爆破安全技術顧毅成教授課件

爆破事故原因分類1.

不了解爆破材料性能，違章貯運、加工爆破器材2.

爆破器材質量不合格，未經檢驗在爆破作業(yè)中應用；3.

由于雷電、感應電流、射頻電等外界條件引起的早爆；4.

由于炸藥變質，起爆網絡不當引起的拒爆；爆破事故原因分類5.

違章處理盲炮；6.

爆破組織不好，警戒不嚴；拖長點炮時間或過早進入現(xiàn)場；7.

爆破后炸藥產生的有毒氣體；8.

爆破飛石和堆坍物引起的事故；9.

爆破地震引起的破壞；10.

爆破沖擊波引起的破壞；技術上外部對炸藥、藥包的影響管理上爆破對環(huán)境的影響爆破事故二、早爆及其預防1、雷電引起的早爆及其預防2、電磁波、高壓電及射頻電對電雷管的平安影響3、靜電引起的早爆的預防4、雜散電流及其預防預防雷電引起早爆的措施是：1.雷雨季節(jié)宜采用非電起爆法；2.在露天爆區(qū)不得不采用電力起爆系統(tǒng)時，應在區(qū)內設立避雷針系統(tǒng)；3.在雷雨多發(fā)地區(qū)和季節(jié)，宜將一切通往爆區(qū)的導體〔如鐵軌、金屬管道〕暫時切斷，以防止電流流入爆區(qū)；4.如正在裝藥聯(lián)線時出現(xiàn)了雷電，應立即停止作業(yè)，爆區(qū)作好警戒，將全體人員撤離到平安地點；5.對峒室爆破，遇有雷雨時，應立即將各導峒口的引出線端頭放入峒口至少2M的懸空位置上。同時將所有人員撤離到平安地區(qū)。3.采用半導電輸藥管。對輸藥管的要求是既能導出孔內的靜電，又能防止雜散電流的導入。我國目前采用的半導電輸藥管，是用參加適量乙炔炭黑的橡膠或塑料制成的，其體積電阻為103～104歐姆·厘米。很多國家規(guī)定，輸藥管總電阻不超過106歐姆。4.裝藥設備系統(tǒng)接地。金屬裝藥器假設是靠膠輪移動的，應設專門的接地線。在接地處噴水或同時撒上一些銨油炸藥，可以改善接地效果。接地線禁止通過風水管、鐵軌或其他永久接地物接地，以防止發(fā)生雜散電流的危險性。為了使裝藥設備系統(tǒng)接地良好，輸藥管操作過程應不斷與孔壁接觸；持管人員應穿導電或半導電膠鞋，或手持一根接地線操作。除此以外，我國礦山部門還在操作上提出一些措施，簡單易行，對預防靜電引起雷管早爆，行之有效。這些措施是：〔1〕禁用斷橋絲電雷管；〔2〕在滿足裝藥質量要求的前提下，盡量降低裝藥壓力；〔3〕電雷管腳線短路并接地；〔4〕禁止打干眼；〔5〕操作者接觸雷管前除電。預防雜散電流引起早爆的措施是：1.采用電雷管起爆時，裝藥前應檢測爆區(qū)內的雜散電流。雜散電流超過30mA時，應采取降低雜散電流強度的有效措施，或改用非電起爆系統(tǒng)；2.減少雜散電流的來源。如采取措施，減少電機車和動力線路對大地的電流泄漏；在進行大規(guī)模爆破時，采取局部停電或全部停電；防止將硝銨炸藥撒在潮濕的地面上等；3.采用抗雜散電流的電雷管或采用防雜散電流的電爆網路；4.防止金屬物體及其它導電體裝入有電雷管的炮孔內。四、爆破震動1、爆破地震波的產生及其主要特征2、爆破地震波的強度預報〔衰減規(guī)律〕3、爆破地震的破壞判據及平安允許距離4、爆破震動效應的控制5、撤除爆破建〔構〕筑物塌落的震動爆破地震波在產生和傳播過程中，主要受到以下因素的影響：①爆源：爆破能量—藥量大小，炸藥種類；爆破的幾何特征—爆破作用指數n值，藥包與裝藥孔的不偶合情況，單藥包或群藥包，集中藥包或延長藥包，臨空面數目等；爆破方法—瞬時起爆或分段延時起爆，有無予裂藥包等。②離爆源的距離。③爆破地震波傳播區(qū)的地質地形情況。地震波主要參數的估計范圍如下：地面振動位移范圍：0.001~2.5厘米地面振動速度范圍：0.01~80厘米/秒地面振動加速度范圍：0.001~5g頻率范圍：5~500赫芝地面振動持續(xù)時間：0.4~2.0秒〔秒差和毫秒微差爆破將依爆破總持續(xù)時間確定?！潮频卣? 天然地震震源淺 震源深影響范圍小 影響范圍大持續(xù)時間短 持續(xù)時間較長頻率較高 頻率較低發(fā)生時間可控 發(fā)生時間不可控式中R—爆破地震速度預報點到爆源的距離，m;Q—計算炸藥量，kg；齊發(fā)爆破取總藥量；秒延時爆破取最大一段藥量；毫秒微差爆破取時差200毫秒范圍內最大的爆破合藥量；

