爆破设计与施工(汪旭光)

对于埋在地下的药包爆炸时引起的地表质点振动速度， 采用 萨道夫斯基公式计算：
3 Q v K R

式中：Q —— 总药量或最大一段药量，kg；
R —— 测点或被保护物距爆破点的距离，m； v —— 测点处或被保护物处地面质点的振动速度，cm/s； K, α—— 与岩石性质有关，由实测确定或参考以下值：
1400 1800 300 150 700 900 150 100
2000 2500 500 250 1100 1400 250 150
表14- KS值 对象 水中裸露药包 水下钻孔或药室 游泳者 潜水者 250 130 320 160 木船 50 25 铁船 25 15
表14- 水中冲击波超压峰值对应的损害程度
面波，特别是其中的瑞利波，由于它的频率低、衰减慢、
携带的能量较多，是造成地震破坏的主要因素。引起地 表震动，从而危及建筑物的安全。
14.1.1 爆破地震的特点
爆破地震与自然地震一样对建筑物都有危害，然而二者 也有一定的区别。 ① 爆破地震振动幅值大，但衰减快，破坏范围小；天然地震 振动幅值虽小，但衰减缓慢，破坏范围比前者大得多； ② 爆破地震的地面加速度震动频率较高(约10Hz～100Hz以 上)，远超过普通工程结构的自振频率；天然地震地面加速 度震动频率较低(一般为2Hz～5Hz)，与普通工程结构的自 振频率相接近； ③ 爆破地震的持续时间很短，在0.4s～2.0s之间；而天然地 震主震相持续时间多在10s～40s间。
14.1.2 爆破地震破坏判据及计算
评价爆破地震强度的指标可用质点振动位移、速度、和加速度。我国 习惯上以地面介质质点振动速度作为评价爆破强度的指标。
《爆破安全规程》规定，一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足地震安 全速度的要求。主要类型的建筑物和构筑物地面质点的安全振动速度规定如下：

超压峰值 /MPa 50 20 10 0.7 0.35 0.2
船舶 鱼类
安全 安全限 木船安全限
死亡 重伤 安全
14.4.2 减弱水中冲击波的办法——气泡帷幕 水中爆破冲击波的有效措施是：采用气泡帷幕防护技术， 所谓气泡帷幕。 就是在爆源与被保护物之间设置一套气泡发射装置，一 般采用钢管在其两侧钻凿两排小孔，当往发射装置里输入压 缩空气后，便从小孔中连续不断地发射出大量细小的气泡， 由于浮力的作用，气泡群自水底向水面运动，从而形成一边 “气泡帷幕”。能有效地削弱冲击波地压力峰值，对所保护 物起到防护作用。可以通过提高压缩空气的压力和流量，适 当增加发射孔的数量和减少发射孔的直径，以及改善气泡发 射装置的结构等来提高帷幕中的气泡密度。设计好的气泡帷 幕装置，可以削弱冲击波压力90％以上。
（7－29—24）
（3）当水深大于30m时，应通过试验定出水中冲击波的安全距离，在试验时，可用库尔公式 和柯克伍德公式计算水中冲击波超压峰值。 库尔公式 柯克伍德公式
Q 13 Ps 53.3 R
Ps 52.7 Q R
1 3

1.13
, MPa , MPa
（7－29—25） （7－29—26）
Rk 60Q
Rk 55Q
1
1
3
(掩体内作业人员) (其他作业人员) (建筑物、构筑物)
1
3
3
式中：Rk——空气冲击波的安全距离，m； Q——裸露药包或用爆炸法在地面销毁的药包的重量，kg。Q不 得大于20kg。
14.3.3 爆破空气冲击波的安全防护
为了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 于允许的超压值。爆破空气冲击波产生的根源主要是裸露药包爆破或炮孔、药室位置不当 及堵塞质量不好所致，因此从根本上消除空气冲击波危害，应避免裸露药包爆破。可采用 以下技术措施对爆破空气冲击波进行安全防护：
（1）尽量避免采用安全导爆索起爆网路，必须采用时应覆盖砂土。
（2）控制一次起爆药量。从空间、时间上将总装药量平均分配到各个爆破 部位，以防止产生强烈的冲击波。 （3）优化爆破参数，选择适宜的装药结构。合理控制最小抵抗线大小和方 向，选择空气间隔、不偶合装药结构，确保堵塞长度和质量，以有效控 制空气冲击波的产生。 （4）在爆破区与保护物附近构筑阻波墙（砖墙、砂袋、砌石墙或水袋等）， 设置吸波体（用可吸收冲击波材料做成），使空气冲击波在传播过程中 被消弱。矿井巷道中，采用薄膜水袋阻波墙既可消弱冲击波又可降尘、 并稀释有毒气体。
坚硬岩石 K=50～150 α=1.3～1.5
中硬岩石 K=150～250 α=1.5～1.8 软 岩 K=250～300 α=1.8～2.0
由安全震动速度亦可计算安全距离：
K R Q1/ 3 v
1/
应当指出，以上K、α的取值范围，只是大概的经验值。对于在重要建筑物附 近爆破或很大规模的爆破，应当通过实测确定准确的K、α值。
14.5.2 爆破飞散物的飞散距离和安全距离
1、爆破飞散物的飞散距离
由于爆破飞散物形成的复杂性，要准确地确定个别飞散物飞散距离是非常困 难的。但人们根据大量的实际工程资料，提出了许多经验的近似计算公式。 硐室爆破和药壶爆破个别飞散物飞散距离可按下式估算：
RF 20KF n2 W
式中 RF——个别飞散物飞散的最远距离，m； n——最大一个装药的爆破作用指数； W——最大一个装药的最小抵抗线，m； KF——安全系数，一般取1.0～1.5，根据地形与不同方向上可能产生飞 散物的条件而定。
14.4 爆破水中冲击波
14.4.1水中冲击波安全距离（水深不大于30m）
（1）当一次起爆药量少于1000kg时，可参照表7－29－10定出安全距离（m）。 （2）当一次起爆药量大于1000kg时，按下式计算安全距离R：
Rs Ks 3 Q
式中Q—— 一次起爆炸药量，kg
KS——经验系数，按表7－29－11选取。
14.3.2 爆破空气冲击波的安全判据和安全距离

