爆破有害效應(yīng)控制方法與工程應(yīng)用摘要：文中敘述了目前國內(nèi)外關(guān)于爆破有害效應(yīng)控制的主要測試方法、手段，主要從爆破沖擊波、爆破地震效應(yīng)、爆破地震波、個別飛散物、爆生有毒氣體、粉塵的控制角度，探討了爆破有害效應(yīng)的控制措施，并通過工程實踐，驗證了爆破有害效應(yīng)的控制措施的實用性。關(guān)鍵詞：爆破沖擊波爆破地震效應(yīng)爆破地震波爆破飛散物控制措施一、引言爆破法是采礦、鐵路、公路、水利等工程領(lǐng)域中開挖的主要方法，在一定時間是無法替代的。雖然高效、快速、安全和經(jīng)濟(jì)的爆破技術(shù)方法取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,且日趨成熟,但是爆破作業(yè)仍潛在的諸多不安全因素，會導(dǎo)致安全事故和爆破有害效應(yīng)，影響爆區(qū)周邊人員及財產(chǎn)安全，甚至影響礦山安全，引發(fā)滑坡、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，引起瓦斯和粉塵的爆炸。因此爆破地震效應(yīng)、爆破振動、爆破沖擊波、個別飛散物及有毒氣體等有害效應(yīng)的控制設(shè)計已成為爆破技術(shù)設(shè)計的重點。為全面貫徹落實新國家方針政策，加強(qiáng)礦業(yè)領(lǐng)域生態(tài)文明建設(shè)，加快礦業(yè)轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展，落實綠色礦山建設(shè)，這就要求在礦山企業(yè)在硬件方面投入的同時，要加強(qiáng)軟件方面的投入，尤其在深孔爆破開采過程中，利用新技術(shù)、新方法、監(jiān)測的技術(shù)方法，控制爆破有害效應(yīng)，實現(xiàn)綠色爆破，提高經(jīng)濟(jì)社會效益。本文結(jié)合我公司礦山爆破施工的工程實踐，分析爆破有害效應(yīng)的控制技術(shù)方法。二、爆破有害效應(yīng)控制技術(shù)2.1爆破地震效應(yīng)的控制炸藥在巖石中爆炸時產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和應(yīng)力波，隨著傳播距離的增加，逐漸衰減為地震波。地震波雖然不能使巖石破壞，但它會引起巖石的強(qiáng)烈彈性震動，從而使爆區(qū)周圍建筑物出現(xiàn)破壞甚至倒塌現(xiàn)象，礦山邊坡滑動。國內(nèi)外普遍采用速度或加速度作為爆破震動安全判據(jù)，但是考慮到地震加速度最大值主要反映高頻成分的震動，結(jié)合決定結(jié)構(gòu)震動反應(yīng)和巖土工程震動反應(yīng)與破壞的震動載荷的因素，取爆破震動的振動速度特征參數(shù)作為爆破震動安全判據(jù)是合理的。美國礦業(yè)局(usMBE)和露天礦復(fù)墾管理處(osMRE)的標(biāo)準(zhǔn)給出了振動頻率與建(構(gòu))筑物質(zhì)點安全振動速度間的關(guān)系曲線；德國DIN4150標(biāo)準(zhǔn)中將建(構(gòu))筑物分成了3個類別，綜合考慮了爆破引起質(zhì)點振動的最大振速和地震波的頻率的影響；芬蘭、瑞典的標(biāo)準(zhǔn)與此類似；中國《爆破安全規(guī)程》提出了爆破對建筑物和構(gòu)筑物的爆破震動安全標(biāo)準(zhǔn)判斷可采用保護(hù)對象所在地質(zhì)點峰值振動速度和主頻率的對應(yīng)關(guān)系，以主振頻率的頻段確定相應(yīng)的振動速度，并考慮了延時間隔的影響。2.1.1爆破地震波測試系統(tǒng)我國對爆破地震效應(yīng)的觀測已基本形成了自己的觀測系統(tǒng)和手段，在爆破監(jiān)測技術(shù)方面已取得了較大的進(jìn)步，研制出了一些便捷、簡單、測試數(shù)據(jù)可靠的測震儀器，并且在數(shù)據(jù)處理軟件方面也有了更大的改進(jìn)，能將爆破數(shù)據(jù)精確分析，從而通過控制裝藥量、控制爆速以達(dá)到控制爆破地震效應(yīng)的目的。數(shù)字測震系統(tǒng)可以進(jìn)行分散測量，便于野外作業(yè)，所記錄的數(shù)字化波形可以通過計算機(jī)上相應(yīng)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析，所以應(yīng)用越來越廣。