V—地面質點最大震動速度，cm/s；K、α—與爆破點至計算目標間的地形、地質等條件有關的系數和衰減指數，可按表選取，或通過現(xiàn)場試驗確定。巖性Kα堅硬巖石50~1501.3~1.5中硬巖石150~2501.5~1.8軟巖石250~3501.8~2.0式中：ri—第i個藥包至保護目標的距離，m；qi—第i個藥包的藥量，kg。爆破類型工程名稱地質條件kα附注

洞室大爆破南水金川大安山火焰山小河子886廠獅子山道林子粉砂巖、砂巖共崗片麻巖、大理巖輝綠巖中等堅硬土砂頁巖（風化破碎）變質巖系流層狀輝長巖石灰?guī)rf=6~10240150115200120180761522.02.02.01.81.51.471.391.3

深孔爆破503廠503廠紅透山眼前山黃土砂巖片麻巖混合巖、石英綠泥石片巖3392241161261.921.721.731.67

地下深孔建筑物特征Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級質量較好的抗震建筑物5710鋼筋混凝土或金屬骨架無抗震、無殘余變形257質量好的磚房，石頭房1.535有小裂縫的磚石房和磚混房123有中裂縫的磚石房和磚混房0.51.02.0有大裂縫，內外墻聯(lián)系破壞的磚石房0.30.51.0建筑物類型頻率Hz10-6060-90鋼結構、鋼筋混凝土結構3030-40磚混結構1818-25磚石墻體、木樓閣1212-18歷史性敏感性建筑88-12

瑞士標準質點振動合速度〔mm/s〕建筑物類型頻率Hz〈24〉24一般民房5.010.0工業(yè)建筑12.525.0古建筑物2.05.0印度標準某峒室爆破，Q=8T，距100M處磚房鋼筋混凝土框架的平安？〔K=100,α=2.0〕一般磚房2-3cm/s 可能輕微破壞鋼筋混凝土框架5cm/s 平安減少爆破地震效應的措施：1.采用低威力、低爆速炸藥某隧道工程中，在二號巖石硝銨炸藥中混入13%的添加劑，制成低爆速炸藥，使二號巖石硝銨炸藥的爆速從3200m/s降至1800m/s，震動觀測說明，降震效果可達40%～60/%；采用小直徑〔φ20mm〕的不偶合裝藥，也能到達一定的降震效果。2.采用微差爆破3.采用預裂爆破或開挖減震溝槽在爆破體與被保護體之間，鉆鑿不裝藥的單排防震孔或雙排防震孔，可以起到降震效果，降震率可達30～50%。防震孔的孔徑可選取35～65mm，孔間距不大于25cm。采用預裂爆破，比打防震孔要減少鉆孔量，并取得更好的降震效果，但應注意預裂爆破時產生的震動效應。預裂孔和防震孔都應有一定的超深h，h一般應取20～50cm。4.限制一次爆破的最大用藥量應當重視撤除爆破建〔構〕筑物塌落時對地面撞擊造成的振動。觀測和研究說明，塌落振動為各層拆毀建筑物構件下落撞擊造成，在爆破振動后1秒左右到達，作用時間較長，可延續(xù)6-10秒，振動頻率為10周/秒左右，波形時起時伏，但我們看到，在第一次出現(xiàn)較大的主振波后再次出現(xiàn)的波峰一般都不高于第一次出現(xiàn)的峰值，這可以用依次下落的高層構件的撞擊由于先下落構件的墊振作用被緩沖減弱來解釋，而塌落振動的振動速度大小與下落解體尺寸和下落高度有關，因此，控制第一層解體尺寸是控制塌落振動強度的關鍵。一般而言，塌落振動與爆破振動在強度上有的偏大，有時略小，但沒有明顯的數量級上的差異。必要時可在地面予鋪松散的砂層和煤碴減振物，高大建筑物爆破塌落振動控制是可能的。五、爆破沖擊波1、爆破沖擊波的產生及傳播2、爆破沖擊波的破壞判據及平安距離3、水下爆破產生的沖擊涉及其平安距離4、降低爆破沖擊波的主要措施式中：

