馬文有

（寧夏天宏爆破有限公司，寧夏 銀川 750001）

露天爆破過程中，由于炸藥能量釋放不可能全部用來做功，一大部分爆炸能量以爆破振動、爆破飛石等爆破有害效應的形式釋放，造成較多重大安全事故爆破，所以爆破有害效應控制往往成為爆破工程安全管理的重點和難點，爆破振動是爆破有害效應的一種主要形式，爆破地震波在產生和傳播過程中，受到爆源和傳播條件的影響，爆源即震源，與裝藥量、爆破方法、起爆方式、爆破參數等有關；傳播條件是指地震波在傳播途徑上的地形、地質、介質性質和傳播距離等，爆破地震強度可以用介質質點產生的振動速度、加速度和位移來表示，我國用地面質點振動速度作為衡量爆破地震強度的標志，采用前蘇聯科學家薩道夫斯基由試驗歸納出爆破振動速度計算經驗公式即薩道夫斯基公式來計算和預測爆破振動大小，公式如下：

其中公式中與介質性質和爆源條件有關的系數K和衰減指數a需要事先選取，我國《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014給出了K、a選取范圍，但因不同爆破介質巖性差異太大，取值范圍也較大，造成無法精準地預測爆破振動大小，《爆破安全規(guī)程》2014根據不同巖性給出的K和a值取值范圍如下：

堅硬巖石：K取值范圍5～150，a取值范圍1.3～1.5；

中硬巖石：K取值范圍150～250，a取值范圍1.5～1.8；

軟巖石：K取值范圍250～350，a取值范圍1.8～2.0。

本文依托天水中材水泥有限責任公司秦州區(qū)關子鎮(zhèn)水泥用大理石礦山，通過在礦山現場多次爆破振動試驗，采用數學回歸分析的方法求出本礦山實際K和a值，為本礦山和同類型其他礦山爆破設計提供更加精確的計算依據。

1 試驗原理與方案

1.1 試驗原理

在現場爆破作業(yè)時，沿著爆破體背對自由面一側布設測振儀，通過收集多次爆破測振儀實測爆破振動速度，根據爆破振動計算公式：V=K（Q13/R）a，利用數學回歸分析的方法（最小二乘法：回歸方程計算值和實驗值差的平方和最?。┯嬎愠鯧和a值，為了力求計算結果更加準確和接近真實，采用中科測控4850型爆破振動儀自帶Blasting vibration analysis爆破測振分析軟件和Excl編程列表兩種回歸分析計算相互印證的方法，通過取算術平均值，最終求得礦山接近于實際K和a值，具體測振計劃如下：

（1）測振位置：1695m、1710m平臺西側；

（2）方法：單臺多次測振法、多臺一次測振法；

（3）時間：2020年8～10月；

（4）設備選擇：中科測控4850、3850型共6臺。

具體試驗現場布置如圖1所示。

圖1 單臺測振儀多次測振與多臺測振儀1次測振區(qū)域布置圖

1.2 試驗裝置與試驗材料、設施準備

本次爆破振動試驗按兩種方法，計劃用的材料主要有測振儀、石膏粉、飲用水等，具體試驗裝置及安裝要求：

（1）單臺多次測振法：采用中科測控4850型爆破測振儀1臺，共進行4次爆破試驗，其他材料計劃包括：石膏、飲用水、計算機及爆破振動分析軟件；

（2）多臺一次測振法：采用中科測控4850型爆破測振儀2臺，中科測控3850型爆破測振儀4臺，共進行1次爆破試驗，其他材料計劃包括：石膏、飲用水、計算機及爆破振動分析軟件；

（3）儀器安裝試驗要求：儀器安裝在穩(wěn)定的基巖上，清除基巖附近碎石和其他雜物；傳感器X、Y、Z軸方向應正確安裝；安裝前確保儀器觸發(fā)閾值設置在有效范圍內。

