爆破安全技术与环境保护.ppt

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1、爆破安全技术与环境保护,14.1 爆破振动与塌落振动14.2 塌落振动14.3 爆破空气冲击波及噪声14.4 爆破水中冲击波14.5 爆破个别飞散物14.6 爆破粉尘14.7 爆破有害气体14.8 爆破对生态环境的保护14.9 爆破事故的预防和处理,14.1爆破振动与塌落振动,爆破地震波的产生及其主要特征爆破地震波的强度预报（衰减规律）爆破地震的破坏判据及安全允许距离爆破震动效应的控制,爆破地震天然地震震源浅震源深影响范围小影响范围大持续时间短持续时间较长频率较高频率较低发生时间可控发生时间不可控,地震波主要参数的估计范围如下：地面振动位移范围：0.0012.5厘米地面振动速度范围：0.018

2、0厘米/秒地面振动加速度范围：0.0015g频率范围：5500赫芝地面振动持续时间：0.42.0秒（秒差和毫秒微差爆破将依爆破总持续时间确定.）爆破地震波的特征：近距离振动波形简单，一个脉冲，但脉冲时程随药量增加而增长随距离增加，波形趋于复杂化，最大振幅逐渐向后推移存在近似相关性，比例药量（Q1/3/R）,爆破地震波在产生和传播过程中，主要受到下列因素的影响：爆源：爆破能量药量大小，炸药种类；爆破的几何特征爆破作用指数n值，药包与装药孔的不偶合情况，单药包或群药包，集中药包或延长药包，临空面数目等；爆破方法瞬时起爆或分段延时起爆，有无予裂药包等。离爆源的距离。爆破地震波传播区的地质地形情况。,

3、爆破地震的衡量标准质点振动速度 理由：质点振动速度与应力成正比，应力与能量和破坏强度有关；以质点振动速度衡量振动强度的规律性较强；质点振动速度与地面运动密切相关；质点振动速度受地面覆盖层类型和厚度的影响小。爆破振动安全判据 地震三要素幅值、频率、持续时间。按照爆破安全规程，特别重要的保护物，由专家论证会提出允许标准，并由专门检测单位监测爆破振动。,式中 R爆破地震速度预报点到爆源的距离，m;Q计算炸药量，kg；齐发爆破取总药量；秒延时爆破取最大一段药量；毫秒微差爆破取时差200毫秒范围内最大的爆破合药量；V地面质点最大震动速度，cm/s；K、与爆破点至计算目标间的地形、地质等条件有关的系数和衰

4、减指数，可按表选取，或通过现场试验确定。,主要修编内容有：1）增加了监测人员资质及监测仪器可靠性的规定。2）在爆破振动安全允许标准中全部引入振动频率，用频率和质点振动速度幅值这两个相共生的参数共同作为对爆破振动的主体，主要增删及修订内容有：对各类建筑物的安全允许标准中质点振幅值均作了小幅调低，适当提高了要求；规定了质点振动速度幅值为径向、切向、重直向三个分量中的最大值，振动频率为幅值对应振波的主频率；,新给出了运行中的水电站及发电厂中心控制室设备、水工隧道、交通隧道、矿山巷道、新浇大体积混凝土允许振速对应的频率范围及地下构筑物控制点位置；新给出了永久性岩石边坡允许振动标准（频率及幅值）及控制点

5、位置；新给出了新浇大体积混凝土（C20）不同龄期、不同频率范围对应的允许振动标准；规定了拆除爆破振动允许标准应同时考虑建筑物坍落触地振动；第一次提出了核电站及受地震惯性力控制的保护对象，允许采用爆破振动加速度作安全判据。,某深孔爆破，Q=1T，距50M处砖房一般砖房的安全？（K=100,=2.0）,一般砖房2.3-2.8cm/s超过安全标准应采取哪些减震和安全措施？,（题库31页熟练掌握第45题）减少爆破地震效应的措施（题库68页高级第33、34题）,14.2 塌落振动,建筑物爆破拆除塌落造成地面的振动的物理过程是：建筑物所在高度具有的重力势能转变成构件的下落运动或是转动，下落冲击地面造成构件