Q、R—符號意義同前；

Kα—經驗系數，見表〔kg/cm2〕〔ms〕爆破條件不同爆破方法的系數Kα

炮孔裝藥破碎大塊時炮孔裝藥破碎大塊時裸露裝藥毫秒爆破1.43—

10.7即發(fā)爆破—0.67

1.35毫秒爆破1.55—

1.81即發(fā)爆破—1.37

1.18

式中：R殉—裝藥中心至能發(fā)生殉爆的距離〔m〕；Q——裝藥量〔kg〕；K殉—取決于主發(fā)和被發(fā)炸藥性能、種類以及爆炸激發(fā)條件的系數，對于工業(yè)炸藥建議采用0.25～0.30。安全等級

可能破壞程度炸藥位置裸露的炸藥埋入深度等于本身高度的藥包

n=3

N=21完全無損壞50～15010～405～102～52偶然破壞玻璃窗10～305～92～41～23玻璃窗完全破壞，窗框、門局部破壞，墻上抹灰及內隔墻有破裂5～82～41．0～1。50．5～1。04破壞內隔墻、窗框、門、木板房及板棚等2～51．0～2。00．5～1。0拋擲漏斗范圍內破壞5破壞不堅固的磚石及木結構建筑物，顛覆鐵道車輛，破壞輸電線1．5～20．5～1。0拋擲漏斗范圍內破壞6穿透堅固的的磚墻，完全破壞城市建筑及工業(yè)構筑物，損壞鐵路橋梁和路基1．4

拋擲漏斗范圍內破壞△P105Pa破壞情況0.050.1～0.20.2～0.30.4～0.50.6～0.7＞0.71.0～2.02.0～3.0門窗玻璃破碎建筑物局部破壞建筑物輕度破壞，墻裂縫建筑物中度破壞，墻大裂縫嚴重破壞，部分倒塌，鋼筋混凝土破壞磚墻倒塌防震鋼筋混凝土建筑物破壞鋼架橋破壞沖擊波超壓對人體的傷害

△P105Pa傷害等級傷害情況0.2～0.30.3～0.50.5～1.0>1.0輕微中等嚴重極嚴重輕微挫傷聽覺器官損傷,中等挫傷,骨折內臟嚴重挫傷,可能死亡大部死亡炸藥在水中爆炸時，水中沖擊波超壓和正壓作用時間to，可按庫爾公式計算：〔kg/cm2〕〔ms〕序號爆破方式水中沖擊波壓力經驗公式1234水中爆破(庫爾公式)巖面單藥包爆破巖面群藥包爆破水下鉆孔爆破533ρ1.13203ρ1.2138ρ1.1331ρ1.45六、爆破堆積體與個別飛石1、爆破大量堆積范圍的預測2、爆破飛石平安距離的計算3、爆破個別飛石的控制與防護4、爆破堆積體產生的涌浪對于深孔松動爆破，大量堆積范圍L一般為L=〔5～7〕W〔m〕式中：W為最小抵抗線〔m〕。對于大量拋擲爆破，水平地面拋擲堆積體最遠距離的經驗公式是：L=7.5nW〔m〕斜坡地面拋擲堆積計算的經驗公式如下：由藥包中心至拋擲堆積體邊緣的距離由藥包中心至拋擲堆積體重心的距離

