浅谈爆破飞石安全事故的偶然性

爆破是一项危险性的工作，又是一项人为控制的生产手段。在大量的露天爆破事故中，爆破飞石事故的频率最高，占有相当高的比例。同时，爆破飞石事故也是最难预测与控制的爆破危害效应，给爆破环境与人员安全造成严重危害。在众多的爆破飞石事故中不泛包含某些不太为人们所了解的偶然因素。当两个以上偶然因素联系在一起并导致安全事故发生时，将这种联系称为事故链。该文结合有关工程案例，从自然、技术、人为三个方面分析了产生爆破飞石的机理、引发事故的成因及相关偶然因素的内在联系，提出了偶然因素事故链模型的分析方法。在国内首次提

出爆轰产物气体的高压喷射效应、炸药爆轰的聚能效应及爆破人员的心理素质等偶然因素对引发爆破飞石安全事故的影响，并对事故的偶然性与预防进行了初步的探讨。

1产生爆破飞石的机理

根据现代爆破理论[1[2]]，炸药的爆炸过程是爆轰波在炸药中的高速传播，对于工业炸药的爆速可达2500至7000m/s。其前阵面是带冲击波的化学反映区，具有很高的温度梯度与压力梯度。当炸药在岩体内起爆后，爆轰冲击波首先作

用于周围岩石，使近区岩石激烈振动、破裂、变形后衰减为岩石应力波。紧随其后的高温高压爆轰产物气体的膨胀作功，挤压已被破裂岩石作径向位移，进一步加剧岩石的破碎，并使破碎岩体向自由面方向隆起，产生鼓包运动及随后的岩石抛掷。其剩余能量又转化为空气冲击波。

由于上述爆破机理非常复杂，目前已被确认的影响因素至少在30种以上。这些因素可归类为岩石参数、炸药参数与装药参数。

岩石参数包括岩石密度，抗压、抗拉、抗剪强度，弹性摸量、剪切模量、泊桑比及层理、节理走向，发育程度与软弱夹层，地形特征等。

炸药参数包括密度、爆速、爆压、爆热、猛度及化学组成、质量稳定性与抗水性能等

装药参数是根据岩石参数、炸药参数与工程目的确定的技术参数，包括爆破作用指数、单位装药量、最小抵抗线、堵塞长度、装药量、装药结构及药包间距、排距与起爆的顺序、间隔与网路等。

根据爆破漏斗理论，上述众多参数之间的最本质联系就是装药量与最小抵抗线的平衡。当装药量过大或爆破抵抗线过小，就可使被抛起的岩石获得过大的能量与初速，使爆破漏斗内的岩石碎块飞射出预侧的范围，造成爆破飞石的安全事故对装药过程中因各种原因发生意外的提前爆炸的早爆事故，由于是在仍未达到装药量与抵抗线平衡时爆炸，往往会产生大量飞石与强大的空气冲击波，对爆破作业人员与周围环境、人员造成重大伤害。

因起爆故障造成的拒爆，是在后继作业开始后突然爆炸。由于已爆药包破坏了拒爆药包抵抗线的平衡，也往往会产生大量飞石与强大的空气冲击波等危害效应。

爆破飞石的安全事故包括大量飞石事故与个别飞石事故。

2引发飞石事故的成因及偶然因素

引发爆破飞石安全事故的成因可归纳为以下三方面的因素。

设计因数。设计时地质资料不祥或对岩石参数认识不足，就可造成设计参数的不合理。如炸药选择不当、最小抵抗线过小、单位装药量过大、药包分布不均、堵塞长度不够及起爆顺序与间隔不合理，均可引发爆破飞石安全事故。

施工因数。施工精度偏差的影响：当钻孔方向、间距、排距及药包位置、堵塞长度、起爆间隔与安全警戒距离的偏差超过设计要求或爆破安全规范规定，设计又不作调整时，就可引发爆破飞石事故。

施工质量的影响：当装药与堵塞的密实度、起爆网路的可靠度及有关安全措施达不到设计质量要求与爆破安全规范规定时，也是引发爆破飞石安全事故的重要原因。

偶然因素。岩石参数的不确定性及炸药爆炸与岩石破碎机理的复杂性，决定了影响爆破飞石事故的偶然因素的存在。该文将那些不易发现或不太为工程技术人员所了解、熟悉、重视的影响因素称为偶然因素。这些因素包括自然因素、技术参数与人为因素三种。

自然偶然因素：主要是指隐蔽的地质地形异常。如起爆前未发现的岩层原始裂缝、孔隙、溶洞、软弱夹层及前次爆破造成的破裂等，同时也包括刮风、下雨、雷击等天气突变的影响因素。

技术偶然因素。技术偶然因素是指当前技术水平还不能预见或难以控制的影响因素，如爆破器材的质量、性能异变、爆轰产物射流的聚能效应与喷射效应。

爆破器材质量、性能异变。爆破器材的质量、性能的稳定性受运输、存放、使用的环境影响。在某些爆破事故中也不泛有爆破材料质量、性能发生异变的影响。

聚能效应[2]；装药一端带有的空穴（聚能穴）或沿装药轴线带有的长条凹槽（聚能槽），在炸药起爆后，可将爆轰产物气体射流聚集于空穴或凹槽开口方向，大大增强在这个方向上的爆破局部作用。这种高温高压爆轰产物射流经叠加后其头部速度可超过第二宇宙速度（11.2Km/S）[2]。在某些爆破个别飞石事故中不能排除这种聚能效应的存在。例如，在装药现场，当直径小于炮孔的炮杆端部被磨圆后，容易在捣实炸药时在药柱上端形成凹穴，当炮工为省力、节约堵塞炮泥（一般是事先准备好的潮湿泥条）或为防止炸药受潮，将炸药包装纸揉成纸团塞进炮孔内作堵塞，就有可能在药柱上端形成聚能穴，引发个别飞石事故。如图1所示。

