飞石安全距离计算及防护技术

飞石安全距离计算及防护技术

(1)飞石安全距离计算

露天深孔爆破个别飞石的计算公式为：Rf=(40/2.54)×D 式中：D———炮孔直径,cm; Rf———为个别飞石最小距离,m。安全保护区低于爆破点的位置，应增加距离，反之应减少。注意：无论计算结果如何，该距离均不得小于国家安全规程规定的最小200m安全距离。

(2)飞石安全防护技术

露天深孔爆破的飞石主要产生于孔口和前排。造成孔口飞石有两个原因：一是堵塞不严，产生冲炮并带出孔口松动石块;二是装药过多，堵塞长度不够，使孔口石块飞出。造成前排飞石的原因主要是前排临空面不平，最小抵抗线差异太大，或结构面切割，甚至裂缝与炮孔贯通。对于孔口飞石，防护措施可在孔口加压砂包，就能够既消除冲炮隐患，又能限制孔口松动石块的飞出，同时又能有效降低大块率，因此，在孔口加压砂包是防止飞石操作方便、效果显著的有效办法。对前排飞石的防护，一方面可采用多排微差爆破，减少前排出现次数。另一方面，可根据前排抵抗线和结构面变化情况，在抵抗线太薄的位置堵塞岩粉作间隔装药。如果使用铵油炸药，必须防止过量的炸药流入前排裂缝，否则必将造成大量飞石，发生重大事故。一旦发现炮孔与贯通裂缝或空洞相连，应将该段炮孔堵塞，分段装药。如果发现有过量铵油流入裂缝中，必须注水溶解，然后再回填石沫堵塞裂缝贯通段。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、堵塞长度和堵塞质量、孔间或排间毫秒延期时间、地形地质构造(如节理、裂缝和软夹层等等)以及气象条件有关。因此，为了防止飞石的产生，工程技术人员在爆破设计和施工时，一定要根据爆破条件的变化合理确定单位炸药消耗量和爆破参数，保证炮孔的堵塞长度和质量，以及采取以上种种措施。

爆破安全技术—爆破安全距离

各类爆破，必然会产生爆破地震、空气冲击波、碎石飞散及有毒气体，这些因素危及爆区及周围人员、设备、建筑物及井巷等的安全。因此，进行爆破时，必须考虑爆破危害范围，确定安全距离，设置警戒和采取安全措施。

爆破危害主要有地震效应危害、空气冲击波危害和个别飞石的危害，爆破安全距离按各种爆破效应分别计算，最后取最大值。

一、爆破地震安全距离

爆破地震，是指炸药爆炸的部分能量转化为弹性波，在岩土中传播引起的震动。

爆破地震波，对爆区附近的地层、建筑物、构筑物，以及井巷和露天边坡产生破坏作用。

爆破地震波强度的大小主要取决于使用炸药的性能、炸药量、爆源距离、岩石的性质、爆破方法以及地层地形条件。为了最大程度地减小地震波的危害，应采取如下有效措施：

(1)爆破前应调查了解爆破区域范围内建筑物、构筑物的结构，露天边坡稳定状况，井巷围岩稳定及支护等情况。

(2)根据爆区的周边环境，采用减震爆破方法和控制炸药量，如微差爆破、缓冲爆破、预裂爆破等爆破方法。

(3)爆破地震安全距离计算公式如下：

式中R——爆破安全距离(m)；

Q——炸药量(kg)；

U——地震安全速度(cm／s)；

m——药量指数，取1／3；

k、a-——与爆破地点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，可按表8—1选取。

二、空气冲击波安全距离

(一)爆破空气冲击波特性

空气冲击波波阵面上的压力决定于离爆破地点的距离与药包半径的比值、炸药爆炸的比能和周围空气的压力。

对于保护爆区及周围居民区人员的安全，一般以超压作为依据，以允许超压来确定安全距离。不同超压对人体的危害情况如表8—2所示。

注：当ΔΡ为(0.3～0．4)X105／m2时，气流速度达60~80m／s，夹杂着碎石加重了对人体的危害。

各国常用动物试验结合爆炸事故中伤亡情况的分析来确定对人的允许超压。一般人员不致受伤的超压△p<0.1×105N／m2。安全规程采用的允许超压，对作业者为0．05×105 N／m2，对居民为0．02×105N／m2。