式中：K——標準拋擲爆破的單位耗藥量〔kg/m3〕； f(n)——爆破作用指數函數；f(n)=0.4+0.6n3, θ——拋射角，即最小抵抗線與水平線夾角。當 θ≤15°時，公式中的〔1+sin2θ〕應取1.5; K1、K2——與巖石、炸藥及臨空面有關的拋擲系數。 根據分析資料，不同條件下二號巖石炸藥的拋擲系數列于表巖石類別以原地面為臨空面由輔助藥包創(chuàng)造新的臨空面K2K1K2K1松石或軟石K<1.31.93.11.83.0次堅石K=1.4～1.52.13.42.03.2K=1.5～1.62.33.72.23.4堅石以上K>1.62.54.02.33.6Rf=20n2WKf式中：Rf——碎石飛散對人員的平安距離，m； n——爆破作用指數； W——最小抵抗線，m； Kf——平安系數，一般選用Kf=1～1.5。風大順風時，拋擲方向正Kf=1.5，山坡下方向Kf=1.5～2。某深孔爆破 W=8米求 n=1.0 n=1.5時 個別飛石平安距離？某峒室爆破 設計W=10m,n=1.0實測 W=8m如藥量不變 n增加？個別飛石距離 有何變化？

飛石距離擴大一倍!!!

七、爆破有毒氣體1、炸藥爆破產生的有毒氣體2、爆破有毒氣體對人體的危害3、爆破有毒氣體的允許濃度及預防措施炸藥元素組成：碳(C) 可燃元素氫(H) 氧(O) 助燃元素氮(N2) 載氧體

氧化燃燒反響氧多剩余 正氧平衡NO2，NO5氧氣缺乏，碳、氫剩余負氧平衡CO 零氧平衡毒氣最少

實際NO2量實際CO量理論NOZ量理論CO量+8+40-4-8氧平衡%345678含油量%80706050403020100中毒程度中毒時間CO濃度毫克/升(按體積計算)%無征兆或有輕微征兆輕微中毒嚴重中毒致命中毒數小時1小時以內0.5～1小時短時間內0.20.61.65.00.0160.0480.1280.4中毒程度與CO濃度的關系