常用的國產(chǎn)爆破震動廁試儀器有：中爆數(shù)字CBSD-VM-M01，中科測控TC-4850N，托普測控NUBOX-8016等。2.1.2爆破地震效應(yīng)的控制措施(l)控制爆源強(qiáng)度，嚴(yán)格控制最大一段的起爆藥量。爆破震動強(qiáng)度和一次齊爆的藥量有密切的關(guān)系，但也不能盲目追求降低裝藥量，如拋擲爆破與松動爆破相比，前者振速平均降低5%-20%。(2)減震溝、減震孔、預(yù)裂縫的減震。在爆區(qū)四周挖寬0.8-1.0m、深度不小于爆區(qū)開挖底部的減震溝，阻隔爆破產(chǎn)生的地震波向外延伸，以減弱振動；在爆源和被保護(hù)目標(biāo)物之間采用預(yù)裂爆破，先爆出一條預(yù)裂縫，也會起到較好的減震作用；也可以鉆一排或兩排不裝藥的空孔-減震孔(孔距要小)，亦能起到良好的減震效果。(3)采用微差爆破技術(shù)減震。在總的裝藥量相同的條件下，與齊發(fā)爆破相比，微差爆破的振速可降低30%-60%，降低程度視間隔時間、延發(fā)段數(shù)、爆破類型和爆破條件的不同而有所差異。延期起爆間隔時間應(yīng)滿足各段爆破所形成的地震波主震相互不疊加的要求，最佳間隔時間在滿足爆破效果的前提下，對減震一般是越大越好。(4)選用適當(dāng)?shù)难b藥結(jié)構(gòu)，采用分散裝藥形式。工程實踐中能較好地降低爆破震動的幾種裝藥結(jié)構(gòu)有：不藕合裝藥，在大爆破中采用銅室條形藥包，空氣間隔裝藥，底為空氣墊層的裝藥結(jié)構(gòu)。在保證填塞長度和質(zhì)量要求的前提下，采用分散裝藥比集中裝藥更能降低地震效應(yīng)。(5)利用有利的地形形成天然減震溝。在爆破地震波傳播過程中遇到的諸如小河溝、地面溝渠、深溝、斷層等都有減震效果。爆藥量，微差爆破，良好的堵塞，反向起爆，分散裝藥等，都是既能改善爆破效果又能降低沖擊波強(qiáng)度的有效措施。(2)如果作業(yè)條件不能滿足爆破藥量和安全距離要求，可在爆源或保護(hù)對象附近構(gòu)筑障礙物(阻波墻)，以削弱爆破沖擊波的強(qiáng)度。常用障礙物有以下幾種：水力阻波墻、沙袋阻波墻、防波排柱、木垛阻波墻、防護(hù)排架。2.3個別飛散物的控制在工程爆破中，被爆介質(zhì)中那些脫離主爆堆而飛得較遠(yuǎn)的碎石，即為爆破個別飛散物。經(jīng)過精心設(shè)計，爆破作業(yè)時大部分飛散物是能夠控制的，對于已經(jīng)飛出的個別飛散物則主要采取如下防護(hù)措施：(l)改變自由面方向，控制個別飛散物的方向。飛散物的方向即最小抵抗線的方向，在各個方向安全距離不同時可安排合適的、條件較好的方向作為臨界面方向，使其他的方向受到保護(hù)?？刂茖嶋H抵抗線的大小，并且根據(jù)抵抗線的大小調(diào)整裝藥量，以防飛散物沿小抵抗線方向飛出。(2)控制裝藥量。合理裝藥結(jié)構(gòu)和良好的堵塞是控制個別飛散物的重要措施。(3)合理控制排間微差時間，做好爆破起爆網(wǎng)路設(shè)計。一般相鄰排間延遲時間控制在25-50ms為宜，“V”形起爆順序的爆巖飛散物比“一”形起爆順序的要少。(4)采用微差擠壓爆破技術(shù)?？稍谂_階前排預(yù)留一定的堆渣，控制個別飛散物的飛散。(5)個別飛散物的直接防護(hù)。在我國，直接防護(hù)一般是柔性防護(hù)和剛性防護(hù)共同使用。柔性防護(hù)主要緩沖個別碎塊的拋擲初始速度，減小飛擲距離。覆蓋材料要求強(qiáng)度高、質(zhì)量大、韌性好，能相互連接成厚大的整體，并能被牢固地固定。具體來說，可使用橡膠防護(hù)墊、鐵絲網(wǎng)、用環(huán)索連接的圓木、工業(yè)氈墊、帆布、草墊子，等等。剛性防護(hù)主要緩沖整體或部分爆破巖塊飛離。因此，爆破中(尤其是控制爆破)不僅要采用柔性防護(hù)墊覆蓋整個爆破區(qū)，同時要在柔性防護(hù)墊上加上質(zhì)量大的防護(hù)網(wǎng)、砂袋、巖粉袋等剛性防護(hù)，以達(dá)到良好的防止飛石的效果。(6)重點對象的保護(hù)性防護(hù)。當(dāng)在爆破危險區(qū)內(nèi)或爆破點附近有重要機(jī)具、設(shè)備、設(shè)施需要保護(hù)時，在被保護(hù)物體上再進(jìn)行遮擋或覆蓋防護(hù)。2.4有毒氣體及粉塵的控制無論是露天爆破還是井下掘進(jìn)爆破，都將產(chǎn)生大量的有毒氣體。