1、隧道光爆技术隧道光爆技术目 录 2、名词术语（解释）点击添加标题 3、光爆原理4、光面爆破技术要点及优、缺点 5、隧道光面爆破的主要参数 6、隧道光面爆破设计 8、光面爆破质量控制标准 7、隧道爆破安全技术 1、历史背景一、 历史背景光面爆破技术约在1950年发源于瑞典，1952年在加拿大首次应用；预裂爆破由光面爆破演变而来。从整个爆破技术来分，它们均属于光面爆破技术。光面爆破是一种控制岩体开挖轮廓的爆破技术，是通过一系列措施对开挖工程周边部位实行正确的钻孔和爆破，并使周边眼最后起爆的爆破技术。预裂爆破则是周边眼最先起爆，线装药密度适当地比光面爆破大一些，周边眼间距则适当地小一些。隧道中光面爆
2、破的实质是通过控制爆破的作用范围和方向按照隧道断面的设计轮廓线合理布置周边炮 眼而进行的一种控制爆破，即爆破光面层，而实施爆破之后，在隧道周边形成一个光滑平整的边壁，使隧道断面既 符合设计轮廓要求，又减弱爆破振动对围岩的扰动，从而保持围岩的完整和自身承载能力，以减少超、欠挖和支护 的工程量，增加岩壁的稳定性，进而达到控制岩休开挖轮廓的一种技术。我国在1982年云南鲁布格水电站首次引入（日本大成建设株式会社1982-1987，9387m），后在衡广复线大瑶山隧道（14.295km,1980-1989年）以及以及引大入秦（甘肃盘道岭隧道1991年,15.72km）推广。后逐步在铁路、水电、公路、矿
3、建中得以应用，光面爆破技术是“新奥法”施工中必不可少的三要素之一。 鲁布格电站及大瑶山隧道光面爆破分类（1）轮廓线钻眼法它是沿设计的隧道开挖轮廓线钻凿紧密相邻的炮眼，这些炮眼内不装炸药，然后视其离自由面的远近再钻一至若干排炮眼并装炸药爆破。由于密集且相邻的炮眼存在，隔开了其它炮眼爆炸时爆炸应力波和裂缝的传递与扩展，使岩体沿弱面切开，形成平整的岩壁保护岩体稳定。目前在隧道内使用较少，仅在不够稳定的岩层（如软弱岩层、断层带等）中及城市地下隧道、地铁为减轻地震动时，才部分采用，应用该种技术能获得较好的光面爆破效果，但钻眼工作量大，钻眼费用高。（2）预裂爆破法这种方法是在开挖轮廓线上钻凿相互平行较密集
4、的炮眼，装炸药并使之先于其它爆破眼起爆，当轮廓线上的炮眼间距、数量、装药结构合适时，爆破后各炮眼间将形成相互贯通的裂隙，与原岩分割开来。此后再爆破其它炮眼，由于轮廓线上裂缝已形成，所以其它炮眼爆破时不会引起围岩岩体破坏，而构成光滑的平整壁面。预裂爆破可以起到较好的隔振作用，一般适用于岩体较为完整的硬岩、中硬岩中深眼及深眼爆破。（3）光面爆破法它与预裂爆破法恰好相反，轮廓线上的炮眼（周边眼）是在其它炮眼爆破后最后起爆，是软岩、中硬岩隧道浅眼爆破施工中广泛应用的方法。与预裂爆破法比较，周边轮廓线上炮眼数较少。根据断面不同，施工方法可分为光面层光面爆破法和全断面一次爆破光面爆破法。 二、光面爆破名词
5、解释 （术语）2 术语与符号2.1 术语2.1.1 光面爆破smooth blasting 沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区爆破后起爆，以形成平整的轮廓面的爆破作业。2.1.2 预裂爆破presplit blasting沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区爆破前起爆，从而在爆区与保留区之间形成预贯通的裂缝，以减弱主爆破对保留岩体的破坏并形成平整的轮廓面的爆破作业。2.1.3不偶合 cutting通常炸药卷表面与孔壁之间有空气间隔，或炮孔的某些部位不装药。不耦合装药有两种：轴向不耦合和径向不耦合。 光面爆破名词（术语）解释2.1.4 不
