利用前期数据科学准确地对危岩进行爆破排险

方案设计

对于本次爆破的要求：

①为确保落石不会对宿舍区和公路等周边造成损害;

②确保排险爆破后不会引发新的地质灾害;

③要确保周围的人员和财产安全;

④不能影响矿山的正常生产和生活。

因此，本次爆破的难度比较大，对于施工方案的选择，现场的管理和工人施工能力，素质都有较高要求。综合考虑后给出下面的爆破方案：

①为确保周边安全，在危岩体西侧，南侧山脚均开挖出防护沟槽，以防止爆破后滚石。

②为防止飞石和振动，充分利用以往该区进行的爆破测振数据，精确求解K和α值，采用微差爆破技术和松动爆破技术，严格控制炸药量。

③考虑最不利情况出现，需要精确布孔，使爆破飞石的产生的方向在可控范围内，飞向无人区域。

3  爆破参数

3.1 K值和α值的确定

因为该地区是矿山，且长期利用爆破方式开采，故有过去的测振记录。由于近年来计算机科学的进步，吕涛和石永强等人[4]对K值和α值进行线性回归和非线性回归对比分析后得出非线性回归更接近实际情况，数据更合理。所以本文采取非线性回归分析对最近一次该区域的爆破振动数据进行分析求解出K和α的值。

在最近一次测振中，四个测点的数据如表1。

利用以上数据，通过非线性求解软件1stopt对萨道夫斯基公式进行非线性回归分析，得出K值取175，α值取1.53。

具体运算代码如下：

1. Parameter k，a;

2. Variable R，V;

3. Function V = k*（5.7988899976/R）^a;

4. Data;

5. 110.00 1.93820

6. 240.00 0.80480

7. 310.00 0.25230

8. 370.00 0.21280//Function;

运行后得到如下结果：

均方差（RMSE）：0.137751083300993

残差平方和（SSE）：0.0759014438023887

相关系数（R）：0.980689995879749

相关系数之平方（R^2）：0.961752868018621

决定系数（DC）：0.960881291403583

卡方系数（Chi-Square）：0.0830891195019004

F统计（F-Statistic）：50.2915025621724

根据《爆破安全规程》，一般民用建筑的安全允许振动速度为2cm/s，爆区距离最近民房77m故可求得单段最大药量为71kg。

根据计算结果要确保对矿区建筑无损坏则单段炸药使用量应小于71kg。

3.3 炮孔参数

3.3.1 炮眼布置

因作业平台宽度有限，采用扇形布孔，孔口距离较近，孔底距离较远，但孔底距离均应控制在3.5m以内。

3.3.2 炮眼参数

炮孔直径D=90mm

最小抵抗线W=（25～40）D=2.25～3.6m，取3m

炮孔间距a=1～3.5m

炮孔排距b=（0.8～1）a=2.8～3.5m，取3m

炮孔深度根据炮孔位置的岩石厚度确定，但应确保孔底距离自由面在2.5～3m。

炮孔深度L=4～17.5m。

线装密度q=4kg/m

堵塞长度L2=2～3.5m，根据炮孔深度调整。

装药长度L2=2～14m

单孔装药量Q=qL=16～56kg。

具体炮孔布置详见表4。

3.3.3 爆破网路

为确保爆破的安全有效，设计由两边向中间，由上至下的起爆顺序。第一、六列，第二、五列，第三、四列，两孔为一段。采用数码雷管连接，段间延时为25ms。

4  爆破安全验算

4.1 爆破振动预测

最大单段装药量62kg，依照萨道夫斯基公式：

据此可得最大振动速度为1.87cm/s符合要求。

4.2 空气冲击波预测

根据《爆破安全规程》和文献[5]-[13]取K1值1.2，n值0.7，W根据上面炮孔布置为3m。计算得Rf为35.28米，距离最近建筑77m，符合要求。同时根据《爆破安全规程》规定，浅孔爆破个别飞散物对人员的安全允许距离不小于300m，深孔爆破个别飞散物对人员的安全允许距离不小于200m，但考虑到该工程为排险爆破，局部位置破碎开裂，为确保安全，人员安全距离应大于500m。

5  爆破效果

根据设计方案进行爆破施工，顺利完成险情排除，消除了危岩对于矿山财产和工人生产生活的安全威胁。在爆破过程中无飞石和滚石损害，飞石情况符合预期;爆破振动在安全振动范围内，符合预测值;爆渣利用机械顺利清理。总体来讲爆破效果良好，获得业主一致赞誉。

6  结语

在本次排险爆破中，充分利用了有利条件求得了最佳的萨道夫斯基公式中的K值和α值，使得爆破设计更加有据可依，更加科学可靠。为以后遇到同样问题如何最大化利用一切条件打开了思路。

随着计算机科学的发展，爆破模拟软件越加可靠好用，我们要顺应时代变化充分利用这些有利条件，使得爆破工作更加可靠，安全，高效。这也正是这次工程因为施工周期紧而未能夠更加深入的研究探索的地方。

参考文献：

[1]黄龙华.控制爆破技术在地质灾害治理中的应用[J].爆破，2010，27（2）：41-44.

[2]韦爱勇，王成端，肖正学，等.用深孔控制爆破技术进行危石爆破清除[J].爆破，2006，23（4）：71-73.

[3]陈平，惠鸿斌.开挖爆破地震效应观测及其安全技术措施探讨[J].金属矿山，2007，37（10）：47-50.

[4]赵桂林，程康，陈庄明.麻武高速大别山隧道出口洞顶危石稳定性评价及开挖方案探讨[J].爆破，2010，27（3）：45-47.

[5]罗毓，赵昌鑫，艾晓宗.逐孔起爆技术在新平盘开拓工程中的实践[J].中国钼业，2007，31（4）：10-12.

[6]熊炎飞，董正才，王辛.爆破飞石飞散距离计算公式浅析[J].工程爆破，2009，15（3）：31-34.

[7]清泉.王刘.地面与地下工程控制爆破[M].1990.

[8]段代刚，刘峰，张家权.某露天矿复杂环境下控制爆破开采技术研究[J].露天采矿技术，2007，（4）：31-32.

[9]张志呈.爆破原理与设计[M].1992.

[10]宗琦.城市拆除控制爆破中的飞石控制[J].辽宁工程技术大学学报，2002，21（5）：598-601.

[11]吕涛，石永强，黄诚，等等.非线性回归法求解爆破振动速度衰减公式参数[J].岩土力学，2007，28（9）：1871-1878.

[12]刘建强.韩旺铁矿控制爆破飞石的探讨[J].现代矿业，2001（15）：8-10.

[13]任翔，韦爱勇.爆破飞石的控制与防护[J].采矿技术，2005，5（1）：80-81.