露天矿爆破危害及预防

露天矿爆破危害及预防王卫忠（包钢集团巴润矿业公司）摘要：露天爆破的危害有爆破地震效应、爆破个别飞石、爆破有毒气体、爆炸空气冲击波和噪声等危害。

爆破时控制预防其危害极其重要。

关键词：露天矿、爆破危害、预防。

Abstract: The open-air explosion hazards are seismic effect, blasting individual flying rocks, blasting toxic gases, explosive air shock wave and noise hazards. Controlled blasting is extremely important to prevent the harm.Key words:open-pit, blasting hazards, prevention.0.引言露天爆破的危害有爆破地震效应、爆破个别飞石、爆破有毒气体、爆炸空气冲击波和噪声等危害。

爆破地震效应严重危害露天矿边坡稳定和周边建筑物，个别飞石严重危害爆破作业人员及周边设备，爆破有毒气体对爆破人员及设备操作人员造成重大危害，空气冲击波与噪声对露天矿设备及人员也会产生特定危害。

爆破时控制预防其危害极其重要。

1.爆破地震效应[1]1.1 爆破地震效应当药包在岩体中爆破时，邻近药包周围的岩石产生破坏，爆炸应力波传播一定距离后，它的强度迅速衰减，不能引起岩石的破坏，岩石质点只产生弹性振动，这种弹性振动以体积波和表面波的形式向外传播，造成地面的振动，即爆破地震效应[2]。

体积爆破地震波在岩体内部传播的主要是体积波，波可分为纵波和横波，传播速度快、频率高、衰减快，是爆破时造成岩石破裂的主要原因；在半无限岩体表面或岩层界面传播的波即表面波，表面波主要有瑞利波和拉夫波，其传授速度较慢、频率低、衰减慢、携带较多的能量，是造成地震破坏的主要原因。

爆破地震效应严重危害露天矿边坡稳定和周边建筑物。

1.2 爆破震动的安全距离爆破震动的安全距离指爆破后不至引起被保护对象破坏的爆心至被保护对象的最离。

由于地震波的传播过程非常复杂，影响因素也很多，很难从理论上进行精确的，一般都是由试验或经验公式计算。

一般建（构）筑物的安全距离：R—安全距离，m；ν—质点最大允许速度,cm/s;Q—次爆破允许的安全装药量,kg；k、α—与地形地质条件有关的系数和指数。

地表建筑物（砖木结构）安全距离：R—安全距离，m；Q—次爆破允许的安全装药量,kg；k—地基系数；α—与地形地质条件有关的系数和指数。

1.3 预防措施为了确保爆区周围人和物的安全以及工业生产的经济性，必须将爆破地震的危害严格地控制在允许范围之内。

对此，国内外进行了大量的研究，目前控制爆破震动的方法主要有以下几种。

1.3.1 采用适当的爆破类型爆破地震的强度随爆破作用指数n值的增大而减小，实测得出n=1.5的抛掷爆破与n=0.8的松动爆破相比，振速可降低4%~22%。

1.3.2 采用能获得最大松动的爆破设计松动条件良好的炮孔爆破，即靠近自由面的炮孔爆破产生的震动较小。

使用延发爆破技术开辟内部自由面，以便爆破后产生的压缩波可以从这些自由面反射，通过正确设计延发起爆方案，就能获得最大的松动。

1.3.3 选用低威力、低爆速的炸药炸药的波阻抗不同，爆破震动强度也不同。

波阻抗越大，爆破震动强度也越大，且炸药的波阻抗越接近岩石的波阻抗,其震动强度也越大。

1.3.4 限制一次爆破的最大用药量由爆破振速计算公式可以看出，振速与药量成正比，因此控制用药量就可以控制震动强度。

1.3.5 选用适当的单位炸药消耗量过大的单位炸药消耗量，会使爆破震动与空气冲击波都增大，并引起岩块过度的位移或抛掷。

相反，过小的单位炸药消耗量，也会由于延迟和减小从自由面反射回来的拉伸波效应，从而使爆破震动增大。

1.3.6 选用适当的装药结构实践证明，装药结构对爆破地震效应有明显的影响，装药越分散，地震效应越小。

工程实践中，为降低爆破震动通常采用以下几种装药结构：不耦合装药，在大爆破中采用硐室条形药包，空气间隔装药，孔底为空气垫层的装药结构。

1.3.7 采用微差爆破技术微差爆破以毫秒级的时间间隔分批起爆装药，大量的试验研究表明，在总装药量和其他爆破条件相同的情况下，微差爆破的振速比齐发爆破可降低40%~60%。

