爆破公害及安全控制

爆破公害及安全控制

在完成岩石爆破破碎的同时，爆破作业必然会伴生爆破飞石、地震波、空气冲击波、噪音、粉尘和有毒气体等负面效应即爆破公害。因此，在爆破作业中，需研究爆破公害的产生原因、公害强度的分布与衰减规律，通过科学的爆破设计，采用有效的施工工艺措施，以确保保护对象（包括人员、设备及邻近的建筑物或构筑物等）的安全。

为防范与控制爆破地震波、飞石和空气冲击波等的危害，一般应根据各种情况对安全距离进行计算，以便确定警戒范围和安全保护措施。

一、爆破地震

岩石爆破过程中，除对临近炮孔的岩石产生破碎、抛掷，爆炸能量的很大一部分将以地震波的形式向四周传播，导致地面震动。这种震动即为爆破地震。爆破地震达到一定强度后，可以引起地面建筑物破坏、边坡失稳等现象。通常认为爆破地震居于爆破公害之首。

衡量爆破地震强度的参数包括位移、速度和加速度等，实践表明质点峰值震动速度与建筑物的破坏程度具有较好的相关性，因此国内外普遍采用质点峰值震动速度安全判据。我国《爆破安全规程》（GB6722-2003）对某些建（构）筑物的允许质点峰值震动速度作了具体规定，见表1。

表1 建（构）筑物的允许质点峰值震动速度

安全质点震动速度(cm/s)

保护对象类别

<10Hz 10~50Hz 50~100Hz 土窑洞、土坯房、毛石房屋0.5~1.0 0.7~1.2 1.1~1.5 一般砖房、非抗震性大型砖块建

2.0~2.5 2.3~2.8 2.7~

3.0

筑物

钢筋混凝土结构房屋 3.0~4.0 3.5~4.5 4.2~5.0

一般古建筑与古迹0.1~0.3 0.2~0.4 0.3~0.5

水工隧道7.0~15.0

交通隧道10.0~20.0

矿山隧道15.0~30.0

水电站及发电厂中心控制室设备 5.0 新浇筑大体

积混凝土龄期

初凝~3d 2.0~3.0

3~7d 3.0~7.0

7~28d 7.0~12.0

质点峰值震动速度的计算用下式

式中V--质点峰值震动速度，cm/s；

n—药包形状系数，欧美等国家的n值通常取1/2，我国和前苏联一般取1/3；

Q--最大单响段药量，kg；

R—爆心距，即测点至爆源中心距离，m；

K、α—与地质条件、爆破类型及爆破参数有关的系数。

在没有现场试验资料的情况下，不同岩石的K、α值，可参考表2确定，对于较重要工程，应通过现场试验确定K、α值。

表2 不同岩性的K、α值

岩性K α

坚硬岩石50～150 1.3～1.5

中等坚硬岩石150～250 1.5～1.8

软弱岩石250～350 1.8～2.0

根据给定的建筑物安全质点峰值震动速度判据，就可由上式反算爆破震动安全距离。若同时给定安全质点峰值震动速度和保护对象的爆心距，由上式也可确定允许的最大单响药量。

在水利水电工程施工中，在重要或特殊的建（构）筑物如岩石高边坡、电站厂房和新浇筑混凝土等附近进行爆破作业时，必须开展爆破震动效应的监测与专门试验，以确定被保护对象的安全性。

二、爆炸空气冲击波和水中冲击波

炸药爆炸产生的高温高压气体，或直接压缩周围空气，或通过岩体裂缝及药室通道高速冲入大气并对其压缩形成空气冲击波。空气冲击波超压达到一定量值后，就会导致建筑物破坏和人体器官损伤。因此在爆破作业中，需要根据被保护对象的允许超压确定爆炸空气冲击波安全距离。

埋入式药包爆破的爆破作用指数n<3时，其空气冲击波的破坏范围比爆破震动和飞石破坏范围小得多。因此，一般工程爆破的安全距离是由爆破震动及飞石控制。

对露天裸露爆破，《爆破安全规程》（GB6722—2003）规定，为确保作业人员安全，裸露药包每次爆炸的总药量不得大于20kg，并由下式确定爆炸空气冲击波对掩体内避炮作业人员的安全距离

式中R F-空气冲击波对掩体内人员的最小安全距离，m；

Q—一次爆破装药量，kg；秒延迟爆破时，Q按各延迟段中最大药量计算；当采用毫秒延迟爆破时，Q按一次爆破的总药量计算。

当进行水下爆破时，同样会在水中产生冲击波。因此同样需要针对水中的人员及施工船舶等保护对象按有关规定确定最小安全距离。

三、爆破飞石

洞室爆破飞石安全距离按下式计算

式中R F—洞室爆破的飞石安全距离，m；

W—最小抵抗线，m；

n—爆破作用指数；

K F—与地形、风向、风速和爆破类型有关的安全系数，一般取1.0～1.5，最小抵抗线方向取大值；当风大而又顺风时，取1.5～2.0或更大的值；山谷或垭口地形，应取1.5～2.0。

对钻孔爆破，目前尚无公式计算飞石安全距离。《爆破安全规程》（GB6722-2003）对飞石安全距离仅规定了最小值，见表3。

表3 露天土岩爆破个别飞石对人员最小安全距离

爆破方法个别飞石最小安全距离（m）破碎大块岩体裸露药包爆破法400

破碎大块岩体浅孔爆破法300

浅孔爆破300

浅孔药壶爆破300

蛇穴爆破300

深孔爆破按设计，但不小于300

深孔药壶爆破按设计，但不小于300

浅孔孔底扩壶爆破50

深孔孔底扩壶爆破100

洞室爆破按设计，但不小于300

四、爆破公害的控制与防护

爆破公害的控制与防护是工程爆破设计中的重要内容。为防止爆破公害带来破坏，应调查周围环境，掌握人员、机械设备及重要建（构）筑物等保护对象的分布状况，并根据各种保护对象的承受能力，按照有关规范规程规定的安全距离，确定允许爆破规模。爆破施工过程中，危险区的人员、设备应撤至安全区，无法撤离的建（构）筑物及设施必须予以防护。

爆破公害的控制与防护可以从爆源、公害传播途径以及保护对象三方面采取措施。

（1）在爆源控制公害强度

在爆源控制公害强度是公害防护最为积极有效的措施。

合理的爆破参数、炸药单耗和装药结构既可保证预期的爆破效果，又可避免爆炸能量过多地转化为震动、冲击波、飞石和爆破噪音等公害；采用深孔台阶微差爆破技术可有效削弱爆破震动和空气冲击波强度；合理布置岩石爆破中最小抵抗线方向不仅可有效控制飞石方向和距离，而且对降低与控制爆破震动、空气冲击波和爆