露天礦爆破的安全距離

摘 要：露天礦生產(chǎn)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(guān)標準，進(jìn)行了驗證，對保證礦山的爆破安全，有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：深孔爆破；地震波：空氣沖擊波；個(gè)別飛石；危險半徑；炸藥氧平衡

露天礦爆破一般來(lái)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(lái)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(chǎn)生的個(gè)別飛石遠近、爆堆移動(dòng)距離、傷害性沖擊波范圍來(lái)具體確定危險半徑的。露天礦為了生產(chǎn)，必須要進(jìn)行爆破，而爆破時(shí)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(yè)崗位。因而爆破勢必會(huì )造成采場(chǎng)局部或整個(gè)采場(chǎng)短時(shí)間的停產(chǎn)影響。危險半徑小，恢復生產(chǎn)快一些；危險半徑大，恢復生產(chǎn)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(chǎn)，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(jiǎn)析

一般情況下，露天礦的4種生產(chǎn)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(shí)際生產(chǎn)中，有的露天礦存在大爆破質(zhì)量問(wèn)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(chǎn)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(diǎn)考慮地震波和飛石的影響。爆破釋放的有毒有害氣體問(wèn)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(gè)別 飛石細小但不易控制，在爆破的警戒范圍劃定中，應重點(diǎn)考慮沖擊波和飛石對周?chē)h(huán)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(diǎn)考慮、飛石對周?chē)h(huán)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(lái)講，飛石散布范圍較廣，警戒范圍要針對具體情況進(jìn)行設計，無(wú)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(shí)起爆的炸藥量的大小，經(jīng)驗公式如下：

式中：R ---危險半徑，m;

K、α---與介質(zhì)、場(chǎng)地條件有關(guān)的常數，由試驗確定：

v---建筑物、構筑物的安全振動(dòng)速度 ，cm/s;

Q---同時(shí)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(guān)，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(zhì)、場(chǎng)地條件有關(guān)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(huì )造成傷害，安全距離有經(jīng)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(lèi)、礦巖性質(zhì)等多個(gè)因素相關(guān)，單個(gè)藥包的飛石安全距離 可參照如下經(jīng)驗公式：

式中：R---飛石的安全距離，m

K---與地形、風(fēng)向、巖石特征及地質(zhì)條件有關(guān)的系數；

n---藥包的爆破作用指數：

W---藥包的最小抵抗線(xiàn)，m。

3 露天礦爆破安全距離的確定

露天礦的4種生產(chǎn)爆破，都會(huì )產(chǎn)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(chǎn)生人身、設備傷害的因素包括其中。下面假想一個(gè)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(shù)的進(jìn)步，目前國內逐孔起爆技術(shù)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(shí)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(shí)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(xiàn)，一般為 8 m。

實(shí)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(diǎn)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(zhì)，介質(zhì)性質(zhì)不同，危險半徑不同，難循規律，因而國家規定，覆土爆破個(gè)別飛石對人員的安全距離為400 m?？諝鉀_擊波的大小，根據公式（3):

式中：R---安全距離，m;

Q---藥包質(zhì)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(lái)自于個(gè)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(xiàn)，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(yè)。露天礦爆破主要包括中深孔、淺孔和二次爆破等。爆破時(shí)對爆區附近的保護對象將產(chǎn)生有害影響,如爆破引起的震動(dòng)、沖擊波、個(gè)別分散物等, 這就需要在設計和生產(chǎn)中確定一個(gè)合理的安全允許距離,以保證露天礦爆破作業(yè)時(shí)人員和建筑物的安全。

4  露天礦爆破作業(yè)的危險因素

危險因素主要有爆破引起的震動(dòng)、爆破沖擊波、爆破中的個(gè)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(huì )對人員及周?chē)慕ㄖ锂a(chǎn)生危害。因此,露天深孔爆破的主要危害是爆破震動(dòng)和飛石。

5  露天礦爆破作業(yè)安全允許距離的確定

露天礦爆破作業(yè)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(gè)別飛石等因素的影 響范圍進(jìn)行分別核定,取其最大值。同時(shí)還應考慮爆破可能誘發(fā)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(dòng)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(dòng)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(shí):一般磚房 可選取2.7～3.0 cm/s , 礦山工業(yè)場(chǎng)地綜合辦公樓及粗破車(chē)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(guān)參數選;kα——— 與爆破地形、 地質(zhì)條件有關(guān)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(jīng)計算,該礦區爆破震動(dòng)安全允許距離:一般民(磚)房186 m、鋼筋混凝土框架結 構類(lèi)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(jìn)行中深孔爆破作業(yè)時(shí),在距離爆源186m以外的地震波對建筑物的影響可滿(mǎn)足安全要,而設計的爆破安 全距離是200m ,可以滿(mǎn)足安全允許距離。在距離民房186 m的范圍內不得進(jìn)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(jìn)行爆破時(shí),應進(jìn)行必要的爆破震動(dòng)監測或專(zhuān)門(mén)試驗,以確保被保護對象安全。

7   爆破地震波對采場(chǎng)邊幫的影響

爆破作業(yè)對露天礦邊幫會(huì )產(chǎn)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(zhì)、 邊幫的允許振動(dòng)速度,確定對邊幫的影響范圍。邊幫安全允許的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度見(jiàn)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(guān)要求進(jìn)行露天爆破作業(yè),以降低事故發(fā)生率:

———在爆破作業(yè)場(chǎng)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(wú)有效防護設施;危險區邊界未設警戒;雷電、暴雨雪來(lái)臨 ;大霧天氣能見(jiàn)度不超過(guò)100 m時(shí),應停止爆破作業(yè),人員應撤離到安全地點(diǎn)。

———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(wù)的人員必須持證上崗,熟識各種警戒標志和信號,各類(lèi)信號均應使爆破警戒區域及附近人員能清楚聽(tīng)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(yǔ)

爆破安全對礦山生產(chǎn)能否正常進(jìn)行，至關(guān)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(tài)下的安全半徑，在實(shí)際生產(chǎn)中，應考慮爆破器材、地質(zhì)、地形、礦巖性質(zhì)的特殊性、爆破設計及施工質(zhì)量等因素 ，因地制宜，才能科 學(xué)地劃定爆破安全距離，確保爆破安全。

露

天

礦

爆

破

工

程

課

程

論

文