由于井下通風(fēng)條件差,爆生有毒氣體對爆破工作人員的身體健康有直接的危害。根據(jù)我國爆破事故統(tǒng)計，炮煙中毒事故占26%。爆生氣體中的一氧化碳和氮氧化物都是有毒氣體，如果炸藥中含有硫，則還會產(chǎn)生硫化物。有毒氣體的產(chǎn)生主要與炸藥的氧平衡、反應(yīng)完全程度、周圍介質(zhì)有關(guān)?？刂拼胧┲饕校?l)合理選擇炸藥。選用零氧平衡或近似零氧平衡的炸藥。如爆破1kg粒狀三硝基甲苯向大氣中排放有毒氣體240L，而1kg粒狀硝酸銨則產(chǎn)生140L有毒氣體，使用乳化炸藥最少，只有45-50kg。(2)選用低能炸藥和正確選擇炸藥單耗來減少過度粉碎區(qū)。過度粉碎區(qū)是粉塵的主要來源，縮小藥包直徑也是很好的防塵措施。(3)擠壓爆破技術(shù)和采用具有高鎖固能力的炮孔封泥也可以降低有毒氣體的排出。合理選擇炮孔裝藥結(jié)構(gòu)、起爆地點、起爆方向是有效的降低粉塵和有毒氣體的方法。(4)采用水封爆破。在爆破時產(chǎn)生水霧，水霧在高溫、高壓條件下與一氧化碳反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣，可以有效地降低炮煙中的一氧化碳濃度。(5)炸藥的成分對爆后有毒氣體的成分有著直接的影響。對于這方面的實驗很復(fù)雜，實驗條件不同，同一種炸藥爆炸后生成的有毒氣體也不同。積極開發(fā)新的產(chǎn)生有毒氣體少的爆破炸藥有待進(jìn)一步研究。(6)具有廣闊前景的用于爆破過程抑制塵氣的方法是灑水法。在爆破前，通過平行于爆區(qū)工作線布置的許多聚乙烯軟管把水灑在爆區(qū)上，每立方米爆破礦巖用管長度0.3m，可以降低塵氣云上升高度和粉塵、有毒氣體濃度。(7)在爆破完成時以與塵氣云運動相反方向往爆區(qū)內(nèi)噴灑氣水混合物來抑制粉塵和有毒氣體的產(chǎn)生。3工程應(yīng)用案例我公司露天礦山施工過程中，爆破總裝藥量：960公斤（共23孔，共用110發(fā)非電導(dǎo)爆管雷管），最大單孔藥量42kg，孔深11m，鉆孔直徑90mm，孔網(wǎng)參數(shù)4*3。本工程通過加強(qiáng)堵塞，覆蓋防護(hù)防止飛石措施，通過控制爆破規(guī)模及單響藥量，微差爆破技術(shù)控制爆破振動，爆破后基本無個別飛石，爆破振動通過測振儀監(jiān)測結(jié)果如下：表1爆破振動監(jiān)測結(jié)果檢測點儀器編號方向最大質(zhì)點振動速度（cm/s）峰值時刻（s）主振頻率（HZ）振動持續(xù)時間（s）1#SF1#X-0.8320.40517.7781.0Y0.6930.58521.2771.0Z1.0530.26627.0271.02#SF2#X0.6870.40115.9361.0Y－0.4860.12214.9811.0Z0.5020.13918.9571.03#SF3#X－0.1630.20813.8891.2Y－0.1510.50715.8731.2Z0.2540.19514.6521.24#SF4#X0.3510.26422.9891.6Y0.1980.26311.9051.6Z0.1570.00268.9651.6圖1典型爆破振動波形圖爆破振動檢測結(jié)果顯示，各測點處所測得的爆破振動速度符合《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定，滿足構(gòu)筑物的安全要求。4結(jié)論只有堅持“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，采用切實有效的方法控制爆破有害效應(yīng)，結(jié)合最新的監(jiān)測技術(shù)，不斷的總結(jié)控制爆破有害效應(yīng)的經(jīng)驗，完善爆破理論，使爆破災(zāi)害大大減少，實現(xiàn)企業(yè)的社會經(jīng)濟(jì)效益的全面發(fā)展?？刂票频卣鹦?yīng)、爆破沖擊波、爆破個別飛散物、爆生有毒氣體領(lǐng)域取得成績的同時，需要解決的問題仍然存在，譬如新型炸藥的研發(fā)，新技術(shù)的推廣應(yīng)用，還需要廣大的爆破工作者繼續(xù)努力。參考文獻(xiàn)：[1]陳士海，逢煥東.爆破災(zāi)害預(yù)測與控制[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2005.[2]霍永基.建筑結(jié)構(gòu)爆破震動效應(yīng)及安全分析研究爆破，2003,20(1):