第14章爆破安全技術(shù)和環(huán)境保護2

第14章爆破安全技術(shù)和環(huán)境保護主講人：歐陽彬14.1爆破振動與塌落振動14.1.1爆破振動的產(chǎn)生及危害

14.1.1.1爆破振動的產(chǎn)生

炸藥在巖土介質(zhì)中爆炸時，大部分能量將巖體破碎、移動或拋擲，另一部分能量對周圍的介質(zhì)引起攏動，并以波動形式向外傳播。通常認為：在炸藥近區(qū)（藥包半徑的10～15倍），傳播為沖擊波，它包含在介質(zhì)內(nèi)部傳播的體波和沿地面?zhèn)鞑サ拿娌ā?/p>

各種波向外傳播時，每一種波的能量密度都將隨著離開振源距離的增加而減小。14.1.1.2爆破振動的危害

在工程爆破中，利用炸藥可以達到各種工程目的，如礦山開采、土石方爆破開挖、定向爆破筑壩、修筑鐵路路基以及進行建筑物或構(gòu)筑物爆破拆除等。但在爆破區(qū)一定范圍內(nèi)，當爆破引起的振動達足夠的強度時，就會造成各種破壞現(xiàn)象，如滑坡、建筑物或構(gòu)筑物的破壞等，這種爆破振動波引起的現(xiàn)象及后果稱為爆破地震效應。

工程爆破引起建（構(gòu)）筑物的振動影響，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）硐室爆破或深孔爆破對地面和地下建（構(gòu)）筑物、保留巖體、設備等的影響；（1）城市、人口等稠密區(qū)進行的明挖、地下工程爆破以及拆除爆破對工業(yè)及民用建筑物、重要精密設施等的危害；

（2）壩肩、深基坑、船閘、渠道等高邊坡開挖爆破對邊坡穩(wěn)定及噴層、錨桿、錨索等的影響；

（3）地下硐室群爆破對相鄰隧道、廓道、廠房等穩(wěn)定的影響。14.1.2爆破振動的傳播規(guī)律

爆破振動波幅值通常用于表達振動強度，振動幅值指標有質(zhì)點振動位移、振動速度、振動加速度。目前，許多國家采用質(zhì)點振動速度作為地震強度的判據(jù)。這是因為大量的現(xiàn)場試驗和觀測表明，質(zhì)點振速大小與爆破振動破壞程度的相關性好，與傳播地震波的巖土性質(zhì)也有較穩(wěn)定的關系。14.1.2.1爆破振動波的衰減規(guī)律

蘇聯(lián)科學家薩道夫斯基由實驗歸納出爆破地面振動速度經(jīng)驗計算公式中與介質(zhì)性質(zhì)和爆源條件有關的系數(shù)“K”和衰減指數(shù)“а”，使其代為工程爆破普遍應用的爆破地面振動速度經(jīng)驗計算公式，這也是我國《爆破安全規(guī)程》推薦采用的計算公式：

V=K（3)а式中：V——地面質(zhì)點峰值振動速度，cm/sQ——炸藥量（齊爆時為總裝藥量，延遲爆破時為最大一段裝藥量），kgR——觀測（計算）點到爆源的距離，mK、а——與爆破點至計算點間的地形、地質(zhì)條件有關的系數(shù)和衰減系數(shù)

14.1.2.2國外關系爆破振動波衰減的經(jīng)驗公式：

美國、奧維爾等人對歐洲采石場、日本等經(jīng)驗公式（略）

14.1.2.3～14.1.4.3（略）14.1.5降低爆破振動的技術(shù)措施（1）采用毫秒延期爆破，限制一次爆破的最大用藥量。（2）采用預裂爆破或開挖減振溝槽。（3）在爆破設計中可采取以下技術(shù)措施14.2塌落振動14.2.1建筑物爆破拆除時的爆破振動P689（略）14.3爆破沖擊波及噪聲14.3.1爆破空氣沖擊波的產(chǎn)生和傳播14.3.1.1爆破空氣沖擊波產(chǎn)生的原因