6、耦合系数decoupling ratio如果药卷和炮孔内壁之间存在空隙，由于不耦合效应的影响，将使作用在炮孔内壁面上的爆轰压力变低，从而起到缓冲的效果。所谓不耦合系数，是指炮孔直径和药卷直径之比。在密实装药的情况下不耦合系数为1。2.1.5 光爆层smooth blasting range光爆层是指周边孔与最外层主爆孔之间的岩石层。光爆层的厚度就是周边孔（光爆孔）的最小抵抗线。2.1.6 半孔率 half cast factor光面（预裂）爆破后在边坡壁上留下的半边钻孔痕迹比率，半孔率越高，光面（预裂）爆破质量越好。2.1.7平整度 degree of plainness爆破后形成的边坡面与设
7、计坡面相比的超、欠挖程度表示平整度，平整度应符合设计标准。它不仅与施工质量有关，而且受岩性和台阶高度的影响。2.1.8岩体损伤变量 rock damage variable通过对比爆破前后岩体中纵波速度的变化，反应岩体内部损伤程度的变量，用公式D=1(Vpb/Vpo)2表示。式中：D岩体损伤变量；Vpb爆破后岩体中的纵波速度（m/s）； Vp0爆破前岩体中的纵波速度（m/s）。 光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发
8、生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。形成平整的爆裂面。 光面爆破的实质是沿开挖轮廓线布置间距减小的平行炮眼，采用特殊的装药结构，在这些光面炮眼中光面爆破的实质是沿开挖轮廓线布置间距减小的平行炮眼，采用特殊的装药结构，在这些光面炮眼中进行减少药量的不耦合装药，选择合理的光爆参数，然后同时起爆。进行减少
9、药量的不耦合装药，选择合理的光爆参数，然后同时起爆。 爆破时，沿这些炮眼的中心联接线破裂成平整的光面爆破时，沿这些炮眼的中心联接线破裂成平整的光面。 比如在巷道掘进设计断面的轮廓线上布置加密的周边孔，减小药包直径，减少装药量，配套采用不耦比如在巷道掘进设计断面的轮廓线上布置加密的周边孔，减小药包直径，减少装药量，配套采用不耦合装药结构，采用低密度和低爆速的炸药，甚至专用的光面爆破炸药（小直径、低猛度、低爆速合装药结构，采用低密度和低爆速的炸药，甚至专用的光面爆破炸药（小直径、低猛度、低爆速20003000m/s），以控制炸药爆炸能量及其作用，降低爆炸冲击波的峰值压力，削弱它在岩石中引起的应力波
10、），以控制炸药爆炸能量及其作用，降低爆炸冲击波的峰值压力，削弱它在岩石中引起的应力波强度，避免在炮孔周围产生压碎区，而使爆破作用集中到需要爆落的一侧岩体上，减弱对原岩体的破坏强度，避免在炮孔周围产生压碎区，而使爆破作用集中到需要爆落的一侧岩体上，减弱对原岩体的破坏作用。作用。三、三、光面爆破作用原理光面爆破作用原理 三、光面爆破作用原理光面爆破作用原理光面爆破时由于采用不耦合装药，药包爆轰后，炮眼壁上的压力显著降低。此光面爆破时由于采用不耦合装药，药包爆轰后，炮眼壁上的压力显著降低。此时药包的爆破作用为准静压作用。当炮孔压力值低于岩石动抗压强度时，在炮时药包的爆破作用为准静压作用。当炮孔压力值
11、低于岩石动抗压强度时，在炮眼壁上就不致造成眼壁上就不致造成“压碎压碎”破坏。破坏。 这样爆轰波引起的应力波和凿岩时在炮眼壁上造成的应力状态相似，只能引起这样爆轰波引起的应力波和凿岩时在炮眼壁上造成的应力状态相似，只能引起少量的径向细微裂隙。少量的径向细微裂隙。三、光爆作用原理光面爆破预普通爆破成型比较a-普通爆破 b-光面爆破 光面爆破时炮眼连心线破裂面的形成（a）炮孔装药情况；（b）先爆炮孔对相邻炮孔的影响；（c）光面的形成 光面爆破作用原理、四、光面爆破的技术要点及优缺点四、光面爆破的技术要点及优缺点 技术要点：技术要点： 1、 根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和根据围岩特点，合理选定周
