力和岩土设施本身的抵抗爆破振动的动态应力，通过比较两者的接近程度来确定岩土设施所能接受爆破振动的损伤的破坏判据。它也是综合了大量因素后，从岩土的损伤、破坏的直接出发点建立起的岩土设施的损伤破坏判据。爆破振动时产生的动态应力是指在压缩应力波的自由面以及薄弱面从紧密变为稀疏时产生动态的抗拉应力，它是峰值时的质点振动速率、传播介质的密度以及弹性纵波的波速的产物，也正是这个作用对岩体设施产生直接的损害作用。而通常所说的岩体损伤的阻抗应力则与前者不同。它是现场的抵抗爆破振动损伤的动态应力，是由现场的岩体的动态抗拉强度以及场地的质量系数进行体现的。场地的质量系数是需要考虑传播介质的原始损伤特性以及支护因素的，还与岩石的整体强度、节理的间距、岩石的质量系数以及地下水的渗透情况等因素有关的。

三、研究新策略的重要性

对岩石进行挖掘、爆破是极其危险的工作。以前经常听到新闻中报道，一些进行岩石挖掘的城市发生了矿难，这严重威胁了从事这方面工作的人的生命安全，也对他们的家人以及社会造成了一定程度的恐慌。倘若我们能对岩石的稳定性有一定了解，对爆破的边坡岩石的情况加以控制并作出提前的防范措施，很多的危险事故就不会发生了。传统的安全判据虽然有一定效果，但是只能应对一些简单的情况，对整体性较强的岩体无法做出准确的判断。为了更好地保障相关工作人员的安全，研究出新的爆破振动破坏判断是势在必行的。而且研究新的爆破振动破坏判断也有利于社会的稳定发展，这也是岩体方面的一大进步。

四、结语

对于爆破振动的控制是一个研究的老课题了，由于它涉及到爆炸力学、岩石的运动学以及工程爆破等多方面的知识，综合性太强，所以爆破振动的安全判据的完善工作还有很多，需要大家共同去开展。大家要坚持不断地去发掘新的研究策略，为这项事业做出贡献。希望本文能对爆破振动的破坏判断有一些参考价值。

参考文献：

[1]张智宇、刘殿柱、马军.爆破振动载荷作用下露天矿高边坡动态响应分析.《防灾减灾工程学报》.2015

[2]张天文、才庆祥、冀憲成.爆破振动对露天矿边坡稳定性的影响.《金属矿山》.2016

[3]孟祥甜.露天矿边坡动载响应特性的数值模拟研究.《内蒙古科技大学》.2015

[4]王银涛、张昌锁、张胜利.露天矿爆破振动边坡高程效应.《矿业研究与开发》.2015