工程爆破產(chǎn)生空氣沖擊波的原因，大體有以下幾種：P695（1）裸露在地面上的炸藥、導爆索等的爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波。（2）炮孔填塞長度不夠，填塞質(zhì)量不好，炸藥爆炸高溫高壓汽體從孔口沖出產(chǎn)生空氣沖擊波。（3）因局部抵抗線太小，沿該方向沖擊的高溫高壓氣體產(chǎn)生空氣沖擊波。

（4）多孔起爆時，由于起爆順序控制不合理，導致部分炮孔的抵抗線變小，造成空氣沖擊波。

（5）在斷層、夾層、破碎帶等弱面部位高溫高壓氣體沖出產(chǎn)生空氣沖擊波。

（6）大型硐室拋擲爆破時，鼓包破裂后沖出的氣浪，以及在河谷地區(qū)大爆破氣浪形成“活塞式”壓縮空氣，形成空氣沖擊波。14.3.1.2空氣沖擊波的危害空氣沖擊波的破壞作用主要與下列因素有關（1）沖擊波波陣面峰值壓力

（ΔPm）；（2）沖擊波正壓區(qū)作用時間

（t+）；（3）沖擊波沖量（I）；（4）沖擊波作用到的保護物的自振周期（T）、形狀和強度等。

14.3.1.3爆破噪聲產(chǎn)生的原因

炸藥在巖土中爆破，高溫高壓爆炸物向空氣中擴散，除產(chǎn)生空氣沖擊波外，還會發(fā)生聲響形成噪聲。在工程爆破作業(yè)中，人們聽到的爆炸聲實質(zhì)上就是爆破噪聲。

爆破噪聲屬于空氣動力性噪聲，其實質(zhì)是炸藥在介質(zhì)中爆炸所產(chǎn)生的能量向四周傳播時形成的爆破噪聲。炸藥爆炸后在一定體積內(nèi)瞬間產(chǎn)生大量高溫高壓的氣體產(chǎn)物并以超音速向周圍膨脹，在離爆源近的地方空氣中產(chǎn)生的波動表現(xiàn)為沖擊波，在高爆源較遠的某一距離的地方，就衰減以聲波形成傳播。國外學者認為空氣沖擊波壓力降至180dB以下，才可以稱為爆破噪聲。

14.3.1.4爆破噪聲的危害

爆破噪聲會危害人體健康，使人產(chǎn)生不愉快，并使聽力減弱；頻繁的噪聲更使人的交感神經(jīng)緊張，心臟跳動加快，血壓升高，并引起大腦皮層負面變化，影響睡眠和激素分泌；當爆破脈沖噪聲峰壓級較高時，會使耳膜破裂，使常人造成爆振性耳聾。14.3.2爆破空氣沖擊波及噪聲的測量P697（略）

表14-9空氣沖擊波和超壓對人體危害情況P69814.3.3空氣沖擊波及噪聲的評價標準

14.3.3.2噪聲的爆破安全評價標準表14-10我國爆破噪聲控制標準14.3.4降低爆破空氣沖擊波及噪聲的技術(shù)措施P69914.3.4.1空氣沖擊波的防護措施空氣沖擊波的防護措施如下：（1）采用毫秒延期爆破技術(shù)來削弱空氣沖擊波的強度。（2）嚴格按設計抵抗線施工可防止強烈沖擊波的產(chǎn)生。（3）裸露地面的導爆索用砂、土掩蓋。（4）對巖體的地質(zhì)弱面給以補強來扼制沖擊波的產(chǎn)生渠道。（5）控制爆破方向及合理選擇爆破時間。（6）注意爆破作業(yè)時的氣候、天氣條件；（7）預設阻波墻。

14.3.4.2爆破噪聲的控制方法 針對爆破噪聲特性的研究結(jié)果，在爆破噪聲控制中必須考慮聲源、傳播途徑和接受者三個基本環(huán)節(jié)。具體方法如下：