12、边眼的间距和最小抵抗线最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。，尽最大努力提高钻眼质量。严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。 2、 周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装结构要求，可借助导周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现空气间隔装药。爆索（传爆线）来实现空气间隔装药。 3、采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 4、周、周 边孔直径小于等于边孔直径小于等于50
13、mm。 四、光面爆破技术要点及优缺点 优点优点：1 隧道围岩不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，这为采用锚喷支护创造了有利的条件。光面爆破技术和锚喷技术相结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。2 在裂隙发育的地层中，避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性，能基本清除落石伤人事故确保施工安全，为快速施工提供了有利条件。3 隧道成型规整，极大地减少了掘进超挖数量和出碴工作量，加快了掘进速度，节省了衬砌材料，提高了施工进度。4 由于隧道成型规整，凹凸很少，除增强隧道本身稳定性外，也减少了隧道的维护量，在有瓦斯的 隧道则不易
14、于产生瓦斯局部聚集。 缺点：1 炮眼数较一般爆破法要多一些，钻眼的准确性要求较高，钻爆作业的单项工序时间要多一些。 2 需要一些特殊器材，如专用炸药、毫秒雷管、导爆索（传爆线）等五、五、隧道光面爆破的主要参数隧道光面爆破的主要参数光面爆破的成功与否主要取决于爆破参数的确定。其主要参数包括：光面爆破的成功与否主要取决于爆破参数的确定。其主要参数包括：周边炮眼的间距，光面爆破层的厚度，周边眼密集系数周边炮眼的间距，光面爆破层的厚度，周边眼密集系数(intensive coefficient of perimeter hole)和装药集中度等。影响光面爆破参数选和装药集中度等。影响光面爆破参数选择的
15、因素很多，主要有岩石的爆破性能、炸药品种、一次爆破的断面择的因素很多，主要有岩石的爆破性能、炸药品种、一次爆破的断面大小、断面形状、凿岩设备等。大小、断面形状、凿岩设备等。五、五、隧道光面爆破的主要参数隧道光面爆破的主要参数其中影响最大的是地质条件。光面爆破参数的选择，通常是采取简单的其中影响最大的是地质条件。光面爆破参数的选择，通常是采取简单的计算并结合工程类比加以确定，在初步确定后，一般都要在现场爆破计算并结合工程类比加以确定，在初步确定后，一般都要在现场爆破实践中加以修正改善。实践中加以修正改善。 (1)周边炮眼间距周边炮眼间距E。在不偶合装药的前提下，光面爆破应满足炮孔内。在不偶合装药
