爆破安全技术和环境保护

爆破安全技术和环境保护研究爆破安全技术的重要性现在每年使用：各种炸药150多万吨；工业雷管20多亿枚；各种索类爆破器材15多亿米；从事爆破作业的人员达60多万人；在几千起各类爆破事故中；84%是施工中违反爆破安全规程和疏于对爆破产生的有害效应的设计及预防造成的。1.外来电流的危害与预防1.1雷电⑴引发形式与危害①直接击中电流高达20000A高温气柱30000°C炸药起爆“热核”只需300~600°C。引起药包、雷管、导爆索（管）爆炸。++++++++++++++++++_____雷云大地++++++++++++++++++_____雷云大地__+++++++++++++++++++++②静电感应电爆网路雷击后，云、地间异种感应电荷迅速中和,由于导电线与大地间有较大的电阻，感应电荷不能同步消失，高达10³KV的静电感应电压将雷管脚线击穿，在电起爆网路与大地间形成电流,引爆电雷管。③电磁感应雷云大地雷电形成电磁感应磁力线切割电爆网路中的导电线产生电流。当磁感应电流大于电雷管的准爆电流时。引起电雷管爆炸。发生早爆事故电爆网路⑵预防措施①撤：发现雷电征兆，立即停止作业，全体撤至安全地点。②切：暂时切断一切通往爆区的铁轨，金属管线等。③设：在露天矿爆区内设立避雷系统④选：在雷雨多发季节和雷雨多发区应选用非电起爆系统。1.2静电⑴引发形式与危害很高的人体静电压和粉体静电压对电爆网路构成早爆威胁。⑵预防措施①禁穿化纤衣物②装药设备接地，使用半导体输药软管③采用抗静电电雷管或非电起爆法1.3杂散电⑴来源与危害动力、照明线路漏电或厂房内设备漏电，造成电爆网路早爆。⑵预防措施①查：用测杂仪测量爆破场地内有无杂散电流，查出漏电的具体位置。②防：防止金属物进入装有电雷管的炮孔中及将硝铵类炸药撒在潮湿的地上。③改：改用抗杂电雷管或非电起爆系统。1.4感应电⑴来源与危害交变感应电和射频感应电造成电爆网路早爆。⑵预防措施①进入作业区将手机关机②作业点与射频源保持距离（第547页8—1—1～8—1—4）③采用非电起爆网路。2.爆破振动2.1爆破地震波的特征⑴爆破地震波的能量比重随被爆介质的不同而不同：在干土中约为2～3%，在湿土中约为5～6%，在水中约为20%，在岩石中约为2～6%。⑵爆破振动强度随爆源药量、传播距离、炸药与岩石性质、爆破类型、起爆方法的不同而不同。⑶爆破地震与自然地震有明显的差异。相同烈度的两种地震，爆破地震的危害较自然地震轻得多。自然地震与爆破地震比较表震动类别频率/Hz持续时间/s衰减规律不同烈度地表振速cm/s567自然地震0.5~510~40振幅大衰减慢1.0~2.02.1~4.04.1~8.0爆破地震10~1002~5振幅小衰减快1.5~3.03.0~6.06.0~12质条件有关的指数；与传播途径.距离.地α有关的系数；与爆破方式.地质条件K距离，m；爆破点距保护建筑物的R；为最大一段药量，kg药量，延时爆破炸药量，齐发爆破为总Q动速度，cm/s；保护对象所在地质点振vKv计算2.2爆破震动速度的αRQ3一般岩土爆破爆区不同岩性的K、α值岩性Kα坚硬岩石50～1501.3～1.5中硬岩石150～2501.5～1.8软岩石250～3501.8～2.0拆除爆破不同爆破对象的K、α值爆破对象和方法Kα基础爆破116.41.74建构筑物爆破拆除32.11.54水压爆破91.51.48βRσMgHKV计算而产生的塌落振动速度塌冲击地表2.3建（构）筑物倒1/3zccVc—构件塌落引起的地面振动速度cm/sM—下落构件的质量tg—重力加速度m/S²Hz—构件中心的高度mσ—地面介质的地面强度，一般取10MPaR—观测点至冲击地面的距离mKc—系数，Kc=3.37β—衰减指数，β＝１.