爆破空气冲击波的安全判据主要根据空气冲击波产生的超压值大小对人 或建筑物的损害程度综合判定，并确定相应的安全距离。 《爆破安全规程》规定，对于掩体内避炮的作业人员、居民或其他人员、 建筑物和构筑物的空气冲击波的安全距离，分别按下式来确定：

Rk 25Q
土窑洞、土坯房、毛石房屋 1.0cm/s； 一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物 2～3cm/s； 钢筋混凝土框架房屋 5cm/s；


水工隧洞 10cm/s；
交通隧洞 15cm/s； 矿山巷道，围岩不稳定有良好支护 10cm/s； 围岩中等稳定有良好支护 20cm/s； 围岩稳定无支护 30cm/s。
14.3 爆破空气冲击波及噪声 14.8 爆破对生态环境的保护
14.1 爆破振动与塌落振动
不论是在岩石中爆破，还是建筑物的拆除爆破，当 炸药在固体介质中爆炸产生的应力波通过破裂圈后，由 于应力波强度迅速衰减，它只能引起介质质点产生弹性 振动。这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播，称为 爆破地震波。 爆破地震波是一种复杂的波系，包含体波和面波。
14.2 塌落振动
如上节所述。
14.3 爆破空气冲击波及噪声
14.3.1 空气冲击波的概念
炸药在空气中爆炸时，爆炸产物、高速向空中膨胀，使 周围空气受压缩，形成压力很高的冲击波，这种冲击波称为 爆破空气冲击波。
如：日本1945.8长崎和广岛原子弹爆炸后死伤者中20%是冲击波造成； 1947.4.18.8美国德克萨斯城港口，一艘装有2300t硝铵炸药的船只，因 失火爆炸后560人死亡800人重伤，4000多人轻伤距爆心3000m处仍有 碎片飞来。百万吨级原子弹爆炸后冲击波可使1000~2000 km2 范围 内（相当于半径18~25km）的人畜致死或致伤。绝不可轻视。
式中 Q、R意义及单位同前。 水中冲击波超压F蜂值与船舶、鱼类的伤害关系可参见表7－29－12。
表14－ Q1000kg时水中冲击波安全距离/m
炸药量 /kg <50 50~200 200~1000
游泳者 潜水者 木船 铁船 钻孔或药室 游泳者 潜水者 木船 铁船
裸露药包
900 1200 200 100 500 600 100 70
14.5 爆破个别飞散物
14.5.1 爆破飞散物的产生和危害
在工程爆破中，个别飞散物由于获得较大的能量常常 会飞得较远，因其方向难于准确预测，往往给爆区附近人员、 建筑物和设备等安全造成严重威胁。根据矿山爆破事故的统 计，露天爆破飞石伤人事故占整个爆破事故的27％，因此必 须对爆破个别飞散物的危害予以高度重视。 抛掷爆破、裸露药包爆破、大块解体二次爆破以及高 耸建筑物拆除爆破中爆体落地撞击等均易产生飞得较远的个 别飞散物；爆破施工中，因过量装药、起爆顺序安排不当、 最小抵抗线偏小、炮孔堵塞质量差、炮孔（药室）处于地质 软弱带以及地形等也极易产生个别飞散物。
上式对于山坡单侧硐室抛掷爆破和最小抵抗线小于25m的硐室爆破，计算值 与实际情况较接近。而对双侧抛掷爆破，计算值偏大，KF可取0.5～0.8。
2、爆破飞散物对人员的安全距离
《爆破安全规程》GB6722－2003规定：爆破时，个别飞
散物对人员的安全距离不应小于表5-20-8的规定；对设备或 建设物的安全允许距离，应由设计确定。抛掷爆破时，个别 飞散物对人员、设备和建筑物的安全距离，应由设计确定， 并报单位总工程师批准。
14.5.3 爆破飞散物的防护
爆破分散物的安全防护必须从爆破设计、施工以及主动防护三方面入手，具体措施为：
（1）选择并确定合理的爆破参数。合理的装药量、最小抵抗线大小与方向、堵塞长度、起爆 顺序与时差以及爆炸作用指数是控制爆破个别飞散物的主要参数。过大的装药量、爆炸作 用指数，过小的最小抵抗线和堵塞长度均可导致较远的爆破飞散物。多排爆破时要选择合 理的延期时间，防止因前排带炮(后冲)，造成后排最小抵抗线大小与方向失控。