（1）從聲源上加以控制。

（2）從傳播途徑上加以控制。14.4爆破水中沖擊波P700（略）

表14-13、14、1514.5爆破個別飛散物（即飛石）14.5.1爆破個別飛散物產(chǎn)生的原因

爆破個別飛散物產(chǎn)生的原因有：(1)地下巖石結(jié)構(gòu)復雜，既有整體性較好的脆性巖石，也有風化程度各異的巖石，還有夾土巖層。

（2）在裝藥過程中，裝入過多炸藥，勢必使得該孔的最小抵抗線相對減小，必然在該方向出現(xiàn)飛石。

（3）由于單位炸藥消耗量偏大，當巖石破碎后剩余的爆炸能量就會使破碎的介質(zhì)獲得動能產(chǎn)生拋擲，出現(xiàn)飛石，剩余的能量越多，飛散就越嚴重。

（4）填塞長度偏小，填塞質(zhì)量不好或填塞材料中夾有硬物，易沿炮孔方向產(chǎn)生飛石。

（5）設計的孔網(wǎng)參數(shù)與具體條件不吻合，不按要求施工，炮孔偏斜等人為因素造成。

（6）防護措施不當，在拆除爆破、城鎮(zhèn)石方爆破或重要建筑物附近爆破時，因防護力度不夠或措施不當，就難以避免個別石塊的飛出。

（7）炮孔起爆延期不合理，先爆藥包改變后爆藥所抵抗線大小而造成飛石。14.5.2爆破個別飛散物飛散距離和安全允許距離P705

14.5.2.1爆破安全堆積的規(guī)定《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的對人員的安全距離見表14-16（P706）14.5.2.2露天石方爆破個別飛散物安全距離

在露天爆破中，通常以爆破飛石對人員的安全距離來劃定爆破安全警戒范圍。

硐室爆破個別飛石的安全距離RF，一般按（14-23）經(jīng)驗公司計算。14.5.3爆破個別飛散物的防護措施

其主要的飛石控制措施有：

（1）合理確定臨空面，合理選定抵抗線方向，使被保護對象避開飛石主方向，從而最大限度地使被保護對象免受飛石危害。

（2）合理的裝藥結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)和排間起爆時間。

（3）做好特殊地形地質(zhì)條件的處理。

（4）確保填塞質(zhì)量：

（5）覆蓋防飛石。

對于重要建筑物可采用保護性防護，將被保護建筑直接用防護材料、木板、竹簾、草袋覆蓋起來比直接覆蓋在爆區(qū)防護效果更好。14.6爆破粉塵14.6.1爆破粉塵的產(chǎn)生14.6.1.2爆破粉塵的特點 爆破粉塵的特點：

(1)濃度高。（2）擴散速度快、分布范圍廣。（3）滯留時間長。（4）顆粒小、質(zhì)量輕。（5）吸濕性一般較好。14.6.2爆破粉塵的測量

常用的粉塵測量儀有：（1）FCC-25型防爆粉塵采樣器。（2）光散射法測塵儀器。（3）其他儀器。14.6.3降低露天爆破粉塵的主要技術(shù)措施

（1）均勻布孔，控制單耗藥量、單孔藥量與一次起爆藥量，提高炸藥能量有效利用率；（2）用毫秒延期爆破技術(shù)；（3）根據(jù)巖石性質(zhì)選擇相應炸藥品種，努力做到波阻抗匹配；

（4）爆破前采用水封爆破進行填塞，即以裝水的塑料袋代替炮泥，爆破瞬間水袋破裂，化為微細水滴捕塵集塵，裝藥量與水袋重要之比常取2：1；

（5）爆前噴霧灑水。14.7爆破有害氣體14.7.1爆破有害氣體的產(chǎn)生及危害

14.7.1.1一氧化碳

14.7.1.2氮的氧化物

14.7.1.3硫化物14.7.2爆破有害氣體的測量方法14.7.2.1儀器法

利用各種氣體快速測定儀器,對易燃、易爆、有毒、有害氣體進行快速測定。

（1）熱學式氣體測定儀；

（2）光電式氣體測定儀；（3）電導式氣體測定儀；14.7.2.2氣體傳感器法。

主要有半導體氣體傳感器。固體電解質(zhì)氣體傳感器。

14.7.2.3化學檢測法

利用化學試劑制成的指示劑與被檢測氣體發(fā)生化學反應。使指示劑的顏色發(fā)生變化，根據(jù)指示劑顏色的變化檢測氣體的種類和濃度。14.7.3降低爆破有害氣體的技術(shù)措施