在深孔装药采用条装药包散装时，若破碎不充分，未破碎药条斜搁在起爆体上方也有可能形成聚能穴，如图2所示。

喷射效应：炸药起爆后，爆轰产物气体在岩体中快速扩胀作功，挤压破碎岩石作径向位移，向自由面方向隆起，形成鼓包。在短暂的“鼓包”体内，仍保持着高温高压的爆轰产物管的安全电流（5mA）的可能较小。若电雷管导线未闭合则因钻机线路破损漏电产生的地面杂散电流引爆雷管的可能较大。引发该事故的偶然因素及事故链模型如图3所示。

意外的拒炮事故。2008年10月某大型露天矿山实施3.0吨深孔爆破时引爆10个月前5500t炸药硐室大爆破的残存炸药，造成的满天飞石波及半径850m，引发地震2.4级（相当百吨炸药级），死亡16人，受伤53人，其中重伤12人。

10个月前大爆破时利用的28个独立硐室中有两个为230摄氏度高温的小型硐室。为了避免炸药被高温引爆，自制了铵油钝感炸药。同时为了防止导爆管被高温烧断，设计了复式双保险起爆网络，即同时用电爆网络与塑料导爆管网络将各个硐室药包相连接。有专家认为炸药之所以残存是钝感炸药点着了没爆或压根就没有点着。通常在硐室內，是由雷管引爆起爆体炸药，再由起爆体引爆钝感炸药。因此在硐室內爆炸了一部分或大部分炸药再残存一部分炸药的可能性很小。其次，10个月后的深孔装药的询爆作用或冲击波作用也很难引爆钝感铵油炸药。因此，可以认定导爆管被高温烧断、电爆网络的塑料外皮被高温熔化，造成短路而拒爆。另外，高温硐室拒爆药包内的雷管起爆体也很难在230oC高温下深藏10个月，因此最大的可能是临近高温硐室的非高温硐室药包的起爆网路被高温破坏造成了拒爆，在10个月后被深孔爆破引爆。

根据事故偶然性分析，爆破单位的侥幸心理应是造成该事故的重要原因之一。爆破单位面对第一次遇到的高温硐室爆破（又是5500吨级的特大爆破），凭上千次硐室爆破经验，盲目自信，对钝感炸药与起爆网路未作耐高温可靠性模拟试验，再加上在起爆后只凭肉眼观察，没有用先进设备进行炸药拒爆检查。当这些偶然因素形成了事故链，如图4所示，该事故的引发就成了必然。

地质异常引发的事故。某爆破作业队长因对工程会议上的评比不满，于当天下午带情绪上岗，带领4个炮工装药。其中5个深孔孔口地面岩渣较少未引起注意，仍按正常情况装药。起爆后产生满天飞石，飞石最远距离达250m，造成死亡1人，轻伤2人的安全事故。

造成事故的直接原因是未发现5个深孔的基岩覆土层比其他炮孔厚（约2.5至3.0m），对装药量未作调整，造成药柱超高2.5m，填塞缺少2.5m的爆破飞石事故。其中1块3.5Kg石块飞射到上百米高空落到60m开外处的推土机驾驶室，击穿了顶蓬。刚巧，躲在推土机驾驶室内的两名工人之一就是该事故的受害者。引发该事故的偶然因素及事故链模型如图5所示。

爆轰喷射事故。某采石场塘口，两个炮眼，相距6.6米，离采石场地面高10.95米，为石灰石岩层，坚固系数f=10～13，层理与节理发育一般，垂直深度均为2.5m，装药量均为Q=1.95Kg，最小抵抗线均为W=1.0m，孔口填塞均为0.55米。在同一分钟内先后起爆，产生大量飞石，散落在数十米范围之内，最远距离也不到100米，唯独一块重量为3.6公斤的飞石飞射200余米击人死亡。

该装药量偏大、孔口填塞长度不够，同时不能排除前一次爆破时造成的自由面的某一裂隙较一般裂隙深入后爆岩体，在该炮眼炸药爆炸时产生了爆轰产物气体的喷射效应。引发该事故的偶然因素事故链模型如图6所示。

炸药聚能效应事故。某建筑工地对大块岩石进行二次爆破时，炮工因琐事争吵，带着情绪上岗，共装51个炮眼，平均每眼装药0.075Kg，火雷管导火线起爆。下午5时起爆时，大部碎块散落在30m以内，少量在50m以内，唯独一块0.3Kg的岩石飞射191m击中路过的下班工人头部当场死亡。引发该事故的偶然因素事故链模型如图7所示。

4偶然性安全事故的预防

从上述爆破事故案例及其偶然因素事故链模型可以看出，爆破飞石安全事故的偶然因素普遍存在。预防爆破飞石偶然性事故的根本途径是消除偶然因素事故链。在当前，应加强以下三个方面的预防工作。

健全爆破安全保障机制。我国有关爆破安全保障的法规与制度十分健全，但往往受各种经济利益冲击，得不到全面有效的贯彻执行。有许多强制性标准是由很多血的教训换来的也得不到落实，不少安全事故多是与违规违章作业形成事故链造成。对那些可以避免的违规违章事故的责任人应加大法律制裁力度。

加强爆破过程的监管。加强爆破过程监管，对钻孔、装药过程要实行监理傍站制，如发生异常情况要作好详尽记录，及时报告给爆破技术负责人，作出合理的装药调整，消除有关偶然因素事故链。

加强心理素质培育。加强员工心理素质培育，提高员工心理适应能力、心理承受能力的工作应列入企业管理的重要内容，并为员工创造宽松的工作环境。在日常工作中应提高人性化管理