露天礦爆破的安全距離

摘 要：露天礦生產常用爆破造成負面影響的主要因素 ，結合爆破理論，計算出重要因素的 影響范圍，并對照國家相關標準，進行了驗證，對保證礦山的爆破安全，有一定的參考意義。

關鍵詞：深孔爆破；地震波：空氣沖擊波；個別飛石；危險半徑；炸藥氧平衡

露天礦爆破一般來講主要包括4種形式，即深孔大爆破、淺孔拉底爆破、覆土爆破以及邊坡處理特種爆破。從安全角度來講，這幾種爆破并非裝藥量越大，危險性就越大，而是要根據爆破所能產生的個別飛石遠近、爆堆移動距離、傷害性沖擊波范圍來具體確定危險半徑的。露天礦為了生產，必須要進行爆破，而爆破時必須要把危險區域內的人員和設備撤離出去，爆破后人員設備還要返回到作業崗位。因而爆破勢必會造成采場局部或整個采場短時間的停產影響。危險半徑小，恢復生產快一些；危險半徑大，恢復生產慢一些。因而，合理劃定危險半徑，既能保證人員設備避免爆破傷害，又能盡快恢復生產，對露天礦爆破而言，特別對采掘到深部，空間狹小的礦山，顯得非常重要。

1 露天礦爆破危害簡析

一般情況下，露天礦的4種生產爆破，以深孔大爆破運用最多，覆土爆破次之，拉底爆破再次，邊坡處理特種爆破使用頻率最少。在實際生產中，有的露天礦存在大爆破質量問題，導致覆土爆破和拉底爆破使用頻率大于深孔大爆破的使用頻率，不足為怪。

4種爆破中，相對而言，深孔爆破的一次裝藥量大，爆破規模也大，產生的爆破地震波最大，爆破飛石多，但散逸距離較小，飛石易于控制，爆破釋放的氣體最多，傷害性空氣沖擊波范圍較小。因而，深孔爆破的警戒范圍劃定中，應重點考慮地震波和飛石的影響。爆破釋放的有毒有害氣體問題，由于現今使用的炸藥的氧平衡基本都能達到零氧平衡 ，甚至偏于正氧平衡，加之露天爆破，釋放空間大，達不到對人有大的傷害程度。

覆土爆破的空氣沖擊波最大，地震波最小，個別 飛石細小但不易控制，在爆破的警戒范圍劃定中，應重點考慮沖擊波和飛石對周圍環境的傷害。

拉底爆破的空氣沖擊波和地震波都比較小，但由于拉底部位的巖石破碎度裂隙度難以探明，因而其飛石最難控制，在爆破的警戒范圍劃定中，應重點考慮、飛石對周圍環的破壞。

邊坡處理爆破屬于特種爆破，由于爆破位置位于高灶，一般來講，飛石散布范圍較廣，警戒范圍要針對具體情況進行設計，無一般規律。

2  確定爆破危險半徑的理論依據

2.1 爆破地震安全距離的確定爆破地震主要影響爆區附近的建筑物、邊坡、地下井巷的安全，安全距離取決于建筑物構筑物的抗震能力和同時起爆的炸藥量的大小，經驗公式如下：

式中：R ---危險半徑，m;

K、α---與介質、場地條件有關的常數，由試驗確定：

v---建筑物、構筑物的安全振動速度 ，cm/s;

Q---同時起爆的炸藥量，kg

 2. 2 爆破沖擊波安全距離的確定

露天爆破的空氣沖擊波與炸藥的爆破方式緊密相關，深孔爆破安全距離可根據以下公式確定：

式中：R---空氣沖擊波的安全距離，m ;

K、α---與介質、場地條件有關的常數，由試驗確定：

Q---最大段起爆炸藥量，kg;

P---導致建筑物、構筑物、人受傷的超壓 ，kPa。

裸露藥包覆土爆破的空氣沖擊波，因距離較遠， 對建、構筑物的影響一般達不到破壞的程度，但對人員會造成傷害，安全距離有經驗公式：

式中： R---空氣沖擊波的安全距離，m;

Q---次起爆的炸藥量 ，kg

2. 3 爆破飛石的安全距離爆破飛石的安全距離與爆破方式、炸藥種類、礦巖性質等多個因素相關，單個藥包的飛石安全距離 可參照如下經驗公式：

式中：R---飛石的安全距離，m

K---與地形、風向、巖石特征及地質條件有關的系數；

n---藥包的爆破作用指數：

W---藥包的最小抵抗線，m。

3 露天礦爆破安全距離的確定

露天礦的4種生產爆破，都會產生一些負面作用，地震波、飛石、爆破沖擊波、噪聲等，爆破安全距離的確定，取決于影響最大的因素，設定的危險半 徑，應將所有的能產生人身、設備傷害的因素包括其中。下面假想一個巖性中硬的鐵礦，計算其危險半徑。

3.1 深孔爆破的安全距離確定

由于爆破技術的進步，目前國內逐孔起爆技術的成功運用，一般單段起爆藥量小于lt，按磚石結構的建筑物的抗震能力，依據公式(1）計算為120m左右，而實際中，建筑物大都距爆區500m之外，爆破地震波的危害可列為次要因素。同時爆破由于炮孔堵塞的作用，使得傷害性沖擊波的范圍大大降低，也可列為次要因素，因而主要影響因素為飛石，依據公式（4 )

式中 K---中硬礦巖，取 1. 3;

n---爆破作用指數，取 1. O;

W---最小抵抗線，一般為 8 m。

實踐證明，在很多露天礦的深孔爆破中，有的將危險半徑劃定為200 m，有的定為250m ,350m不等，都有成功的例子。根據《中華人民共和國爆破安全規程》［3］ ，深孔爆破危險半徑不小于200m的規定，上述公式（1）、（2）、（3）、（4）的計算結果，都能符合。

