爆破有害效应控制方法与工程应用

爆破有害效应控制方法与工程应用摘要：文中叙述了目前国内外关于爆破有害效应控制的主要测试方法、手段，主要从爆破冲击波、爆破地震效应、爆破地震波、个别飞散物、爆生有毒气体、粉尘的控制角度，探讨了爆破有害效应的控制措施，并通过工程实践，验证了爆破有害效应的控制措施的实用性。关键词：爆破冲击波爆破地震效应爆破地震波爆破飞散物控制措施一、引言爆破法是采矿、铁路、公路、水利等工程领域中开挖的主要方法，在一定时间是无法替代的。虽然高效、快速、安全和经济的爆破技术方法取得了突飞猛进的发展,且日趋成熟,但是爆破作业仍潜在的诸多不安全因素，会导致安全事故和爆破有害效应，影响爆区周边人员及财产安全，甚至影响矿山安全，引发滑坡、坍塌等地质灾害，引起瓦斯和粉尘的爆炸。因此爆破地震效应、爆破振动、爆破冲击波、个别飞散物及有毒气体等有害效应的控制设计已成为爆破技术设计的重点。为全面贯彻落实新国家方针政策，加强矿业领域生态文明建设，加快矿业转型和绿色发展，落实绿色矿山建设，这就要求在矿山企业在硬件方面投入的同时，要加强软件方面的投入，尤其在深孔爆破开采过程中，利用新技术、新方法、监测的技术方法，控制爆破有害效应，实现绿色爆破，提高经济社会效益。本文结合我公司矿山爆破施工的工程实践，分析爆破有害效应的控制技术方法。二、爆破有害效应控制技术2.1爆破地震效应的控制炸药在岩石中爆炸时产生强烈的冲击波和应力波，随着传播距离的增加，逐渐衰减为地震波。地震波虽然不能使岩石破坏，但它会引起岩石的强烈弹性震动，从而使爆区周围建筑物出现破坏甚至倒塌现象，矿山边坡滑动。国内外普遍采用速度或加速度作为爆破震动安全判据，但是考虑到地震加速度最大值主要反映高频成分的震动，结合决定结构震动反应和岩土工程震动反应与破坏的震动载荷的因素，取爆破震动的振动速度特征参数作为爆破震动安全判据是合理的。美国矿业局(usMBE)和露天矿复垦管理处(osMRE)的标准给出了振动频率与建(构)筑物质点安全振动速度间的关系曲线；德国DIN4150标准中将建(构)筑物分成了3个类别，综合考虑了爆破引起质点振动的最大振速和地震波的频率的影响；芬兰、瑞典的标准与此类似；中国《爆破安全规程》提出了爆破对建筑物和构筑物的爆破震动安全标准判断可采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主频率的对应关系，以主振频率的频段确定相应的振动速度，并考虑了延时间隔的影响。2.1.1爆破地震波测试系统我国对爆破地震效应的观测已基本形成了自己的观测系统和手段，在爆破监测技术方面已取得了较大的进步，研制出了一些便捷、简单、测试数据可靠的测震仪器，并且在数据处理软件方面也有了更大的改进，能将爆破数据精确分析，从而通过控制装药量、控制爆速以达到控制爆破地震效应的目的。数字测震系统可以进行分散测量，便于野外作业，所记录的数字化波形可以通过计算机上相应的软件系统进行分析，所以应用越来越广。常用的国产爆破震动厕试仪器有：中爆数字CBSD-VM-M01，中科测控TC-4850N，托普测控NUBOX-8016等。2.1.2爆破地震效应的控制措施(l)控制爆源强度，严格控制最大一段的起爆药量。爆破震动强度和一次齐爆的药量有密切的关系，但也不能盲目追求降低装药量，如抛掷爆破与松动爆破相比，前者振速平均降低5%-20%。(2)减震沟、减震孔、预裂缝的减震。在爆区四周挖宽0.8-1.0m、深度不小于爆区开挖底部的减震沟，阻隔爆破产生的地震波向外延伸，以减弱振动；在爆源和被保护目标物之间采用预裂爆破，先爆出一条预裂缝，也会起到较好的减震作用；也可以钻一排或两排不装药的空孔-减震孔(孔距要小)，亦能起到良好的减震效果。