6、和地面破坏，转变成破坏能；剩余能量在地面传播造成了周围地面的振动。地面的振动波形和能量不是单一脉冲波动的结果。因此以冲量表述塌落振动是不准确的。显然塌落造成的地面振动的大小与其具有的重力势能相关，即与下落构件的质量和所在的高度有关，随传播的距离增加而衰减。,14.2 塌落振动,修改后的塌落振动衰减经验公式：,14.2 塌落振动,拆除爆破降低塌落振动的技术措施 分段分层折叠爆破 地面开挖沟槽或铺垫缓冲材料 开挖隔震沟,减少爆破地震效应的措施：1.采用微差爆破2.采用预裂爆破或开挖减震沟槽 在爆破体与被保护体之间，钻凿不装药的单排防震孔或双排防震孔，可以起到降震效果，降震率可达3050%。防震孔的

7、孔径可选取3565mm，孔间距不大于25cm。采用预裂爆破，比打防震孔要减少钻孔量，并取得更好的降震效果，但应注意预裂爆破时产生的震动效应。预裂孔和防震孔都应有一定的超深h，h一般应取2050cm。3.限制一次爆破的最大用药量4.采用低威力、低爆速炸药5.爆破振动实时监测,14.3 爆破空气冲击波及噪声,(1)爆破冲击波的产生及传播(2)爆破冲击波的破坏判据及安全距离(3)降低爆破冲击波的主要措施,14.3 爆破空气冲击波及噪声,1）露天裸露药包爆破，一次爆破药量20kg Rk=25Q2)地表爆炸加工P=14(Q/R3)+4.3(Q2/3/R2)+1.1(Q1/3/R)3)地下爆破,3,冲击波

8、超压对人体的伤害,爆破冲击波控制与防护1.裸露药包要覆盖2.控制一次起爆药量，空间和时间上分开3.改进装药结构、保证堵塞质量4.精心施工5.不在清晨、傍晚、露天爆破6.巷道内可挡7.水下采用气泡帷幕（题库32页熟练掌握第47题）,爆破噪声通常用声压级强度（dB）表示。在声学中，定义：声压级 式中，P0为相应于人的最低可闻的压力，定为210-4dyn/cm2。以180dB 声压级为例，可建立dB与工程单位MPa之间的换算，即：当声压等于180dB时P=2105 dyn/cm2因 1 dyn/cm2110-7 Mpa故 180dB0.02 Mpa即,强度为180dB的噪声，相应的超压或最大压力约为

9、0.02 Mpa。,联合国世界保健组织（WHO）资料：对人体健康来讲，120分贝危险区90120分贝为过渡区小于90分贝安全区,日本有些资料：爆破噪声不应大于125dB，在城市中不应大于90 dB。,爆破噪声对玻璃窗的破坏,美国矿务局公布的噪声标准,在城镇拆除爆破及石方控制爆破中，宜采取以下措施减轻噪声污染（题库69页高级第35题）（题库18页基础第91题）,14.4 爆破水中冲击波,炸药在深水中爆炸时，水中冲击波超压（Pa）和正压作用时间（ms），可按库尔公式计算：,可采取的降低地震波和冲击波的措施为：（1）分段起爆 在保证完成爆破任务的前提下，尽可能分多段起爆以减小一次起爆的单响药量。（2

10、）采用微差挤压爆破技术。（3）采用水下预裂爆破。（4）控制最小抵抗线方向，充分利用地形条件和安排好起爆顺序，使受保护物在使受保护物在抵抗线的背面出现。（5）水下爆破时在靠近被保护物的水下抛授一定数量的土石，减少冲击波的破坏作用，对距离爆源近的设施爆前要支撑加固保护，以防水压力的冲击破坏。（6）在被保护物的附近设置防震孔。（7）采用气泡帷幕技术.,14.5 爆破个别飞散物,(1)爆破大量堆积范围的预测(2)爆破飞石安全距离的计算(3)爆破个别飞石的控制与防护(4)爆破堆积体产生的涌浪,对于深孔松动爆破，大量堆积范围L一般为L=（57）W（m）式中：W为最小抵抗线（m）。对于大量抛掷爆破，水平地面