６６2.4爆破振动安全允许标准一般建筑物的爆破振动安全允许标准保护对象安全允许振速/cm/s＜10Hz（10-50）Hz（10-50Hz土窑洞、土坯房、毛石房屋0.5-1.00.7-1.21.1-1.5一般砖房、非抗震的大型建筑物2.0-2.52.3-2.82.7-3.0钢筋混凝土结构房屋3.0-4.03.5-4.54.2-5.0一般古迹与建筑0.1-0.30.2-0.40.3-0.5隧（巷）道与电站的爆破振动安全允许标准保护对象安全允许振速/cm/s水工隧道7-15交通隧道10-20矿山巷道15-30水电站及发电厂中心室控制设备0.5新浇大体积混凝土的爆破振动安全允许标准龄期/d安全允许振速/cm/s初凝-32.0-3.03-73.0-7.07-287.0-12选用安全允许数值时的几点说明：①频率范围可参照爆破类型选取：峒室爆破≤20Hz；深孔爆破10-60Hz；浅孔爆破40-100Hz。②对于楼房类建筑物安全允许数值也可参照楼房抗震设防烈度的抗震标准选取。楼房抗震设防烈度（度）567允许地面质点振动速度/ｃｍ／ｓ2～３３～55～８③建构筑物解体塌落震动的主振频率在10Hz左右,与大多数1-2层民用建筑的固有频率4-12Hz比较接近。④在选取爆破振动安全允许标准的数值时，应取相应频率栏中较低的数值。振速算式。其他符号的意义同爆破cm/s；允许值，建构筑物爆破振动安全v药量，kg；一次爆破允许的最大用Qm;离,爆破震动的安全允许距RQvKR允许距离2.5爆破震动的安全ΙMaqIMaqα13/12.6降低爆破地震效应的措施⑴限制一次爆破的最大用药量，把振速控制在爆破振动安全允许致范围内。当计算的QΙM＜Ｑ总时，应采用微差爆破，微差爆破最大一响的药量按按下式计算：⑵采用低威力、低爆速炸药。爆破实践表明，在2#岩石硝铵炸药中掺入13%的添加剂，使其爆速从3200m/s降到1800m/s，降振效果达40-60%。/33KvRQM⑶采用毫秒爆破。国内矿山实践表明，当间隔时间大于100ms时，在总药量相同的条件下，微差爆破的振速比齐发爆破可降低40-60%。⑷采用预裂爆破。当介质要爆除一部分、保留一部分时，在爆除与保留间打1-2排不装药的防震孔，降振率达30-50%，如采用预裂爆破，降振效果更好，但要校核预裂爆破自身产生的地震效应。⑸开挖减振沟槽。在被爆体与保护目标间开挖减震沟，只要达到沟底标高低于爆体底部标高30cm以上，且沟内不充水，降振率可达50%。⑹采用不耦合或空腔条形药包。在其它条件相同的情况下，在炮孔爆破和峒室爆破中采用不耦合或空腔条形药包比耦合集中装药可使振速降低40-60%。⑺控制最小抵抗线的方向。爆破实践表明，爆破震动强度在最小抵抗线方向最小，反向最大，两侧居中，从降低爆破震动和爆破飞石危害综合考虑，一般应使被保护目标位于最小抵抗线的两侧位置。⑻爆破拆除高耸构筑物时，在倒塌方向的轴线上铺设沙层，设计铺设减震埂，可起到明显的减震效果。的距离，m.装药中心至被保护目标Rg；延时爆破为总药量，k一段的起爆药量，毫秒量，秒延时爆破为最大爆破用药量的TNT当QPa；空气冲击波超压值，MΔP10)RQ0.84RQ2.7RQ(7地面：ΔP10)RQ1.1RQ4.3RQ(14空中：ΔP裸露药包爆破13.1冲击波超压计算3.爆破冲击波11/322/3311/322/33包爆破其它符号意义同裸露药。大块；炮孔法爆破爆破阶梯经验系数和指数。一般露天钻孔爆破：钻孔爆破31.1,67.055.1,48.110213/1ssssKKKRQKP表。水击波衰减指数，见下βg；一次起爆的总药量，kQ系数，见下表；k(MPa),RQkΔP水中爆破3zsβ3zs类似工程ks﹑β值工程名称爆破方式Ksβ库尔公式水下裸露药包爆破53.31.13青岛灵山工程岩坎爆破2.331.48葛洲坝工程围堰心墙爆破1.1470.95葛洲坝工程水下钻孔爆破3.01.45密云水库工程水下岩塞爆破8.0271.423.2冲击波超压与建（构）筑物破坏程度的关系冲击波波速与波的强度有关，波的强度越大，波速越快，对建构筑物的破坏越严重。