1.3 試驗要求

（1）多臺測振儀一次爆破試驗時應確保幾臺測點布置在一條直線上；

（2）試驗爆破區(qū)域地質和爆破網路、參數應盡量趨于一致；

（3）多次爆破試驗時測振儀器應布置在自由面同一側和同一水平；

（4）第一臺測振儀距最后一臺測振儀距離應大于100m；

（5）爆心距的測量均應從爆破最后一排孔中心至傳感器，裝藥量規(guī)矩爆破安全規(guī)程規(guī)定取單響藥量，其他規(guī)定執(zhí)行爆破行業(yè)標準《爆破振動監(jiān)測技術規(guī)范》TCSEB 0008-2019。

2 單臺測振儀多次爆破振動測試與回歸計算

2020年9～10月份，在礦山西礦區(qū)1710m和1695m水平分別進行了4次爆破振動試驗，巖石均為均質厚層大理巖，改性銨油炸藥、連續(xù)裝藥結構、電子雷管逐孔起爆網路，現場測振如圖2所示。

圖2 技術人員在現場進行測振儀器的布設和爆心距測量

通過4次爆破振動測試，具體數據收集如表1所示。

表1 單臺測振儀多次爆破振動測試數據收集表

爆破振動現場測試完成并進行數據整理后，利用中科測控4850爆破測振儀自帶的Blasting vibration analysis薩道夫斯基回歸分析軟件進行了K和a值回歸計算，結果如表2所示。

表2 單臺測振儀多次爆破測振試驗成果表

3 多臺測振儀一次爆破振動測試與回歸計算

3.1 現場爆破試驗情況介紹與數據統(tǒng)計

2020年12月27日，在西礦區(qū)1710m水平進行爆破作業(yè)1次，共58個炮孔，總延時505ms，總炸藥量8880kg，巖石為均質厚層大理巖，改性銨油炸藥、連續(xù)裝藥結構、電子雷管逐孔起爆網路，爆破振動數據收集如表3所示。

表3 多臺測振儀一次爆破測振試驗數據與分析表

爆破前自由面及炮孔布置、網路連接如圖3所示。爆破后爆堆及礦石塊度如圖4所示。

圖3 爆破前自由面及炮孔布置、網路連接圖

圖4 爆破后爆堆及礦石塊度

現場爆破測振準備如圖5所示。

圖5 技術人員在現場進行測振儀器的布設和爆心距測量

爆破振動現場測試完成并進行數據整理后，利用中科測控4850型爆破測振儀自帶薩道夫斯基回歸分析軟件Blasting vibration analysis進行了K和a值回歸計算。

3.2 利用最小二乘法進行回歸方程代換與計算

根據收集的數據，利用“最小二乘法”即，將薩道夫斯基公式（非線性）與線性方程進行轉換，根據V=K（Q1/3/R）a，首先進行變量代換，令β=Q1/3/R，得到V=Kβa，對等式兩邊取對數，得到lg Vi=lg K+a lgβ，與線性方程yi=A+Bx類似，可以進行回歸計算（lg Vi=yi,lg K=A,lgβ=xi,a=B)，具體計算見表4。

表4 最小二乘法回歸分析計算表

回歸方程y=2.36+1.58x，計算結果：根據lg K=A，可算出K=232，a=B=1.58。

4 試驗數據匯總與結論

4.1 試驗數據匯總

2020年9～12月，共進行5次爆破振動試驗，其中前4次為每次一臺測振儀進行測振，最后一次為6臺測振儀不同爆心距下的測振，具體見表5。

表5 爆破測振數據匯總表

4.2 試驗結論

經過現場多次試驗并采用兩種不同方式進行對比檢驗，最終得到礦山接近于實際的K和a值：

（1）單臺多次測振法，2020年9～10月，共進行4次爆破振動試驗，計算得到：Ki=216，ai=1.52；

（2）多臺一次測振法，2020年12月，共進行1次爆破振動試驗，計算得到：Ki=232，ai=1.58；

（3）通過取算術平均值：K=（K1+K2）/2=224，a=（a1+a2）/2=1.55。

可以作為本礦山和其他類似礦山作為爆破振動安全校核時K和a值選取的依據。

然而由于每次試驗爆破參數不可能完全一致，試驗實施過程也可能存在一些誤差，并且爆破振動大小也于自由面選擇位置有關，本試驗結論也存在一定局限性，希望各位爆破同仁進一步研究和總結。