11、抛掷堆积体 最远距离的经验公式是：L=7.5nW（m）,Rf=20n2WKf 式中：Rf碎石飞散对人员的安全距离，m；n爆破作用指数；W最小抵抗线，m；Kf安全系数，一般选用Kf=11.5。风大顺风时，抛掷方向正Kf=1.5，山坡下方向Kf=1.52。,爆破飞石产生的原因有：（1）由于岩石结构的不均匀性，在断层、裂缝、层理面、软弱夹层等薄弱面，会产生飞石。（2）单位炸药消耗量偏大，装入过多炸药，势必使得该孔的最小抵抗线相对减小;（3）设计的孔网参数与具体条件不吻合，不按要求施工炮孔偏斜等人为因素造成;（4）填塞长度偏小、填塞质量不好或填塞材料中夹有硬物，易沿炮孔方向产生飞石。（5）防护措施不当

12、;（6）炮孔起爆延时不合理，先爆药包改变后爆药包抵抗线大小而造成飞石。,某深孔爆破W=8米求n=1.0n=1.5时个别飞石安全距离？,某深孔爆破W=8米求n=1.0n=1.5时个别飞石安全距离？,某峒室爆破设计W=10m,n=1.0实测W=8m如药量不变n增加？个别飞石距离有何变化？,某峒室爆破设计W=10m,n=1.0实测W=8m如药量不变n增加？个别飞石距离有何变化？,飞石距离扩大一倍!,个别飞石的防护a直接覆盖防护：在欲爆体上覆盖上柔软、耐撞击、廉价的防护材料，如草袋、编织袋、荆笆（竹笆）废胶带、胶管联、铁丝网、尼龙网等，根据环境情况，可采用草袋一层或多层覆盖，也可多层综合覆盖。覆盖防护

13、应注意：覆盖材料必须牢固可靠、防止滑落；不能影响、破坏起爆网路；分段延时起爆时，防止先爆部位的冲击波掀翻后爆部位的覆盖。b近体防护：在被爆建筑物附近，设置能遮挡个别飞石的屏障，屏障可用铁或竹木脚手架，在上面挂上草袋（编织袋）、荆笆（竹笆）、胶管联、铁丝网等，高度要大于最上面炮孔至少三倍孔间距。防护排架必须具有能够抵抗压缩空气冲击波的强度。c.保护性防护：对邻近爆源的需要保护的建筑物门窗或其他设施，用防护材料进行架空式遮挡覆盖防护。,飞石及其控制,（题库17页基础第86题）（题库18页基础第95题）（题库32页熟练掌握第46题）（题库40页中级第21、32题）（题库81页高级第69 题）,14.

14、6 爆破粉尘,爆破粉尘的产生露天爆破的尘烟主要来源于穿孔爆破(占35%)、装运(40%)和已沉降在矿区地面的粉尘。爆破后，产生的尘烟扩散到露天爆区的整个空间，然后进入大气流扩散到地表。目测的尘烟扩散时间超过30分钟。扩散的水平距离达1215km时，上升高度可达1.6km。研究表明，爆破粉尘生成量随矿岩硬度的增高而增加。例如，爆破lm3页岩的粉尘生成量为0.03kg，爆破lm3极坚硬磁铁矿角页岩的粉尘生成量达0.17kg。含水矿岩爆破时其粉尘量减少33%60%。,14.6 爆破粉尘,爆破粉尘的特点浓度高。爆破瞬间，每立方厘米空气里含有数十万颗尘粒，以质量计，浓度可达到15002000 mg/m3

15、；扩散速度快、分布范围广。滞留时间长，可以长时间地悬浮于空气中，对环境的污染持续时间较长。爆破粉尘具有颗粒小、质量轻的特点，粒度多处在0.010.10 mm 之间。吸湿性一般较好，由于爆破粉尘的主要成分为SiO2、黏土和硅酸盐类物质等，亲水性较强，因此采用湿式除尘一般会获得较好的效果。,国家卫生标准规定，工作面的粉尘浓度，不应超过2毫克/米3。由于粉尘中含有大量游离二氧化矽，一般可达3070%，而有时还可能含有砷、铅、汞及放射性元素等有毒粉尘，因此，降低工作面的粉尘浓度，成为石方施工劳动卫生安全保护的重要内容之一。,14.6 爆破粉尘,降低露天爆破粉尘的技术措施均匀布孔，控制单耗药量、单孔药量

