露天矿深孔爆破震动安全参数计算的探讨.pdf_大学文库

D0I:10.13374/j.issn1001053x.1980.04.015 北京钢铁学陕学报 1980年第4期露天矿深孔爆破震动安全参数计算的探讨采矿牧研宅龙维棋郭安福摘要本文提出根据土壤质点振动速度计算爆破震动安全参数的观点。作者根据相似原理导出了计算露天深孔爆破质点振动速度的公式，并根据质点振动的极限速度，建立了计算爆破震动安全距离和极限装药量的公式。爆破所引起的上壤质点振动，是造成爆区附近居民住宅和工业建筑的结构破坏的重要原因。由于我同人口居住密度较大，有此露天矿位丁城市的郊区，矿区附近的民川建筑和T 业建筑林立，即使一些位于农村的露灭矿，也常常被农民居住的村庄所包倒。例如河北遵化石人沟铁矿，露天采场边界距周围村庄的平均距离只有400~500米，个别住宅距采场边界只有300~350米。大连市郊区的甘井子石灰石矿，在离采场边界不到-一！的地方，就有变电站和白来水的净水车问等承要工业建筑物，作这些地方进行爆破时，常常会造成刊区附近建筑物的破坏，引起邻近居民和企业的指控，矿山每年还要付出不少的赔偿费。因此在燥破设计时，正确合理地确定爆破震动的安全范用，不但可以保证矿区附近建筑物和构筑物的安企，而【还能避免由于对建筑物的言目折迁而造成的经济损失。此外正确地确定最大允许装药城，可以大大地提高爆破作业的技术经济指标不断地挖掘矿山的生产潜力。木文企图根期地震波的传播规律，提出燥破震动安全参数的计算。一、爆破震动的破坏判据和土壤质点极限振动速度当研究爆破震动对建筑物的破坏作州，地震波破坏作用的判据占有特殊的地位，也就是说，根据地震波对建筑物的破坏判据，就可以判断出度动对建筑物的危险程度。在国内外观测燥破震动的实践中，曾经采用过爆破震动的振幅、质点振动的加速度、质点振动速度1 能啾比等参数来作为地震危险性的判据。们是大多数研究者认为：川：壤质点振动速度来什：算爆破震动对建筑物的破坏作用是最正确的，其理由为： 1.土壤质点振动速度不受测量仪器、测量方法、燥破条件和岩石性质的影响。因此以质点振动速度作为建筑物破坏标准的判据能适用于各种自然条件。 2.上：壤质点振动速度是一个与地而运动有关的因素，而地面运动又与建筑物的结构破坏密切相关的

北京钢铁学院学报年第期露天矿深孔爆破震动安全参数计算的探讨采矿教研空龙维棋郭安福摘要本文提出根据土壤质点振动速度计算爆破震动安全参数的观点。作者根据相似原理导出了计算露天深孔爆破质点振动速度的公式，并根据质点振动的极限速度，建立了计算爆破震动安全距离和极限装药量的公式。爆破所引起的土壤质点振动，是造成爆区附近居民住宅和工业建筑的结构破坏的暇要原因。由几我国人口居住密度较大，有一终露天矿位于城市的郊区，矿区附近的民川建筑和工业建筑林立即使一些位于农村的露天矿，也常常被农民居住的村庄所包川。例如河北遵化石人沟铁矿，露天采场边界距周围村庄的平均距离只有米，个别住宅距采场边界只有米。大连市郊区的甘井子石灰石矿，在离采场边界不到一肚的地方，就有变电站和自来水的净水车间等承要工业建筑物，在这些地方进行爆破时，常常会造成矿区附近建筑物的破坏，引起邻近居民和企业的指控，矿山每年还要付出不少的赔偿费。因此在爆破设计时，正确合理地确定爆破震动的安全范围，不但可以保证矿区附近建筑物和构筑物的安全，而，还能避免由于对建筑物的盲目折迁而造成的经济损失。此外正确地确定最大允许装药墩，，’ 以少大地提高爆破作业的技术经济指标和不断地挖掘矿山的生产潜力。礴文企图根据地震波的传’ 规律，提出爆破震动安个参数的计算。一、爆破震动的破坏判据和土壤质点极限振动速度当研究爆破震功对建筑物的破坏作川时，地震波破坏作用的判据占有特殊的地位，也就是说，根据地震波对建筑物的破坏判据，就 ‘，’ 以判断出震动对建筑物的危险程度。在国内外观测爆破震动的实践中，曾经采用过爆破震动的振幅、质点振动的加速度、质点振动速度和能鼠比等参数来作为地震危险性的判据。但是大多数研究者认为用卜壤质点振动速度来估算爆破震动对建筑物的破坏作用是最正确的，其理由为土壤质点振动速度不受测量仪器、测量方法、爆破条件和岩石性质的影响。因此以质点振动速度作为建筑物破坏标准的判据能适用于各种自然条件。壤质点振动速度是一个与地而运动有关的因素，而地面运动又与建筑物的结构破坏密切相关的。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1980．04．015