1.3.8 应用预裂爆破或开挖减振沟预裂爆破和开挖减振沟都是使地震波达到裂隙面或沟道时发生反射，以减少透射到被保护物的地震波能量。

1.3.9 爆破工程传爆方向调整爆破工程传爆方向，以改变与被保护物的方位关系。

1.3.10 利用地形地质条件充分利用地形地质条件，如河流、深沟、渠道、断层等，都有显著的隔震减震作用。

除上述控制爆破震动措施外，还应注意不同的建筑物的动力响应也不一样，建筑物的结构形状对抗震性能影响较大，一般低矮建筑物的抗震性能比高大、细长的高耸建筑物要好得多。

2.爆破个别飞石[3]2.1 产生原因主要是设计问题和施工问题。

个别飞石的飞散距离与爆破方法、爆破参数（特别是最小抵抗线的大小）、炮眼（或药室）位置布置不当、爆破器材或起爆顺序不合理、延期时间确定不合理、填塞长度和质量、地形、地质构造（如节理、裂隙和软夹层等）以及气象条件等有关。

个别飞石严重危害爆破作业人员及周边设备。

2.2 个别飞石飞散距离计算从理论上计算个别飞石的飞散距离可按下式进行估算：R f=20K f n2WR f—为个别飞石的飞散距离，m；n—为爆破作用指数；W—为最小抵抗线，m；K f—为系数，一般取1～1.5。

2.3 预防措施2.3.1 减小爆破作用指数在满足工程要求情况下，尽量减小爆破作用指数，并选用最佳的最小抵抗线。

2.3.2 精心设计和施工在设计前一定要摸清被爆介质的情况，详尽地掌握被爆体的各种有关资料，然后进行精心设计和施工。

注意避免将药包布置在软弱夹层里或基础的结合缝上，以防止从这些薄弱面处冲出飞石。

2.3.3 炸药类型选择最佳的炸药类型，一般来说，采用低威力、低爆速的炸药对控制爆破飞石比较有利。

2.3.4不耦合装药和反向起爆。

采用不耦合装药和反向起爆，可以减少爆破个别飞石。

2.3.5 少用或不用导爆索起爆系统在浅眼爆破时，尽量少用或不用导爆索起爆系统。

实践证明，导爆索起爆系统使炮孔起爆的同步性增加，从而增大了同段起爆的爆破能量。

此外，它还容易破坏堵塞的炮眼，减弱堵塞作用，从而产生大量的飞石。

2.3.6 合理的起爆顺序和延期时间设计合理的起爆顺序和最佳的延期时间，以尽量减少爆破飞石。

2.3.7 复核现场装药前要认真复核孔距、排距、孔深和最小抵抗线等，如有不符合要求的现象，应根据实测资料采取补救措施或修改装药量，严格禁止多装药。

2.3.8 做好堵塞工作做好炮孔的堵塞工作，严防堵塞物中夹杂碎石。

2.3.9 采用覆盖物在控制爆破中，可对被爆体采取严密的覆盖，覆盖材料有草袋、钢丝网、帆布以及装土的袋子等。

2.3.10 特殊破碎代替二次破碎在临近重要建筑物、村镇附近的矿山进行二次破碎时，有条件的话，尽量采用机械破碎、水力破碎或高能燃烧剂、静态破碎剂等方法破碎。

3.爆破有毒气体[4]3.1 爆破有害气体种类爆破产生的有毒有害气体及其对人体的危害炸药爆炸后产生的主要有毒有害气体有：CO2、H2S、CO、NO、N02等，其中有毒气体主要有CO、NO和N02等。