对建筑物，其易损部分为玻璃窗和顶棚抹灰。一般建筑物窗玻璃发生轻微破坏的超压为(0．01～0．005)×105N／m2；门窗破坏，屋面瓦大部分被掀掉，顶棚部分破坏的超压为(1．15—0．3)×105N／m2；砖木结构完全破坏的超压大于2．0×105NN／m2。安全规程规定建筑物的超压取0．01×105N／m2。

空气冲击波沿地下井巷传播时，比沿地面半无穷空间的传播衰减要慢，故要求的安全距离也更大，如表8—3所示。

(二)空气冲击波安全距离

当抛掷爆破作用指数n≥2时，空气冲击波对邻近建筑物具有较大的破坏力，其安全距离按下式确定：

式中R B——安全距离(m)；

Qy——同期爆破的总数(kg)；

k B——安全系数，决定于抛掷爆破指数和保护建筑物的安全等级，如表8—4所示。

露天裸露矿爆破时，一次爆破的炸药量不得大于20kg，并按下式确定空气冲击波对掩体内避炮人员的安全距离：

式中R K——空气冲击波对掩体内人员的最小安全距离(m)；Q—一一次爆破的炸药量(kg)。

对于药包爆破作用指数n<3的爆破作业，对人员和其他被保护对象的防护，应首先核定个别飞石和地震安全距离，当需要考虑空气冲击波的防护时，由设计确定。

(三)爆破冲击波的防护

在露天和地下矿山开采爆破时，可采取限制一次起爆的炸药量、分散装药、使炮泥堵塞良好、采用毫秒微差爆破以及加强覆盖层等措施。对于爆源附近区域、重点保护对象，采取如下防护措施：

(1)井下爆破时，修筑人工阻波墙。已广泛应用的有岩石(矿石)、缓冲型(垛式)、木垛和混凝土阻波墙，防波排柱，活动(柔性)阻波墙和专用防爆阻波墙等办法防护。

(2)露天爆破时，可采用构筑防爆堤、阻波墙和防冲屏等措施。

三、爆破飞石及防护

爆破飞石产生的原因是：炸药爆炸能量消耗于介质的破碎后，还有多余的能量作用在碎石块上，使碎石块获得足够的动能，以一定速度抛出。露天矿爆破，尤其是二次破碎大块的爆破，难免有石块飞散得很远，对爆区附近人员、牲畜造成伤害，并打坏设备、设施和建筑物等。飞石的安全距离与爆破参数、岩石性质、炸药性能与数量、填塞质量、地形条件和地质构造等有关。根据上述因素，在爆破作业中必须充分考虑安全的前提下，确定飞石的安全距离。按照《爆破安全规程》的规定，露天矿进行各种爆破时，人员与爆破地点的安全距离不得小于表8—5所示。对设备或建筑物的飞石安全距离，由爆破设计而定。

井下爆破安全距离要考虑设备距工作面的距离，如风筒、钻装设备和各种管道设施等以及起爆操作人员掩护地点情况，由矿山企业根据实际情况而定。

露天矿爆破使用表8—5安全距离的规定时，还必须注意以下事项：

(1)沿山坡爆破时，下坡方向的飞石距离应加大50％。

(2)同时起爆或毫秒延期起爆的裸露爆破药量(包括同时使用的导爆索药量)不应超过20 kg；

(3)为防止船舶驶进危险区，应在上、下游最小安全距离以外设置警戒和信号。