16、的前提下，光面爆破应满足炮孔内静压力静压力F小于爆破岩体的极限抗压强度，而大于岩体的极限抗拉强度小于爆破岩体的极限抗压强度，而大于岩体的极限抗拉强度的条件。即的条件。即 五、五、隧道光面爆破的主要参数隧道光面爆破的主要参数 pELFcdL Ec/ pKi d 式中：式中：p岩体的极限抗拉强度，岩体的极限抗拉强度，MPa; c岩体的极限抗压强度，岩体的极限抗压强度，MPa; F炮孔内炸药爆炸静压力，炮孔内炸药爆炸静压力，N； d炮眼直径，炮眼直径，cm; L炮眼深度，炮眼深度，cm; Ki孔距系数，孔距系数，Kic/p。五、五、隧道光面爆破的主要参数隧道光面爆破的主要参数从式中可以看出，周边炮眼
17、间距与岩体的抗拉、抗压强度以及炮眼直径从式中可以看出，周边炮眼间距与岩体的抗拉、抗压强度以及炮眼直径有关。一般取有关。一般取Ki1018,即即E=（1018）d；当炮眼直径为；当炮眼直径为32mm40mm时，时，E=320mm700mm。一般情况软质或完整的岩石。一般情况软质或完整的岩石E宜取大宜取大值，隧道跨度小、坚硬和节理裂隙发育的岩石值，隧道跨度小、坚硬和节理裂隙发育的岩石E宜取小值，装药量也宜取小值，装药量也需相应减少。还可以在两个炮眼间增加导向空眼，导向眼到装药眼间需相应减少。还可以在两个炮眼间增加导向空眼，导向眼到装药眼间的距离，一般控制在的距离，一般控制在400mm以内。注意炸药
18、的品种对以内。注意炸药的品种对E值也有影响。值也有影响。五、五、隧道光面爆破的主要参数隧道光面爆破的主要参数 (2) 光面层厚度及炮眼密集系数。所谓光面层就是周边眼与最外层辅助眼之间光面层厚度及炮眼密集系数。所谓光面层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一圈岩石层。其厚度就是周边眼的最小抵抗线的一圈岩石层。其厚度就是周边眼的最小抵抗线W。周边眼的间距。周边眼的间距E与光面与光面层厚度层厚度W有着密切关系，通常以周边眼的密集系数有着密切关系，通常以周边眼的密集系数K（K=E/W）表示，其大）表示，其大小对光面爆破效果有较大影响。小对光面爆破效果有较大影响。 必须使应力波在两相邻炮眼间的传播距离小于应力
19、波至临空面的传播距离，即EW。实践表明，K=0.8左右较为适宜，光面层厚度W一般取50cm80cm。 五、五、隧道光面爆破的主要参数隧道光面爆破的主要参数(3)(3)装药量。周边眼的装药量通常以线装药密度表示。恰当的装药量装药量。周边眼的装药量通常以线装药密度表示。恰当的装药量应是既具有破岩所需的能量，又不造成围岩的过度破坏。施工中应根应是既具有破岩所需的能量，又不造成围岩的过度破坏。施工中应根据孔距、光面层厚度、石质及炸药种类等综合考虑确定装药量据孔距、光面层厚度、石质及炸药种类等综合考虑确定装药量在光面层单独爆落时，周边眼的线装药密度一般为在光面层单独爆落时，周边眼的线装药密度一般为0.1
20、5kg/m0.25kg/m,全断面一次起爆时，为尽量减少残眼，需适当增加，一般可全断面一次起爆时，为尽量减少残眼，需适当增加，一般可达达0.30kg/m0.35kg/m。五、五、隧道光面爆破的主要参数隧道光面爆破的主要参数六、光面爆破设计 根据目前山岭公路隧道施工方法，尤以台阶法（上下台阶、三台阶）及全断面开挖法为主，究其主要原因，主要为一般山岭隧道施工受地质、地形限制条件大，施工干扰大，隧道围岩具有一定自稳能力，本文着重讲以上两种方法的爆破设计六、光面爆破设计n （一）、（一）、半断面台阶半断面台阶法法爆破开挖的设计爆破开挖的设计n 思路：思路：拱部采用拱部采用光面爆破光面爆破，边墙采用，边