基于上述理由，目前世界上大多数国家都以质点振动速度作为衡量燥破地震破坏作用的判据。目前世界上大多数国家都以土壤质点振动速度作为爆破地震破坏作用的判据，因此在确定爆破震动的安全距离和最大允许装药量时，就必需考虑各类建筑物和构筑物所允许的极限质点振动速度。国内关于各类建筑物和构筑物所允许的极限振动速度目前尚没有统一的规定。但是在世界上很多国家都规定了建筑物所允许的士壤极限振动速度。这些资料可供我们设计时参考。例如美国矿务局规定以2英寸/秒的质点振动速度作为安全爆破的上限。瑞典的 Langefors等人建议以2.8英寸/秒作为建筑物破坏的临界速度。加拿大Ed wards等人推荐以2时/秒作为爆破振动的安全界限。苏联规定下列数据作为各类房屋和构筑物所允许的振动速度（厘米/秒）：简易木结构房屋 5 砖砌居住房屋 5. 大型砌块房屋 1.21.5 砖烟囱 2~5 钢筋混凝士烟囱 5 工业建筑：框架结构、炉渣砌块墙体 5~7 框架结构、砖砌墙体 7-15 框架结构、悬挂式大型墙板 5 塔式井架：钢口、悬挂簿口板 1014 二、质点振动速度的确定苏联科学院士M、A、CaⅡDBCKHH根据相似原理，曾经提出下式作为计算集中药包爆破时质点度动速度的公式： v=K() (1) 式中Q一装药的重量，公斤， R一瀑破中心至测点的距离，米， K一与爆破现场条件有关的系数； α一地震波衰减指数。上式在我国和苏联都得到广泛的应用，许多人还将它扩大到用来计算露天和地下深孔爆破时质点震动的速度，这是不恰当的。因为集中药包爆破所产生的应力波的波阵面是球形的，而深孔柱状药包爆破所产生的应力波是柱形的。况且深孔爆破时炸药是分散装在各个深孔中，由于各个深孔至测点的距离並不相等，所以即使同段深孔是同时起爆的，但是各个深孔爆破后传至测点的弹性波，在到达测点的时间上是有差异的，因此传感器接收到的弹性波是各个深孔爆破时传来的弹性波的迭加。综上所述，作者应用相似原理，即土壤质点的振动速度，随着测点至爆破中心的距离的变化而变化这一关系： 2

基于上述理由，目前世界上大多数国家都以质点振动速度作为衡量爆破地展破坏作用的判据。目前世界上大多数国家都以土壤质点振动速度作为爆破地震破坏作用的判据，因此在确定爆破展动的安全距离和最大允许装药量时，就必需考虑各类建筑物和构筑物所允许的极限质点振动速度。国内养于各类定。但是在世界上很多国家都建戮物和构筑物，所允许的极限振动速度月前尚没有统一的规规定了建筑物所允许的士壤极限振动速度。这些资料可供我们设计时参考。例如美国矿务局规定以英寸秒的质点振动速度作为安全爆破的上限。瑞典的等人建议以英寸秒作为建筑物破坏的临界速度。加拿大等人推荐以时秒作为爆破振动的安全界限。苏联规定下列数据作为各类房屋和构筑物所允许的振动速度厘米秒简易木结构房屋砖砌居住房屋大型砌块房屋一砖烟囱钢筋混凝土烟囱工业建筑框架结构、炉渣砌块墙体框架结构、砖砌墙体一框架结构、悬挂式大型墙板塔式井架钢苍口、悬挂管口板一二、质点振动速度的确定苏联科学院士、人、。。。， “ 根据相似原理，曾经提出下式作为计算集中药包爆破时质点展动速度的公式。万可、卫、一万不一口找式中－装药的重量，公斤－爆破中心至测点的距离，米，－与爆破现场条件有关的系数－地展波衰减指数。上式在我国和苏联都得到广泛的应用，许多人还将它扩大到用来计算露天和地下深孔爆破时质点震动的速度，这是不恰当的。因为集中药包爆破所产生的应力波的波阵面是球形的，而深孔柱状药包爆破所产生的应叻波是柱形的。况且深孔爆破时炸药是分散装在各个深孔中，由于各个深孔至测点的距离业不相等，所以即使同段深孔是同时起爆的，但是各个深孔爆破后传至测点的弹性波，在到达测点的时间上是有差异的，因此传感器接收到的弹性波是各个深孔爆破时传来的弹性波的迭加。综上所述，作者应用相似原理，即土壤质点的振动速度，随着测点至爆破中心的距离的变化而变化这一关系