16、与一次起爆药量，提高炸药能量有效利用率；用毫秒延期爆破技术；根据岩石性质选择相应炸药品种，努力做到波阻抗匹配；爆破前采用水封爆破进行填塞，即以装水的塑料袋代替炮泥，爆破瞬间水袋破裂，化为微细水滴捕尘集尘，装药量与水袋重量之比常取21；爆前喷雾洒水，即在距工作面1520m处安装除尘喷雾器，在爆破前23min打开喷水装置，爆破后30min左右关闭。国外资料指出，爆前在巷道周壁大量洒水，按粉尘重量计算，可比不洒水时减小1/2，按粉尘颗粒计算，可减少1/3。（题库46页中级第45题）（题库81页高级第70 题）,14.7 爆破有害气体,(1)炸药爆破产生的有毒气体(2)爆破有毒气体对人体的危害(3)爆

17、破有毒气体的允许浓度及预防措施,炸药元素组成：碳(C)可燃元素氢(H)氧(O)助燃元素氮(N2)载氧体氧化燃烧反应氧多剩余 正氧平衡 NO2，NO5氧气不足，碳、氢剩余 负氧平衡 CO 零氧平衡 毒气最少,中毒程度与CO浓度的关系,中毒程度与NO2浓度的关系,在矿井和地下爆破时应注意预防瓦斯（包括沼气、CO、CO2、H2S等，是矿山有害气体的统称）突出，防止产生瓦斯爆炸事故。在煤矿、钾矿、石油地蜡矿和其他有沼气的矿井中爆破时，应按各种矿山的规定对瓦斯进行监测。预防瓦斯爆炸的措施：1.通风良好，坚持监测，防止瓦斯积累；2.封闭采空区，以防氧气进入和瓦斯溢出；3.按规程进行布孔、装药、填塞、起爆，

18、以防爆破引爆瓦斯；4.采用防爆型电器设施，加强管理，严格控制杂散电流。（题库33页熟练掌握第48题）（题库46页中级第43、44题）,14.8 爆破对生态环境的保护,1、爆破对岩体破坏区域标准的划分与观测2、爆破对、岩体破坏范围的计算3、减少爆破对岩体破坏的措施4、水中爆破时的生态保护5、爆破与水土保持,地表(1)破裂区。指爆炸作用使岩体破碎、抛掷、形成可见漏斗及其四周被拉裂成大块的岩体，破裂区内岩体的整体性完全被破坏。(2)破坏区。岩层被抬动，产生新的裂缝，老裂缝明显张开和错动（相对错动值大于5毫米）。垂直向质点振动速度大于19厘米/秒。(3)轻微破坏区。老裂缝有张开（大于0.1毫米）无错动

19、，更无新的裂缝产生，相应质点振动速度值为1319厘米/秒。(4)非破坏区。岩体未受破坏，或者原有裂缝有微小张开，其值小于0.1毫米。相应地表质点振动速度值小于13厘米/秒。,深部(1)破坏区。用岩芯钻（130毫米）钻孔，取不出岩芯或岩芯获得率很低；岩芯被高倾角断裂面切割的很破碎；层面发生严重的张开和错动，孔壁出现明显的高倾角爆破裂缝；做压水检查时，四处冒水不起压，漏水量很大。(2)轻微破坏区。岩芯获得率较低。做压水检查渗漏量增大，和爆前比较，超过压水检查所规定的允许误差范围。弹性波速度明显下降，变化率超过2%。声能吸收系数增大，超过0.5奈培。(3)非破坏区。岩芯获得率大于70%；爆后漏水量、