21、墙采用预裂爆破预裂爆破，核心采用，核心采用控制爆破控制爆破，掏槽采用掏槽采用抛掷爆破抛掷爆破的综合控制爆破技术。以尽可能减轻对围岩的扰动，的综合控制爆破技术。以尽可能减轻对围岩的扰动，维护围岩自身的稳定性，达到良好的轮廓成形。维护围岩自身的稳定性，达到良好的轮廓成形。六、光面爆破设计1 1、开挖方案的确定、开挖方案的确定2 2、周边眼的爆破、周边眼的爆破六、光面爆破设计3、最大一段允许用药量的确定、最大一段允许用药量的确定 隧道及地表建筑物质点振速安全控制标准参考值隧道及地表建筑物质点振速安全控制标准参考值33kvRQ允允六、光面爆破设计六、光面爆破设计 4、掏槽形式的选择、掏槽形式的选择六、
22、光面爆破设计5、爆破器材的选择、爆破器材的选择六、光面爆破设计六、光面爆破设计6、选择合理的段间隔时差、选择合理的段间隔时差六、光面爆破设计7、循环进尺的选定、循环进尺的选定六、光面爆破设计8 8、底板眼的爆破及起爆顺序：、底板眼的爆破及起爆顺序：六、光面爆破设计8 8、底板眼的爆破及起爆顺序：、底板眼的爆破及起爆顺序：六、光面爆破设计9 9、爆破参数选定：、爆破参数选定： 炮眼深度炮眼深度L:L: 软弱围岩隧道通常均以循环进尺作为眼深，掏槽眼另加软弱围岩隧道通常均以循环进尺作为眼深，掏槽眼另加1020%。 炮眼数目炮眼数目N:N:六、光面爆破设计 炮眼布置炮眼布置: : 原则上应先布置掏槽眼
23、、周边眼，然后是底板眼、内圈眼、二台眼、原则上应先布置掏槽眼、周边眼，然后是底板眼、内圈眼、二台眼、最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置即可。通常内圈眼应比掘进眼密一最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置即可。通常内圈眼应比掘进眼密一些，比周边眼稀一些，其间距为周边眼间距的些，比周边眼稀一些，其间距为周边眼间距的1.5倍左右，抵抗线为倍左右，抵抗线为间距的间距的0.7倍左右。另外，为了不至于使底板越爆越高，底板眼也常倍左右。另外，为了不至于使底板越爆越高，底板眼也常有下插角度，又考虑到先爆破眼的部分石渣堆在其上面，爆破时负荷有下插角度，又考虑到先爆破眼的部分石渣堆在其上面，爆破时负荷太重，因此二台眼、底板眼
24、也应比掘进眼适当加密，它们的稀疏程度太重，因此二台眼、底板眼也应比掘进眼适当加密，它们的稀疏程度和内圈眼差不多。和内圈眼差不多。六、光面爆破设计 一次爆破总装药量的计算一次爆破总装药量的计算: :六、光面爆破设计 单眼装药量的计算单眼装药量的计算: :炮眼部位系数炮眼部位系数六、光面爆破设计 装药结构装药结构: :六、光面爆破设计 （二）、（二）、 中硬岩、硬岩全断面深眼爆破设计中硬岩、硬岩全断面深眼爆破设计 针对针对III级以下围岩全断面开挖，孔深在级以下围岩全断面开挖，孔深在3-5米采用的爆破米采用的爆破设计，其关键技术在硬岩深孔掏槽技术和周边岩光面爆破设计，其关键技术在硬岩深孔掏槽技术和
25、周边岩光面爆破技术。技术。 该技术应用对提高隧道施工进度，创造好的经济效益、确该技术应用对提高隧道施工进度，创造好的经济效益、确保施工安全有明显的效果。保施工安全有明显的效果。六、光面爆破设计1、循环进尺的确定、循环进尺的确定六、光面爆破设计2、钻眼直径的选择、钻眼直径的选择六、光面爆破设计3、炮眼布置、炮眼布置炮眼数量的确定：炮眼数量的确定： 根据经验公式、曲线查取根据经验公式、曲线查取 工程类比法选定工程类比法选定 经验公式计算：经验公式计算：六、光面爆破设计深眼爆破各类炮眼装药系数深眼爆破各类炮眼装药系数n n六、光面爆破设计炮眼布置原则：炮眼布置原则：六、光面爆破设计六、光面爆破设计六