根据公式和了的要求，将石人沟铁矿野户山村爆破震动的实测资料的计算结果列入下表见下页。将表中的计算结果代入式和中得万万一三一 “ “ 一艺石舜 “ 一三厂石介一一一一一，」、，、，。一 ‘ 荟于，。、一。，。、卜，。一百之一一。一一、、任、，、。川洛，一 ‘ · 式二艺艺一万一一一三一艺么 “ 一一式，二 ‘ 。一 ‘ 一三三‘ 。、一，。一， · 式一将公 · 算得到的，日，值一弋入和式得到，一一。一一」曰且曰‘ 心八、。﹄、沪。一共 ‘ · 和。禽一 ‘ ’ 。由于上式中的二，所以根据上面两个式子计算出来的质点振动速度是相等的，这充分说明美国矿务局根据个露天采石场爆破震动的实测数据所建立的公式与作者根据相似原理导出来的公式完全吻合。同时作者还用石人沟铁矿同样条件下的爆破实测数据代入江。。。。公式中求出和。值与，式中计算出来的，日值极相近。但是值却相差一倍之多。这充分说明两者的爆破条件即药包结构不同，所以得出的结果也不同，因此不能用及。。，计算集中药包爆破时的质点振动速度的公式来计算深孔柱状药包爆破的质点振动速度。三、爆破震动安全距离和最大允许装药量的确定在我国和苏联的爆破女全规程‘ ，，一直沿川苏联科学院士、。 ‘ ，提出的计算爆破震动安全距离的公式，亥公式为。。寿 ‘ 式 ‘卜－与上壤和岩石性质有关的系数。。－与爆破作川性质 ’ 关的系数 · 一装药重量

其次该式也没有考虑各种建筑物和构筑物的结构特点，而结构的不同可使爆破时建筑物和构筑物的抗展稳定性有很大的差别，並且其允许质点振动的速度也是不同的。企图用统一的爆破震动安全距离来衡量各种不同结构强度的建筑物和构筑物的抗震稳定性，其结果要么是计算出来的距离过大，造成建筑物不必要的折迁，要么是计算出来的距离过小，造成尽量削减装药量，从而影响了矿山爆破的技术经济指标。针对(8)式存在的问题，我们认为在建立爆破度动安全距离的计算公式时，首先应抓住燥破所引起的质点振动速度与建筑物破坏之间存在一定关系这一主要矛盾，即根据各类建筑物和构筑物抗震的极限振动速度来建立爆破震动的安全距离的计算公式。据此，从公式 (1)和(4)就可导出计算集中药包和柱状药包爆破时的安全距离。从(1)式得， v=K() 将上式变换以后，就可得到计算集中药包爆破时的腰动安全距离。 (9) 式中 Vkp一质点的极限振动速度同样，从(4)式得， v=K() 将上式变换后，得到计算柱状药包爆破时的震动安全距离。 r-(w)av (10) 在某些情况下，有时在建矿以前，矿山附近已经存在有集中的居民村，或者已经建筑有重要的工业建筑物，要折迁这些建筑物，不但要耗费大量的资金，而且有时候条件不允许这样做。因此在这种情况下，就要求计算出爆破震动安全上允许的最大装药量。一般，在这种条件下，爆破地点至防护物的距离是已知的，因此根据式(1)和式(4)就可推算出两种药包的最大允许装药量。 Q(复)=R(k) (11) (12 结束语 1,上述计算爆破震动安全参数的公式，反映了爆破震动的传播规律和履动强度与各类建筑物抗震稳定性之间的关系。根据各类建筑物和构筑物对抗震的要求不同，可以算出不同 6

其次该式也没有考虑各种建筑物和构筑物的结构特点，而结构的不同可使爆破时建筑物和构筑物的抗展稳定性有很大的差别，业且其允许质点振动的速度也是不同的。企图用统一的爆破滋动安全距离来衡里各种不同结构强度的建筑物和构筑物的抗震稳定性，其结果要么是计算出来的距离过大，造成建筑物不必要的折迁，要么是计算出来的距离过小，造成尽盘削减装药最，从而影响了矿山爆破的技术经济指标。针对式存在的问题，我们认为在建立爆破震动安全距离的计算公式时，首先应抓住爆破所引起的质点振动速度与建筑物破坏之间存在一定关系这一主要矛盾，即根据各类建筑物和构筑物抗展的极限振动速度来建立爆破震动的安全距离的计算公式。据此，从公式和就可导出计算集中药包和柱状药包爆破时的安全距离。从式得，一要将上式变换以后，就可得到计算集中药包爆破时的震动安全距离。希万，式中－质点的极限振动速度同样，从式得，护将上式变换后，得到计算柱状药包爆破时的震动安全距离。奇 ‘ 训亘龟在某些情况下，有时在建矿以前，矿山附近已经存在有集中的居民村，或者已经建筑有重要的工业建筑物，要折迁这些建筑物，不但要耗费大量的资金，而且有时候条件不允许这样做。因此在这种情况下，就要求计算出爆破震动安全上允许的最大装药量。一般，在这种条件下，爆破地点至防护物的距离是已知的，因此根据式和式就可推算出两种药包的最大允许装药量。 · 、，中一一胜、、矛一 ‘ ，。，一一、、才火飞︸结束语上述计算爆破震动安全参数的公式，反映了爆破震动的传播规律和震动强度与各类建筑物抗展稳定性之间的关系。根据各类建筑物和构筑物对抗震的要求不同，可以算出不同