爆破有害效应

全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材（2003年6月气象出版社发行）

第六章爆破有害效应

爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下；空气或水中)、个别飞石、毒气或噪音等。这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱，但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同，能量的衰减规律也不相同，同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同，所以在规定安全距离时，应根据各种效应分别核定最小安全距离，然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。

第一节爆破地震波

当炸药包在岩石中爆炸时，邻近药包周围的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。当应力波通过破碎圈后，由于应力波的强度迅速衰减，它再也不能引起岩石破裂，而只能引起岩石质点产生扰动，这种扰动以地震波的形式往外传播，形成地动波。引起岩石震动的部分能量，占炸药爆炸时释放总能量的小部分，在岩石中约占2％～6％，在土中约占2％～3％，湿土中约占5％～6％。

爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。为了衡量爆破震动的强度，目前国内外用震速作为判别标准。当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。

爆破引起的地震波速度通常采用下述的经验公式计算：

式中：Q——炸药量，kg；齐发爆破取总药量，秒差爆破取最大一段的药量；

R——从爆源中心到被保护物的距离，m；

K、a——系数，通过试验确定，也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。

目前，我国对各种建、构筑物所允许的安全震动速度规定如下：

(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm／s；

(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2～3cm／s；

(3)钢筋混凝土框架房屋和修健良好的木房为5．0cm／s；

(4)水工隧洞为10cm／s；

(5)地下巷道：岩石不稳定但有良好的支护为10cm／s；岩石中等稳定有良好的支护为20cm／s；岩石坚硬稳定，无支护为30cm／s。

表6—1 爆区不同岩石的K、a值

为了减少爆破地震波对爆区周围建筑物的影响，可以采取下列措施：

(1)采用分段起爆，严格限制最大一段的装药量。总药量相同时，分段越多，则爆破震动强度越小。

允许最大一段装药量按下式计算，其符号同式(6—1)：

(2)合理选取微差间隔时间和爆破参数，减少爆破夹制作用。

(3)选用低爆速的炸药和不耦合装药。

(4)采取预裂爆破技术，预裂缝有显著的降震作用。露天深孔爆破时，防止超深过大。

(5)在被保护对象与爆源之间开挖防震沟是有效的隔震措施。单排或多排的密集空孔，其降震率可达20％～50％。

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第二节爆破冲击波

无约束的药包在无限的空气介质中爆炸时，在有限的空气中会迅速释放大量的能量，导致爆炸气体产物的压力和温度局部上升。高压气体在向四周迅速膨胀的同时，急剧压缩和冲击药包周围的空气，使被压缩的空气的压力急增，形成以超音速传播的空气冲击波。装填在药室、深孔和浅孔中的药包爆炸产生的高压气体通过岩石裂缝或孔口泄漏到大气中，也会产生冲击波。空气冲击波具有比自由空气更高的压力(超压)，会造成爆区附近建、构筑物的破坏和人类器官的损伤或

心理反应。

人员承受空气冲击波的允许超压不应当超过0．01×105Pa。在不同超压下人员遭受损伤的程度如表6—2所示。

表6—2 人员损伤等级

冲击波对建筑物的破坏等级如表6—3。

冲击波对人员及建、构筑物的损伤程度，按超压的大小来判别。超压按下式计算：

式中：Q——装药量(炭爆破为总药量，秒差爆破为最大一段药量)，kg；

R——自爆破中心到测定的距离，m。

表6—3 空气冲击波对建筑物的破坏等级

参数见表6—4。

表6—4 H、B系数

空气冲击波随着距离的增加波强逐渐下降而变成噪声和亚声。噪声和亚声是空气冲击波的继续。超压低于7×103Pa为噪声和亚声。

爆破产生的噪声不同于一般噪声(连续噪声)，它持续时间短，属于脉冲噪声。这种噪声对人体健康和建筑物都有影响，120dB时，人就感到痛苦，150dB时，一些窗户破裂。

在井下爆破时，除了空气冲击波以外，在它后面的气流也会造成人员的损伤。如当超压为0．03～0．04×105Pa，气流速度达60～80m ／s，更加加重了对人体的损伤。

在露天的台阶爆破中，空气冲击波容易衰减，波强较弱。它对建筑物的破坏主要表现在门窗上，对人的影响表现在听觉上。

在爆破设计和施工时，为了防止空气冲击波对周围建、构筑物的破坏，必须估算空气冲击波的安全距离，对药包在地面爆炸时，空气冲击波对人员的最小安全距离R可按下式求出：

R=KQ1/3(6—4)

式中：Q——炸药量，kg；

K——系数，有掩蔽体取15；无掩蔽体取30。

空气冲击波的危害范围受地形因素的影响，遇有不同地形条件可适当增减。如在狭谷地形进行爆破，沿沟的纵深或沟的出口方向，应增大50％～100％；在山坡一侧进行爆破对山后影响较小，在有利的地形条件下，可减少30％～70％。为了预防空气冲击波的破坏作用，可采取以下措施：

(1)保证合理的填塞长度、填塞质量和采取反向起爆。

(2)大力推广导爆管，用导爆管起爆来取代导爆索起爆。

(3)合理确定爆破参数，合理选择微差起爆方案和微差间隔时间，以消除冲天炮，减少大块率，进而减少因采用裸露药包破碎大块时，产生冲击波破坏作用。

(4)在井下进行大规模爆破时，为了削弱空气冲击波的强度，在它流经的巷道中，应使用各种材料(如砂袋或充水等)堆砌成阻波墙或阻波堤。

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