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二是爆破有害效应的防护飞石冲击波地震波有害气体粉尘等
8.1 概述 爆破安全技术包括两方面内容: 一是施工中的操作安全; 二是爆破有害效应的防护(飞石、冲击波、地震波、有害气体、粉尘等)。 8.2 爆破地震效应与安全设防 8.2.1 爆破地震效应 炸药在岩石中爆炸时释放出巨大的能量,随着传播距离的增加,逐渐衰减为地震波,在弹性变形区内引起岩石质点的振动,这种引起岩石质点发生振动的弹性波就是地震波。 地震波虽然不能使岩石破坏,但它会引起岩石质点的强烈振动,达到一定强度时,会造成爆区周围建筑物和构筑物的破坏,露天边坡滑动以及地下巷道中岩石裂开、冒落或倒塌,形成严重的爆破公害。随着岩石爆破技术的发展,解决爆破地震的问题已日益引起人们的注意。 据估算,用于破碎岩石的能量约占炸药爆炸释放总能量的10%~15%,松动爆破时有用功的能量最大,但也不超过25%,大部分能量消耗在岩石的过分粉碎与抛掷、岩石质点振动引起的地震波和空气振动引起的空气冲击波等方面。地震波的能量占炸药爆炸时释放总能量的很小一部分,其百分率随岩石性质不同而异。在干土中约为2%~3%,在湿土中约为5%~6%,在岩石中约为2%~6%,在水中约为20%。 8.2.2 描述爆破振动强度的物理量 工程爆破中,多用质点振动速度值衡量爆破振动强度。 (1)影响爆破爆破振动强度的主要因素是炸药量、距离、岩性和爆破方法。 (2)爆破振动强度除与上述因素有关外,还受炸药性质、岩石性质、成层状态等因素的影响。低爆速炸药爆轰压力上升得慢,爆破震动就小。坚固性大的岩石,振动烈度和振动频率就大,持续时间也短。 8.2.3 爆破振动的安全判据 爆破振动可能会造成爆区周围建筑物和构筑物的破坏,特别是露天爆破。目前一般以保护对象所在地点的安全允许振速作为安全判据。 9.2.4 爆破地震效应的安全设防 要避免需保护对象受爆破震动破坏,必须使其位于爆破振动危险半径即安全距离以外。 R安全=(K/V安全)1/αQ1/3 已知被保护对象的安全允许振速和至爆破中心的距离,可以算出一次爆破允许最大药量: Q=R3(V安全/ K)3/α 8.2.5 爆破震动的控制: 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)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。 (2)在露天深孔爆破中,防止采用过大的超深,过大的超深会增加爆破的振动。 (3)采用分段微差爆破技术,减少一次起爆药量。 (4)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。 8.3 爆炸空气冲击波效应及安全设防 8.3.1 爆炸空气冲击波 炸药爆炸时,无论介质是空气还是岩石,都将有空气冲击波从爆炸中心传播出来。炸药若是在岩石中爆炸,具有高温、高压的爆炸产物就在岩石破裂的瞬间冲入大气,强烈地压缩邻近的空气,使其压力、密度、温度突然升高,形成空气冲击波。 冲击波在空气中传播时,将会形成似双层球形的两个区域,外层为压缩区,内层为稀疏区。压缩区内因空气受到压缩,其压力大大超过正常大气压,所以称为超压。稀疏区内由于跟随在冲击波后面的爆炸产物的脉动,其压力低于正常大气压,即出现负压。 由于空气受到压缩而向外流动,这种向外流动的空气所产生的冲击波压力,称为动压。由于冲击波具有较高的压力和较大的流速,故不但可以引起爆破点附近一定范围内建筑物的破坏,而且还会造成人畜的伤亡。大量的实验研究表明,其破坏作用远远超过爆破地震波和飞石的作用。因此,研究爆破空气冲击波的传播规律、破坏作用及其控制措施,具有非常重要而又现实的意义。 (1)露天钻孔爆破超压计算 露天爆破时,空气冲击波的超压值可由下式计算: 式中 : r——爆破中心到测点的距离,m Q——装药量,kg,齐发爆破时为总装药量,延 发爆破时为最大一段装药量 k——与爆破场地条件有关的系数,主要取决于堵塞条件和起爆方法, a——空气冲击波衰减指
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