爆破时,必然产生爆破地震、空气冲击波、碎石飞散及有害气体,因此,爆破设计时必须确定爆破危害范围,并确定爆点到附近人员、设备、建筑物及井巷等的安全,这一段距离就称为爆破安全距离。我们如何控制好这段距离就显的尤为重要。
为保证爆破安全,爆破地点与人员或其他应保护对象之间必须保持最短的相隔长度。爆破有害效应随距离的增加有规律地衰减,用距离作为安全尺度可限定爆破有害效应在允许限度之内。中国《爆破安全规程》规定了爆破地震安全距离,个别飞散物安全距离,以及爆炸冲击波的安全距离。[1]
根据各类建(构)筑物的安全振动速度和允许炸药量确定。安全振动速度是被保护对象受到该速度90%~95%的爆破地震作用不产生任何破坏的振动速度峰值。满足安全振动速度要求的炸药量是允许炸药量。中国建(构)筑物的安全振动速度是:民居土窑洞、土坯房、毛石房屋1cm/s,一般砖房、非抗震大型砌块建筑物2~3cm/s,钢筋混凝土框架房屋5cm/s,水工隧洞10cm/s,交通隧洞15cm/s,矿山围岩不稳定但有良好支护的巷道10cm/s,围岩中等稳定有良好支护的巷道20cm/s,围岩稳定无支护的巷道30cm/s。露天矿山边坡安全振动速度尚无统一规定,中国一些研究单位提供的数据可供参考;稳定边坡为35~42cm/s,较稳定边坡28~35cm/s,欠稳定边坡22~30cm/s。根据安全振动速度,按下式计算安全距离:
式中R为安全距离,m;Q为允许最大段药量,kg;v为安全振动速度,cm/s;K和α分别为系数和指数,由测震数据回归分析求得,预测时可参照表1选取。
在重要建(构)筑物附近进行爆破时,需要进行爆破地震效应的专门试验研究或接受专家指导,以确保安全。当房屋群落中各类房屋的安全振动速度不同时,按照抗震能力较差的来计算安全距离,或进行加固或部分搬迁。当爆源至保护对象的距离小于安全距离,采取降震技术措施,有可能使振动速度不超过安全限值。
主要根据高速摄影观测数据和统计资料确定。个别飞散物一般指飞石。中国《爆破安全规程》规定,除抛掷爆破外,露天矿土岩爆破时个别飞散物对人员的安全距离不小于表2中的规定。抛掷爆破时,个别飞散物对人员的安全距离由设计确定,并经总工程师批准。对设备和建筑物的飞散物安全距离,由设计确定。每个矿山有经验的爆破工程师对本矿山的飞石安全距离根据规程的要求, 作出了更加明细的规定。然而影响飞石飞落较远的偶然性因素很多,个别飞石距离超过安全距离甚远的可能性是存在的,因此,爆破时虽在安全范围之内,人员也有必要进入掩体避炮。
表1 中国11个矿山峒室和深孔爆破的K、α值
矿山名称 | 爆破条件和方式 | K | α |
德兴铜矿 | 千枚岩, 20t加强松动峒室爆破 | 158 | 1.93 |
德兴铜矿 | 千枚岩, 534t加强松动峒室爆破 | 82.5 | 1.32 |
南尖铁矿 | 基岩,二段微差松动峒室爆破,药 量3470t和5880t |
76 | 1.39 |
南尖铁矿 | 土层,二段微差松动峒室爆破,药 量3470t和5880t |
206 | 1.81 |
峨口铁矿 | 云母石英片岩,111~178t加强松 动和松动峒室爆破 |
152.7 | 1.56 |
厂坝铅锌矿 | 结晶灰岩, 二段微差松动峒室爆 破, 条形药包26t和17t |
65.5 | 1.63 |
南芬铁矿 | 铁矿, 角闪岩,φ310~250mm深 孔微差爆破 |
293 | 1.79 |
南芬铁矿 | 铁矿, 溜井降段深孔φ310mm微 差井下测震 |
180 | 1.67 |
德兴铜矿 | 花岗岩,段高15m,φ250mm深孔 微差爆破 |
241 | 2.2 |
金川露天矿 | 混合岩, φ200mm深孔单排齐发 爆破露天测点 |
169 | 1.7 |
金川露天矿 | 混合岩, φ200mm深孔单排齐发 爆破井下测点 |
70.8 | 1.64 |
大冶铁矿 | 闪长岩,φ250~310mm深孔微差 爆破 |
207 | 1.61 |
大孤山铁矿 | 赤铁矿、千山岩,φ250mm深孔微 差爆破 |
374 | 1.8 |
大连石灰石矿 | 石灰岩、 深孔微差爆破 | 340 | 1.8 |
北台露天矿 | 花岗岩、角闪岩,φ200mm深孔微 差爆破 |
300 | 1.92 |
山铝沣水矿 | 砂岩, φ100mm深孔微差爆破 | 355 | 1.87 |
表2 露天土岩爆破(抛掷爆破除外)时,个别飞散物对人员的安全距离
爆破类型和方法 | 个别飞石的最小安全距离/m |
破碎大块岩矿 | |
裸露药包爆破法 浅眼爆破法 |
400 300 |
浅眼爆破 | 200 (复杂地质条件下或未形成台阶 工作面时不小于300) |
浅眼药壶爆破 蛇穴爆破 深孔爆破 深孔药壶爆破 浅眼眼底扩壶 深孔孔底扩壶 峒室爆破 |
300 300 按设计, 但不小于200 按设计, 但不小于300 50 50 按设计, 但不小于300 |
矿山名称 | 爆破条件和方式 | K | α |
德兴铜矿 | 千枚岩, 20t加强松动峒室爆破 | 158 | 1.93 |
德兴铜矿 | 千枚岩, 534t加强松动峒室爆破 | 82.5 | 1.32 |
南尖铁矿 | 基岩,二段微差松动峒室爆破,药 量3470t和5880t |
76 | 1.39 |
南尖铁矿 | 土层,二段微差松动峒室爆破,药 量3470t和5880t |
206 | 1.81 |
峨口铁矿 | 云母石英片岩,111~178t加强松 动和松动峒室爆破 |
152.7 | 1.56 |
厂坝铅锌矿 | 结晶灰岩, 二段微差松动峒室爆 破, 条形药包26t和17t |
65.5 | 1.63 |
南芬铁矿 | 铁矿, 角闪岩,φ310~250mm深 孔微差爆破 |
293 | 1.79 |
南芬铁矿 | 铁矿, 溜井降段深孔φ310mm微 差井下测震 |
180 | 1.67 |
德兴铜矿 | 花岗岩,段高15m,φ250mm深孔 微差爆破 |
241 | 2.2 |
金川露天矿 | 混合岩, φ200mm深孔单排齐发 爆破露天测点 |
169 | 1.7 |
金川露天矿 | 混合岩, φ200mm深孔单排齐发 爆破井下测点 |
70.8 | 1.64 |
大冶铁矿 | 闪长岩,φ250~310mm深孔微差 爆破 |
207 | 1.61 |
大孤山铁矿 | 赤铁矿、千山岩,φ250mm深孔微 差爆破 |
374 | 1.8 |
大连石灰石矿 | 石灰岩、 深孔微差爆破 | 340 | 1.8 |
北台露天矿 | 花岗岩、角闪岩,φ200mm深孔微 差爆破 |
300 | 1.92 |
山铝沣水矿 | 砂岩, φ100mm深孔微差爆破 | 355 | 1.87 |