如一般人们所说的飓风其风速通常约为50m/s，此时将会引起房屋损毁和人畜伤亡；而超压为0．1MPa时，其气流流速达300m/s，在这种情况下，人、畜和建筑都是无法经受住的。⑴超压与建筑物破坏程度的关系超压与建筑物破坏程度的关系破坏等级名称基本无破坏次轻度破坏轻度破坏中等破坏次严重破坏严重破坏完全破坏ΔP/MPa＜0.0020.002-0.0090.009-0.0250.025-0.040.04-0.0550.055-0.076＞0.076玻璃偶然破坏破坏小块或粉碎粉碎木门窗无损坏少量破坏破坏大量破坏窗框掉落瓦屋面无损坏少量移动大量移动全部移动顶棚无损坏抹灰少量掉落抹灰大量掉落龙骨破坏塌落超压与建筑物破坏程度的关系破坏名称基本无破坏次轻度破坏轻度破坏中等破坏次严重破坏严重破坏完全破坏ΔP/MPa＜0.0020.002-0.0090.009-0.0250.025-0.040.04-0.0550.055-0.076＞0.076砖外墙无损坏无损坏裂缝宽度小于5毫米，稍有倾斜缝宽5-50毫米,明显倾斜缝宽大于50毫米,严重倾斜部分倒塌大部到全部倒塌内墙无损坏板条墙抹灰少量脱落板条墙抹灰大量脱落砖内墙出现小裂缝砖内墙出现大裂缝大裂缝至部分倒塌砖内墙大部分倒塌超压与建筑物破坏程度的关系破坏名称基本无破坏次轻度破坏轻度破坏中等破坏次严重破坏严重破坏完全破坏ΔP/MPa＜0.0020.002-0.0090.009-0.0250.025-0.040.04-0.0550.055-0.076＞0.076钢筋混凝土屋盖无损坏无损坏无损坏裂缝宽度小于1毫米裂缝宽度1-2毫米裂缝宽度大于2毫米全部破坏钢筋混凝土柱无损坏无损坏无损坏无损坏无损坏有倾斜有较大倾斜⑵冲击波超压对人体的伤害情况ΔP/MPa伤害等级伤害情况＜0.02安全安全无损0.02-0.03轻伤轻微挫伤0.03-0.05中等听觉、气管损伤，中等挫伤，骨折0.05-0.1严重内脏造成严重挫伤，可能造成死亡＞0.1极严重大部分死亡60；周围居民和其他人员K25，对系数，对掩体内人员KKg；一次爆破的炸药量，kQm；许距离,冲击波对人员的安全允RQKR:20kg)Q裸露药包爆破大块时（许距离冲击波对人员的安全允1露天爆破1距离3.3冲击波安全允许kkkk3kk2）空气冲击波对建筑物的安全允许距离系数，见下表KQKRkkk爆破类型裸露药包药龛中的药包装药作用指数n3210.75-1Kk50-15010-405-102-51-20.5-1（2）水下爆破水击波的安全允许距离系数，见下表KQKRsss系数KsQ1000kg装药条件保护人员保护船舶游泳潜水木船铁船裸露装药2503205025钻孔或药室装药13016025153.4对爆破冲击波危害的控制与防护⑴尽量避免采用裸露爆破方法，减少波源能量。⑵保证填塞长度和质量，避免冲天炮的发生。⑶城镇爆破时，可采用排架加柔帘组成的防冲屏进行防护，单屏可降低冲击波强度30-50%。⑷城镇爆破时，可采用草袋、竹笆、旧地毯等对立柱和外墙进行围裹式防护，可起到对冲击波与飞石双防的效果。⑸井下爆破时，采用阻波墙进行防护，2m厚的阻波墙可承受1.2MPa的冲击波超压。⑹水下爆破时，采用气泡帷幕进行防护。⒋爆破飞散物4.1爆破飞散物的产生与危害爆破飞散物的产生⑴对拆除爆破基础的接打面和大型土石爆破软弱夹层的调查不够；⑵最小抵抗线由于设计或施工的偏差，导致其实值的变小或方向的改变等；⑶炸药单耗过大；⑷填塞的长度不够或质量差；⑸装药结构不合理；⑹多段爆破时延期时间过长；⑺防护措施不到位。爆破飞散物的危害给爆区附近的人员、建筑物、设备等造成严重威胁或重大损失。，m；最大药包的最小抵抗线W数；最大药包的装药作用指n1.5；，一般取1.0与地形风向有关的系数K40；两侧或多列装药爆破K20，一列装药的K