（1）選定炸藥合理配方。。

（2）增大起爆能。

（3）選定合理裝藥形式。

（4）加強通風與灑水。14.8爆破對生態(tài)環(huán)境的保護14.8.1爆破與水土保持14.8.2水中爆破對生態(tài)的保護 表14-17水中沖擊波超壓峰值對魚類損害程度14.8.3爆破對巖體的破壞

14.8.3.1爆破對巖體破壞范圍的劃分觀測

A、爆破對巖體破壞范圍的劃分

地表劃分為以下四個區(qū)域： （1）破裂區(qū)。（2）破壞區(qū)。（3）輕微破壞區(qū)。（4）非破壞區(qū)。

深部劃分為以下三個區(qū)域： （1）破壞區(qū)。（2）輕微破壞區(qū)。（3）非破壞區(qū)。

B、爆破對巖體破壞范圍的觀測

P713 a、宏觀調(diào)查和統(tǒng)計。b、地面選點峰值振動度觀測。 c、壓水試驗。d、巖石物理力學性質(zhì)變化的測定。14.8.3.2爆破對巖體破壞范圍的計算14.8.3.3減小爆破對巖體破壞的措施（P715）14、9爆破事故的預防和處理14.9.1工程設計中應注意的問題

（1）調(diào)查掌握實施爆破的客觀條件。 （2）周密設計，合理布藥，優(yōu)化爆破方案和爆破參數(shù)。 （3）確定保護對象安全判據(jù)，限定一次齊爆藥量。 （4）分散釋放全部能量，實施分段延期起爆，確保準爆。 （5）預估可能出現(xiàn)的爆破事故，提出處理預案。14.9.2工程施工中應注意的問題

（1）設計人員到現(xiàn)場。爆破工程具有特殊性，爆破設計人員，必須深入現(xiàn)場，參加施工、指導施工，針對施工中出現(xiàn)的新情況、新問題，及時調(diào)整修改設計，確保最終實施設計要求。

（2）建立、健全各項規(guī)章制度。

（3）檢查驗收，確保關鍵工序的施工質(zhì)量。

（4）保證合格器材，留有備用。

（5）防護措施。 （6）布設警戒，嚴禁無關人員

進

入。 （7）爆后安全檢查，消除隱患。14.9.3加強安全管理

（1）加強人員的管理。

（2）加強物的管理。

（3）建立質(zhì)量保證體系。14.9.4拒爆及處理14.9.4.1由于炸藥因素造成的拒爆由于炸藥因素造成拒爆的主要原因及預防措施如下：

（1）采用過期、變質(zhì)、失效的炸藥、雷管和爆破器材是藥包拒爆的重要原因。在爆破作業(yè)中，禁止采用上述爆破器材。（2）爆破作業(yè)中常用的巖石炸藥、銨油炸藥不抗水，因此，在多雨或地下水發(fā)育的爆破工地，要做好炸藥，起爆藥包、導爆索的防水、防潮工作，將炮孔中的積水排干，或彩用漿狀炸藥、水膠炸藥、乳化炸藥等抗水類炸藥進行爆破。

（3）裝藥直徑小于該種炸藥的臨界直徑時，爆轟波不能穩(wěn)定傳播。

（4）裝藥密度對爆轟狀態(tài)也影響很大，對硝銨類炸藥，最佳裝藥密度是1.0-1.1g/cm3，密度過大、過小，都可造成藥包的拒爆。14.9.4.2由于起爆網(wǎng)路和方法操作不當引起的拒爆

（1）整體型拒爆。 （2）區(qū)域性拒爆。 （3）類別型拒爆。 （4）隨機型拒爆。14.9.4.3拒爆的處理

在深孔爆破和硐室大爆破后，發(fā)現(xiàn)有下列現(xiàn)象之一者，可以判斷其藥包發(fā)生了拒爆：

（1）爆破效果與設計存較大差異，爆堆形態(tài)和設計有較大差別，地表無松動或拋擲現(xiàn)象；

（2）在爆破地段范圍內(nèi)殘留炮孔，爆堆中留有巖坎，陡壁或兩藥包之間有顯著的間隔；（3）現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)殘藥和導爆過殘段。處理盲炮應當遵守以下規(guī)定：