(3)采用微差爆破技术减震。在总的装药量相同的条件下，与齐发爆破相比，微差爆破的振速可降低30%-60%，降低程度视间隔时间、延发段数、爆破类型和爆破条件的不同而有所差异。延期起爆间隔时间应满足各段爆破所形成的地震波主震相互不叠加的要求，最佳间隔时间在满足爆破效果的前提下，对减震一般是越大越好。(4)选用适当的装药结构，采用分散装药形式。工程实践中能较好地降低爆破震动的几种装药结构有：不藕合装药，在大爆破中采用铜室条形药包，空气间隔装药，底为空气垫层的装药结构。在保证填塞长度和质量要求的前提下，采用分散装药比集中装药更能降低地震效应。(5)利用有利的地形形成天然减震沟。在爆破地震波传播过程中遇到的诸如小河沟、地面沟渠、深沟、断层等都有减震效果。会产生硫化物。有毒气体的产生主要与炸药的氧平衡、反应完全程度、周围介质有关。控制措施主要有：(l)合理选择炸药。选用零氧平衡或近似零氧平衡的炸药。如爆破1kg粒状三硝基甲苯向大气中排放有毒气体240L，而1kg粒状硝酸铵则产生140L有毒气体，使用乳化炸药最少，只有45-50kg。(2)选用低能炸药和正确选择炸药单耗来减少过度粉碎区。过度粉碎区是粉尘的主要来源，缩小药包直径也是很好的防尘措施。(3)挤压爆破技术和采用具有高锁固能力的炮孔封泥也可以降低有毒气体的排出。合理选择炮孔装药结构、起爆地点、起爆方向是有效的降低粉尘和有毒气体的方法。(4)采用水封爆破。在爆破时产生水雾，水雾在高温、高压条件下与一氧化碳反应生成二氧化碳和氢气，可以有效地降低炮烟中的一氧化碳浓度。(5)炸药的成分对爆后有毒气体的成分有着直接的影响。对于这方面的实验很复杂，实验条件不同，同一种炸药爆炸后生成的有毒气体也不同。积极开发新的产生有毒气体少的爆破炸药有待进一步研究。(6)具有广阔前景的用于爆破过程抑制尘气的方法是洒水法。在爆破前，通过平行于爆区工作线布置的许多聚乙烯软管把水洒在爆区上，每立方米爆破矿岩用管长度0.3m，可以降低尘气云上升高度和粉尘、有毒气体浓度。(7)在爆破完成时以与尘气云运动相反方向往爆区内喷洒气水混合物来抑制粉尘和有毒气体的产生。3工程应用案例我公司露天矿山施工过程中，爆破总装药量：960公斤（共23孔，共用110发非电导爆管雷管），最大单孔药量42kg，孔深11m，钻孔直径90mm，孔网参数4*3。本工程通过加强堵塞，覆盖防护防止飞石措施，通过控制爆破规模及单响药量，微差爆破技术控制爆破振动，爆破后基本无个别飞石，爆破振动通过测振仪监测结果如下：表1爆破振动监测结果检测点仪器编号方向最大质点振动速度（cm/s）峰值时刻（s）主振频率（HZ）振动持续时间（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图1典型爆破振动波形图爆破振动检测结果显示，各测点处所测得的爆破振动速度符合《爆破安全规程》的规定，满足构筑物的安全要求。4结论只有坚持“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，采用切实有效的方法控制爆破有害效应，结合最新的监测技术，不断的总结控制爆破有害效应的经验，完善爆破理论，使爆破灾害大大减少，实现企业的社会经济效益的全面发展。控制爆破地震效应、爆破冲击波、爆破个别飞散物、爆生有毒气体领域取得成绩的同时，需要解决的问题仍然存在，譬如新型炸药的研发，新技术的推广应用，还需要广大的爆破工作者继续努力。参考文献：[1]陈士海，逢焕东.爆破灾害预测与控制[M].北京:煤炭工业出版社，2005.[2]霍永基.建筑结构爆破震动效应及安全分析研究爆破，2003,20(1):l~6.[3]李彬峰.爆破振动的分析方法及测试仪器系统探讨[J].爆破,2003,20(l