中毒程度與NO2濃度的關系

NO2濃度%人體中毒反應0.004經過2-4小時還不會引起顯著中毒現(xiàn)象0.006短時間內呼吸器官有刺激作用，咳嗽，胸部發(fā)痛0.01短時間內對呼吸器官起強烈刺激作用，劇烈咳嗽，聲帶痙攣性收縮、嘔吐，神經系統(tǒng)麻木。0.025短時間內很快死亡。為了防止炮煙中毒，主要措施有：1.炸藥組分的配比應當合理，盡可能做到零氧平衡。加強炸藥的保管和檢驗，禁止使用過期、變質的炸藥；2.應保證足夠的起爆能量，使炸藥迅速到達穩(wěn)定爆轟和完全反響；3.加強炸藥的防水和防潮，裝藥前盡可能將炮眼內的水和巖粉吹干凈，使有毒氣體產生減至最小程度；4.小井深度大于7米，平峒長度超過20米，爆破后應采用機械通風。無論放炮后時隔多久，工作人員在下井以前，均應用儀表檢測井底有毒氣體的濃度，濃度未超過允許值，才允許工作人員下到井底，在爆破后可能積淤有毒氣體的處所〔獨頭巷道等〕，因先行測試空氣中有毒氣體含量，或進行動物試驗，確認平安后人員方可進入。八、爆破對巖體的破壞1、爆破對巖體破壞區(qū)域標準的劃分與觀測2、爆破對、巖體破壞范圍的計算3、減少爆破對巖體破壞的措施地表(1)破裂區(qū)。指爆炸作用使巖體破碎、拋擲、形成可見漏斗及其四周被拉裂成大塊的巖體，破裂區(qū)內巖體的整體性完全被破壞。(2)破壞區(qū)。巖層被抬動，產生新的裂縫，老裂縫明顯張開和錯動〔相對錯動值大于5毫米〕。垂直向質點振動速度大于19厘米/秒。(3)輕微破壞區(qū)。老裂縫有張開〔大于0.1毫米〕無錯動，更無新的裂縫產生，相應質點振動速度值為13～19厘米/秒。(4)非破壞區(qū)。巖體未受破壞，或者原有裂縫有微小張開，其值小于0.1毫米。相應地表質點振動速度值小于13厘米/秒。深部(1)破壞區(qū)。用巖芯鉆〔φ130毫米〕鉆孔，取不出巖芯或巖芯獲得率很低；巖芯被高傾角斷裂面切割的很破碎；層面發(fā)生嚴重的張開和錯動，孔壁出現(xiàn)明顯的高傾角爆破裂縫；做壓水檢查時，四處冒水不起壓，漏水量很大。(2)輕微破壞區(qū)。巖芯獲得率較低。做壓水檢查滲漏量增大，和爆前比較，超過壓水檢查所規(guī)定的允許誤差范圍。彈性波速度明顯下降，變化率超過2%。聲能吸收系數增大，超過0.5奈培。(3)非破壞區(qū)。巖芯獲得率大于70%；爆后漏水量、彈性波速和聲能吸收系數等與爆前一致或變化很小〔未超過各種方法的測量精度〕。垂直破壞半徑 〔m〕上方破壞半徑 〔m〕斜坡上左右破壞半徑 〔m〕斜坡下方破壞半徑 〔m〕式中：K1、K2、K3及K4——基巖破壞范圍的綜合影響系數〔取決于地形、地質條件，相對位置等因素?？筛鶕?0-33中所列數據進行選擇〕；Q——裝藥量，kg；RV——垂直破壞半徑〔即由藥包中心至藥包底下無臨空面的基巖破壞半徑，它的方向是指向垂直臨空面的方向〕，m；RUP——藥包中心至斜坡上方破壞半徑,m；RP——藥包中心至斜坡上左右方的破壞半徑，m；Ru——藥包中心至斜坡下方破壞半徑，m;單位炸藥

消耗量K巖石破壞范圍的綜合影響系數K1K2K3K4斜坡地形爆破漏斗上方的地面坡度θ＝20°θ＝40°θ≥65°1.21.31.41.51.61.71.80.47～0.850.46～0.830.45～0.800.44～0.790.43～0.770.42～0.760.41～0.742.10～2.472.06～2.432.02～2.381.99～2.341.96～2.301.94～2.281.91～2.242.71～3.082.67～3.032.63～2.992.60～2.962.57～2.912.55～2.892.52～2.853.23～3.603.19～3.553.15～3.513.12～3.483.09～3.433.07～3.413.04～3.372.26～2.642.20～2.572.14～2.502.10～2.462.05～2.392.02～2.351.97～2.302.08～2.642.02～2.381.96～2.321.93～2.281.88～2.221.85～2.181.80～2.13注:根據不同的地形質條件(如沖溝、臨空面、斷層、破碎帶、軟弱夾層等)選擇上限、下限或平均值

K1、K2、K3、K4

值對土壤垂直破壞半徑水平破壞半徑

深孔爆破對巖體破壞的觀測研究成果鐵道部門φ100mm深孔爆破底部破壞范圍約3.5m；外表拉裂范圍6-8m，厚約3m；m

水利部門φ170mm深孔爆破底部破壞范圍約3.7m；外表拉裂范圍13-16m；m九、爆破與環(huán)境的保護1、爆破噪聲2、爆破粉塵3、水中爆破時的生態(tài)保護4、爆破與水土保持爆破噪聲通常用聲壓級強度〔dB〕表示。在聲學中，定義：