（1）處理盲炮前應由爆破領導人定出警戒范圍，并在該區(qū)域邊設置警戒處理盲炮時無關人員不準許進入警戒區(qū)。

（2）應派有經(jīng)驗的爆破員處理盲炮，硐室爆破的盲炮處理應由爆破工程技術(shù)人員提出方案，并經(jīng)單位主要負責人批準。

（3）電力起爆發(fā)生盲炮時，應立即切斷電源，及時將盲炮電路短路。

（4）導爆索和導爆管起爆網(wǎng)路發(fā)生盲炮時，應首先檢查是否有破損或斷裂，發(fā)現(xiàn)有破壞或斷裂的應修復后重新起爆。

（5）不應挖出或陶出炮孔中的起爆藥包。

（6）盲炮處理后，應仔細檢查爆堆，將殘余的爆破器材收集起來銷毀；在不能確認爆堆無殘留的爆破器材之前，應采取預防措施。

（7）盲炮處理后，應由處理者填寫登記卡或提交報告，說明產(chǎn)生高盲炮的原因，處理的方法和結(jié)果，預防措施。

處理裸露爆破的盲炮可采取以下辦法：

（1）處理裸露爆破的盲炮，可去掉部分封泥，安置新的起爆藥包，加上封泥起爆；如發(fā)現(xiàn)炸藥受潮變質(zhì)，則應將變質(zhì)炸藥取出銷毀，重新敷藥起爆。

（2）處理水下裸露爆破和破冰爆破的盲炮，可在盲炮附近另投入裸露藥包的誘爆，也可將藥包回收銷毀。處理淺孔爆破和盲炮可采取以下辦法：

（1）經(jīng)檢查確認起爆網(wǎng)路完好時，可重新起爆。

（2）可打平行孔裝藥爆破，平行孔距盲炮不應小于0.3m；對于淺孔藥壺法，平行孔距盲炮藥壺邊緣不應小于0.5m。

（3）可用木、竹或其他不產(chǎn)生火花的材料制成工具，輕輕地將孔內(nèi)填塞物掏出，用藥包誘爆。

處理深孔爆破的盲炮可采用如下辦法：P722

（1）爆破網(wǎng)路未受破壞，且最小抵抗線無變化者，可重新連線起爆；最小抵抗線有變化者，應驗算安全距離，并加大警戒范圍后，再連線起爆。

（2）可在距離盲炮口不小于10倍炮孔直徑處另打平行孔裝藥起爆。

（3）所用炸藥為非抗水性硝銨類炸藥，且孔壁完好時，可取出部分堵塞物，向孔內(nèi)灌水使之失效，然后再作進一步處理。

處理硐室爆破盲炮可采用如下辦法：P722（略）

處理水下炮孔爆破盲炮可采用如下辦法：P722（略）

地震勘探爆破發(fā)生盲炮時可采用如下辦法：P722（略）

處理金屬結(jié)構(gòu)物爆破盲炮可采用如下辦法：P722（略）

處理熱凝物爆破的盲炮時可采用如下辦法：P722（略）14.9.5早爆及預防14.9.5.1雷電引起的早爆及預防

A、雷電引起的早爆

雷電引起早爆的原因有以下三點：

（1）直接雷擊。

（2）電磁場的感應。

（3）靜電感應。B、預防雷電早爆的措施

雷雨季節(jié)實施工程爆破時，為防止早爆應采取如下措施：

（1）在雷雨季節(jié)中進行爆破作業(yè)宜采用非電起爆系統(tǒng)。

（2）在露天爆區(qū)不得不采用電力起爆系統(tǒng)時，應在爆區(qū)域設置避雷針或預警系統(tǒng)。

（3）在裝藥連線作業(yè)遇雷電來臨征候或預警時，應立即停止作業(yè)，拆開電爆網(wǎng)路的主線與支線，裸露芯線用膠布捆扎，電爆網(wǎng)路的導線與地絕緣，要嚴防網(wǎng)路形成閉合回路；同時作業(yè)人員要立即撤到安全地點。