3. 2 覆土爆破的安全距離露天礦覆土爆破的安全距離，要重點考慮空氣沖擊波及飛石的影響，飛石之所以難以控制，主要原因在于爆破的自由面多，炸藥直接接觸需破碎的介質，介質性質不同，危險半徑不同，難循規律，因而國家規定，覆土爆破個別飛石對人員的安全距離為400 m。空氣沖擊波的大小，根據公式（3):

式中：R---安全距離，m;

Q---藥包質量，取5kg

依據安全距離取大值的原則，覆土爆破的安全距離應大于400 m。

3. 3 拉底爆破的安全距離 拉底爆破屬于淺孔爆破 ，最大的危險因素來自于個別飛石，根據公式（4）計算：

R  = 20 ? K ? n2  ? W = 325 m

式中：R--- 安全距離，m;

K---中硬礦巖，取1.3;

n---加強拋擲爆破，爆破作用指數，取2.5 ;

W---最小抵抗線，一般為2m。

文獻［3］規定淺孔爆破法的安全距離不應小于300 m，一般情況下，取350m即可。

露天礦爆破是指利用炸藥的爆炸能量對礦巖做功, 以達到工程預定目標的作業。露天礦爆破主要包括中深孔、淺孔和二次爆破等。爆破時對爆區附近的保護對象將產生有害影響,如爆破引起的震動、沖擊波、個別分散物等, 這就需要在設計和生產中確定一個合理的安全允許距離,以保證露天礦爆破作業時人員和建筑物的安全。

4  露天礦爆破作業的危險因素

危險因素主要有爆破引起的震動、爆破沖擊波、爆破中的個別飛石以及爆破對邊破穩定性的影響等。通常情況下露天深孔爆破的空氣沖擊波影響范圍小,且隨距離的增大衰減速度比較快,不會對人員及周圍的建筑物產生危害。因此,露天深孔爆破的主要危害是爆破震動和飛石。

5  露天礦爆破作業安全允許距離的確定

露天礦爆破作業安全允許距離是指爆炸源與人員和其它被保護對象之間的安全距離,通常應按爆破地震波、 沖擊波和爆破中的個別飛石等因素的影 響范圍進行分別核定,取其最大值。同時還應考慮爆破可能誘發的滑坡、滾石、爆堆滑移等次生有害影響范圍,適當擴大安全允許距離或針對具體情況劃定危險區。

6  爆破地震波的影響范圍

露天礦爆破通常采用多排孔微差爆破,影響爆破震動安全允許距離的因素主要取決于最大單段裝藥量。一般爆破震動安全允許距離可按式(1)計算:

對于中深孔爆破,主振頻在10～60Hz范圍內時:一般磚房 可選取2.7～3.0 cm/s , 礦山工業場地綜合辦公樓及粗破車間等采用鋼筋混凝土框架結構的設施可取4.2～5.0 cm/s ,其它結構參數可參照GB6722-2003《爆破安全規程》 的有關參數選;kα——— 與爆破地形、 地質條件有關的系數和衰減指數,對于不同的巖性可根據表1選取。

如某采礦工程,設計的最大單段裝藥量2.8t,該礦礦巖堅硬,可選k =120 ,α取1.5 ,經計算,該礦區爆破震動安全允許距離:一般民(磚)房186 m、鋼筋混凝土框架結 構類建筑物136m。計算結果表明:

最大單段裝藥量限定在2.8t以下進行中深孔爆破作業時,在距離爆源186m以外的地震波對建筑物的影響可滿足安全要,而設計的爆破安 全距離是200m ,可以滿足安全允許距離。在距離民房186 m的范圍內不得進行最大 單段裝藥量>2.8 t的深孔微差爆破,以確保民房及礦山各建筑物不受爆破地震波的影響 。

另外,在特殊建筑物附近或爆破條件復雜地區進行爆破時,應進行必要的爆破震動監測或專門試驗,以確保被保護對象安全。

7   爆破地震波對采場邊幫的影響

爆破作業對露天礦邊幫會產生一定的影響,其影響范圍的確定通常是在對露天礦邊幫調查的基礎上,將邊幫地段劃分穩定級別,根據其級別和巖石性質、 邊幫的允許振動速度,確定對邊幫的影響范圍。邊幫安全允許的質點振動速度見表2。

8    爆破安全措施

為防止露天礦山爆破飛石、地震波和沖擊波對人員的傷害和對地表建筑物的影響,礦山應嚴格按照GB6722-2003 《爆破安全規程》的有關要求進行露天爆破作業,以降低事故發生率:

———在爆破作業場所巖體有邊坡滑落危險;爆破可能危及建筑物、公共設施或人員安全而無有效防護設施;危險區邊界未設警戒;雷電、暴雨雪來臨 ;大霧天氣能見度不超過100 m時,應停止爆破作業,人員應撤離到安全地點。

———每次爆破應準確計算藥量和安全距離;做好爆破警戒工作,人員要到避炮棚或撤離到安全設施中;在危險區邊界應設明顯標志。

———爆破及執行警戒任務的人員必須持證上崗,熟識各種警戒標志和信號,各類信號均應使爆破警戒區域及附近人員能清楚聽到或看到,在解除信號之前崗哨不得撤離,破警戒范圍內。

9    結束語

爆破安全對礦山生產能否正常進行，至關重要。影響爆破安全的因素多而且雜，以上就一般的爆破情況，劃定了較為理想狀態下的安全半徑，在實際生產中，應考慮爆破器材、地質、地形、礦巖性質的特殊性、爆破設計及施工質量等因素 ，因地制宜，才能科 學地劃定爆破安全距離，確保爆破安全。

露

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礦

爆

破

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程

課

程

論

文