20、弹性波速和声能吸收系数等与爆前一致或变化很小（未超过各种方法的测量精度）。,深孔爆破对岩体破坏的观测研究成果铁道部门100mm深孔爆破底部破坏范围约 3.5m；表面拉裂范围 6-8m，厚约3m；m水利部门170mm深孔爆破底部破坏范围约 3.7m；表面拉裂范围 13-16m；m,涌浪的预防,（题库18页基础第92题）,精心设计是基础，严谨施工是关键，安全管理是保证设计中应注意的问题1.调查掌握实施爆破的客观条件2.周密设计，合理布药，优化爆破方案和爆破参数3.确定保护对象安全判据，限定一次齐爆药量。4.分散药量，确保准爆5.预估可能出现的爆破事故，确定合理应急预案,14.9 爆破事故的预防和处

21、理,早爆及其预防1、由于炸药因素引起的早爆2、由于外来电流引起的早爆（1）雷电引起的早爆及其预防（2）电磁波、高压电及射频电 对 电雷管的安全影响（3）静电引起的早爆的预防（4）杂散电流及其预防,雷电对爆破作业产生下列危害：1）直接雷击 瞬间释放能量巨大，可直接引爆网路或炸药；2）静电感应静电感应电压可达1001000kV3）电磁感应雷电会产生变化极大的电磁场，而感应电爆网路后两种出现频率较高,预防雷电引起早爆的措施是：1.雷雨季节宜采用非电起爆法；2.在露天爆区不得不采用电力起爆系统时，应在区内设立避雷针系统；3.在雷雨多发地区和季节，宜将一切通往爆区的导体（如铁轨、金属管道）暂时切断，以防

22、止电流流入爆区；4.如正在装药联线时出现了雷电，应立即停止作业，爆区作好警戒，将全体人员撤离到安全地点；5.对峒室爆破，遇有雷雨时，应立即将各导峒口的引出线端头放入峒口至少2M的悬空位置上。同时将所有人员撤离到安全地区。,感应电（1）交变感应电 存在于电力设施附近（发电厂、变电站、换流站、开关站、高压线路、接地回馈钢轨等）。（2）射频感应电 存在于射频源附近（广播电视发射台、中继台、转播台、雷达发射台、各类通信设备），中波段最危险。（3）预防措施：调查附近的交变、射频源，电雷管爆区应符合爆破安全规程表16、表17、表18、表19。将电雷管改为非电雷管，或进行测试手机或对讲机在爆区网路内应关闭

23、电爆网路应顺直，尽量缩小导线圈定的闭合面积网路主线用双股导线或平行紧贴的单股导线电网路不准接任何天线，且不准一端接地,为了防止感应电流对起爆网路中的药包产生早爆，其主要措施有：1.爆区与射频源的安全距离，应符合安全规程。否则，应进行电雷管引火头的模拟试验，或采取非电起爆；2.电爆网路应顺直，贴地铺平，尽量缩小导线圈定的闭合面积，电爆网路两根主线间距不得大于15cm。最好采用双股导线，网路导线与电雷管脚线不准与任何天线接触，且不准一端接地；3.禁止流动射频源进入作业现场。已进入且不能撤离的射频源，装药开始前应暂停工作。现场使用的无线电话机，宜选用超高频段的发射频率；4.禁止在20千伏以上动力线1

24、00米范围内进行电爆破作业。,1）人体静电 如果塑料底鞋、化纤衣料，静电电压可高达几万伏。这类意外事故多次发生2）粉体静电 吹送粉状炸药时会发生3）预防静电措施：工作人员不应穿化纤布料衣物；采用半导体材料输药管；增大装药场地湿度，散水；装药设备接地良好；炮孔内禁用非电套管，颗粒炸药所带电荷不易泄入大地 采用抗静电电雷管或非电起爆方法,铁道露天深孔爆破在采用压气装填粉状炸药时，特别是在干燥地区，为防止由静电引起的早爆，可采取以下一些措施：1.采用导爆索网路和孔口起爆法。在装药过程中避免了电雷管出现。其缺点是：消耗大量导爆索，成本高；爆破效果不如孔底起爆法可靠，特别是对较深的炮孔。2.采用抗静电雷