（4）在雷電到來之前，暫切斷一切能往爆區(qū)的導電體（電線或金屬管道），防止電流進入爆區(qū)。

（5）對硐室爆破，遇有雷雨時，應立即將各硐口的引出線端頭分別絕緣，放入離硐室口至少2m的懸空位置上，同時將所有人員撤離到安全地區(qū)。

（6）電爆網(wǎng)路主線埋入地下25cm，并在地面布設與主線一致的裸線，其兩端插入地下5cm。(7）在雷電到來之前將所有裝藥起爆。14.9.5.2雜散電流引起的早爆及預防

A、雜散電流的形成與早爆

雜散電流是存在于起爆網(wǎng)路的電源電路之外的雜亂無常的電流，其大小、方向隨時都在變化。例如，牽引網(wǎng)路流經(jīng)金屬物或大地的返回電流、大地自然電、化學電以及交流雜散電流等。產(chǎn)生雜散電流的主要原因是：

各種電源輸出的電流，通過線路到達用電設備后，必須返回電源。當用電設備與電源之間的回路被切斷后，電流便利用大地作為回路而形成大地電流，即雜散電流。另外電氣設備或電線破損產(chǎn)生的漏電也能形成雜散電流。B、預防雜散電流引起早爆的措施

（1）減少雜散電流的來源，采取措施減少電機車和動力線路對大地的電流泄漏；檢查爆區(qū)周圍的各類電氣設備，防止漏電；切斷進入爆區(qū)的電源、導電體等。在進行大規(guī)模爆破時，采取局部或全部停電。

（2）裝藥前應檢測爆區(qū)內(nèi)的雜散電流，當雜散電流超過30mA時，應采取降低雜散電流強度的有效措施，采用抗雜散電流的電雷管或采用防雜散電流的電爆網(wǎng)路，或改用非電起爆系統(tǒng)。

(3）防止金屬物體及其他導電體進入裝有電雷管的炮眼中，防止將硝銨類炸藥撒在潮濕的地面上等。14.9.5.3感應電流引起的早爆及預防

A

感應電流的產(chǎn)生與預防

感應電流是由交變電磁場引起的，它存在于動力線、變壓器、高壓電開關和接地的回饋鐵軌附近。B

預防感電流引起早爆的措施

(1)電爆網(wǎng)路附近有輸電線時，不得使用普通電雷管；否則，必須用普通電雷管引火頭進行模擬試驗，在20KV動力線100M范圍內(nèi)不得進行電爆網(wǎng)路作業(yè)。

(2)盡量縮小電爆網(wǎng)路圈定的閉合面積，電爆網(wǎng)路兩根主線間距離不得大于15cm。

(3)采用導爆管起爆系統(tǒng)。14.9.5.4靜電引起的早爆及預防

A靜電產(chǎn)生的原因

在進行爆破器材加工和爆破作業(yè)中，如果作業(yè)人員穿著化纖或其他具有絕緣性能的工作服，則這些衣服相互摩擦就會產(chǎn)生靜電荷，當這種電荷積累到一定程度時，便會放電，一旦遇上電爆網(wǎng)路，就可能導致電雷管爆炸。

采用壓氣裝藥器或裝藥車進行裝藥，引起早爆的因素有以下四種情況：

（1）裝藥時，帶電的炸藥顆粒使起爆藥包和雷管殼帶電。

（2）裝藥時，帶電的裝藥軟管將電荷感應或傳遞給電雷管明線。

（3）裝藥時，電雷管的一根腳線受帶電的炸藥或輸藥軟管的感應或傳遞而帶電，另一根腳線接地，則腳線之間產(chǎn)生電位差，電流通過電橋在腳線之間流動。

（4）在第三種情況下，如果電雷管斷橋，則在電橋處產(chǎn)生間隙，并因腳線間的電位差而生放電，引起早爆。B靜電早爆的預防措施

(1)爆破作業(yè)人員禁止穿戴化纖、羊毛等可能產(chǎn)生靜電的衣物。(2)機械化裝藥時，所有設備必須有可靠的接地，防止靜電