有毒气体的扩散范围受气象条件、地形、相邻巷道的分布情况、炸药质量、装药量以及爆破条件等的影响。

爆破有毒气体对爆破人员及设备操作人员造成重大危害。

3.2 波及范围对露天大爆破，其波及范围可按经验公式来确是：R=K3 QR—为有毒气体扩散范围，m；Q—为总装药量，t；K—为系数，平均为160。

3.3 预防措施3.3.1 正确选择炸药的配料为了减少或避免炸药的有毒气体，生产炸药时应进行多方试验，合理选择炸药的配料。

本矿无能力生产炸药，在外方购买炸药时，应按炸药生产厂方技术说明书上的各类数据进行认真检验，看是否符合要求。

3.3.2 正确选用炸药爆破作业时，应根据本矿山的地质条件、矿岩的性能、结构等合理选用炸药。

3.3.3 加强通风和洒水加强通风能驱散比重较小的CO；洒水，既可把溶解度高的氮氧化物转化为亚硝酸，又有助于把难溶的氧化氮从碎石或岩石缝里驱逐出来随风流出工作面。

3.3.4 合理选择避炮位置选择上风向进行点炮与避炮，可以有效预防爆破有害气体中毒。

3.3.5 合理选择查看爆破质量时间爆破完成后，需要等待15分钟至30分钟时间，然后查看爆破质量，可以有效预防爆破后爆堆散发出的有害气体中毒。

4.爆炸空气冲击波[5]4.1 爆破空气冲击波产生的原因炸药爆炸所产生的空气冲击波是一种在空气中传播的压缩波，这种冲击波是爆炸所产生的高压气体冲击压缩周围空气而形成的。

爆炸空气波具有比自由空气更高的压力，即空气冲击波的超压，在超压作用下，常常会造成爆区附近建筑物的破坏、人类器官的损伤和心理反应。

4.2 安全规程的规定根据《爆破安全规程》规定。

对露天爆破，爆破空气冲击波的安全距离可按下式计算： R=KQ1/2，mR—爆破空气冲击波安全距离，m；Q—装药量，Kg；（瞬发爆破为总装药量，延期爆破为单元段最大装药量）K—与装药途径和爆破程度有关的系数；对建筑物K=1～2；对人员K=10。

4.3 控制措施为确保人员和建筑物等的安全，在爆破作业时，必须对空气冲击波加以控制，使之低于他们允许的超压值。

如果作业条件不能满足爆破药量和安全距离的要求，可在爆源或保护对象附近构筑障碍物，以削弱空气冲击波的强度。

控制空气冲击波的途径有四种：防止产生强烈的冲击波；冲击波产生后立即削弱；在冲击波传播过程中进行削弱；在条件允许的情况下，扩大空气冲击波的通道。

从炸药能量的角度看，空气冲击波是炸药爆炸产生的一部分能量通过空气散失而成，所以空气冲击波的强度与爆破能量利用率有密切关系。

从爆破技术上讲，精心设计，精心施工，采用最优的爆破参数和爆破器材，减少一次爆破的起爆药量，微差爆破，良好的堵塞，反向起爆，分散装药等，都是既能改善爆破效果，又能降低冲击波强度的有效措施。

在爆破区或保护物附近构筑阻波墙，可以在空气冲击波产生后或传播过程中加以削弱。

在空气冲击波形成的瞬间，利用少数反向布置的辅助药包或彼此反向布置的药包，也可削弱空气冲击波形成时的强度。

5.噪声[6]5.1 产生原因爆破噪声是由爆破空气冲击波衰减而成的。

5.2 预防措施从爆破噪声的基本原理可以知道，爆破噪声是由爆破空气冲击波衰减而成的。

因此，关于控制爆破空气冲击波的措施，也可作为控制爆破噪声的措施。

此外，还可以采取下列预防措施。

5.2.1 避免在地面敷设雷管和导爆索实践证明，雷管或导爆索在地面爆炸时，引起的噪声强度很高，如2个雷管爆炸时在10m远处的噪声级为120dB。