25、管。塑料或纸壳电雷管，有着与大地绝缘的外壳，阻碍管壳与引火头之间放电，有着抗静电的性能。但是，这种雷管目前尚不能制成分段的微差雷管。,3.采用半导电输药管。4.装药设备系统接地。为了使装药设备系统接地良好，输药管操作过程应不断与孔壁接触；持管人员应穿导电或半导电胶鞋，或手持一根接地线操作。除此以外，我国矿山部门还在操作上提出一些措施，简单易行，对预防静电引起雷管早爆，行之有效。这些措施是：（1）禁用断桥丝电雷管；（2）在满足装药质量要求的前提下，尽量降低装药压力；（3）电雷管脚线短路并接地；（4）禁止打干眼；（5）操作者接触雷管前除电。,杂散电 场合：地下工程、矿山巷道牵引机电流、动力照明电线

26、漏电、硝铵炸药溶解产生化学电。用仪表检测，杂散电流超过30mA，采取下列措施：采用抗杂散电流雷管或非电雷管；电力线与地绝缘，设立独立公用回流线；所有钢轨连接良好，不留空隙；检修电器和照明线路；注意防止硝铵炸药撒落在潮湿地面，产生化学电；爆破场所不存放金属导体。,早爆及其预防,（题库30页熟练掌握第42、43题）（题库40页中级第23、24、25题）（题库76页高级第53 题）,拒爆及其处理：残爆；半爆；全拒爆由于起爆网路引起的拒爆：整体型拒爆；区域型拒爆；类别型拒爆；随机型拒爆。处理盲炮的规定（题库17页中级第87题）（题库30页熟练掌握第39、40、41题）（题库41页中级第27题）（题库4

27、7页中级第49 题）,影响炸药稳定传爆的因素（1）起爆能：铵油炸药，装药量5 10%硝铵炸药作起爆药包（2）装药直径：硝铵炸药1820mm；TNT810mm；乳化炸药1216mm（3）装药密度：合理装药密度（4）含水率：铵油炸药，小于2%；乳化炸药818%,爆破事故应急预案 爆破事故大体分为两类：一是爆破效果未达到设计要求造成的险象，如药包拒爆；对露天爆破，边坡坍滑、堆积体超出设计范围，也可能引起交通阻断，设施损坏；对建(构)筑物拆除爆破，可能出现建筑物炸而不倒、残楼断壁等；二是爆破对环境造成安全影响或隐患，如药包早爆；爆破失控造成人员伤亡；露天爆破飞石毁物伤人；爆破造成附近建构筑物、通讯、电

28、力或其他设施损坏；地下爆破，应预防引发瓦斯、煤尘爆炸及透水事故；以及发生有害气体中毒等。,爆破事故的预防与处理,爆破事故应急预案的策划与编制1爆破事故致灾状态的预估分析2应本着事故发生后及时有效救援原则，提出应急救援组织、职责和人员的安排3应急救援器材、设备、物资的准备4发生爆破事故后，启动应急组织机构的工作程序5防止事故扩大措施。以减少与之有关的伤害和不利环境影响,爆破事故的预防与处理,事故应急救援的基本任务1.立即组织营救受害人员，抢救受害人员是应急救援的首要任务2.迅速控制事态，并对事故造成的危害进行检测、监测，测定事故的危害区域、危害性质及危害程度3.消除危害后果，做好现场恢复4.查清事故原因，评估危害程度,爆破事故的预防与处理,爆破安全总结与分析分析施工中的不安全因素或隐患，提出改进意见；对照监测报告和爆后安全调查，分析各种有害效应的危害程度及保护物的安全状况；如实反映出现的事故、处理方法及处理结果；安全工作的经验和教训。爆破总结应包括：施工概况、爆破效果及安全分析，提出施工中的不安全因素和隐患以及防范办法，提出改善施工工艺的措施；设计方案、参数评述。提出改进设计的意见；经验和教训。,题库33页熟练掌握第49、50题）（题库76页高级第51题）,综合题（题库15页基础第72 题）（题库18页基础第90、96题）（题库31页熟练掌握第44题）（题库67页高级第31 题）,