26、、光面爆破设计六、光面爆破设计炮眼布置图式：炮眼布置图式： 楔形掏槽：楔形掏槽： 楔形掏槽线状布置楔形掏槽线状布置六、光面爆破设计 楔形掏槽：楔形掏槽： 楔形掏槽线状布置楔形掏槽线状布置 六、光面爆破设计 直眼掏槽：直眼掏槽： 直眼掏槽环状布置直眼掏槽环状布置六、光面爆破设计 直眼掏槽：直眼掏槽： 直眼掏槽线状布置直眼掏槽线状布置六、光面爆破设计 （5 5）大孔距小抵抗线炮眼布置：）大孔距小抵抗线炮眼布置： 大孔距小抵抗线炮眼布置大孔距小抵抗线炮眼布置六、光面爆破设计4、最大一段允许用药量的确定：、最大一段允许用药量的确定： 隧道及地表建筑物质点振速安全控制标准参考值隧道及地表建筑物质点振速安
27、全控制标准参考值六、光面爆破设计炮眼深度影响系数炮眼深度影响系数b b值值六、光面爆破设计 炮眼深度影响系数炮眼深度影响系数b b值值六、光面爆破设计5、总装药量的计算：、总装药量的计算：单位岩体用药量单位岩体用药量K值得确定值得确定: 查表类比选取查表类比选取 查图类比装药量与隧道断面的关系图查图类比装药量与隧道断面的关系图 公式计算公式计算药卷直径影响系数药卷直径影响系数c c值值六、光面爆破设计总装药量的计算：总装药量的计算：式中式中： 六、光面爆破设计6、装药结构：、装药结构： 六、光面爆破设计7、合理段间隔时间的选择、合理段间隔时间的选择六、光面爆破设计六、光面爆破设计8、起爆顺序的
28、安排：、起爆顺序的安排：六、光面爆破设计六、光面爆破设计9、隧道光爆流程合格合格炮眼定位钻爆设计、交底钻孔台车(台架)就位连接管线钻孔施工装药联线警戒爆破记录孔位、孔深、孔径清 孔验收不合格检查合格检查不合格不合格七七 、爆破安全技术爆破安全技术7.1 爆破有害效应与安全距离的确定爆破有害效应与安全距离的确定人人们为着某种工程需求们为着某种工程需求 (如采石、采矿、开挖隧道、炸山修路、抛石筑坝、拆除房屋等如采石、采矿、开挖隧道、炸山修路、抛石筑坝、拆除房屋等)，以一定药，以一定药包形式包形式 (炮孔、条形、集中药包等炮孔、条形、集中药包等)分布于岩土、钢筋混凝土、砖石等介质内的炸药爆炸后，它的
29、大分布于岩土、钢筋混凝土、砖石等介质内的炸药爆炸后，它的大部分能量作有用功，达到预期的工程效果，还有少部分能量部分能量作有用功，达到预期的工程效果，还有少部分能量 (约占炸药爆轰能量的约占炸药爆轰能量的30%一一40%)消耗消耗于药包周围介质的过粉碎于药包周围介质的过粉碎 (或压缩介质或压缩介质)和转化为有害效应，包括和转化为有害效应，包括爆破地震爆破地震、爆破冲击波爆破冲击波、爆破飞石爆破飞石、爆破毒气爆破毒气、爆破噪声爆破噪声及及爆破烟尘爆破烟尘等。等。7.1 爆破地震爆破地震 视被爆介质的不同，炸药爆炸后约有视被爆介质的不同，炸药爆炸后约有2%一一20%的能量转化为的能量转化为地震波地震
30、波。它是一种弹性波。当其在介质。它是一种弹性波。当其在介质内传播时，可以引起爆源附近地基及其上建筑物或构筑物产生颠欺和摇晃，即通常所说的地震。内传播时，可以引起爆源附近地基及其上建筑物或构筑物产生颠欺和摇晃，即通常所说的地震。例例：雅安电站民房：雅安电站民房 （爆轰波（爆轰波冲击波冲击波应力波应力波地震波）地震波）七七 、爆破安全技术爆破安全技术 7.1.1 爆破地震与天然地震的异同点爆破地震与天然地震的异同点爆破地震与天然地震爆破地震与天然地震相同之处相同之处是：它们都是一种迅速释放能量，并以波的形式向外传是：它们都是一种迅速释放能量，并以波的形式向外传播的客观现象。给人的直观感觉是地在震动
31、。但二者相比，它们在播的客观现象。给人的直观感觉是地在震动。但二者相比，它们在震源深度震源深度、释放能释放能量量、振动频率振动频率、持续时间持续时间及及影响范围影响范围等方面具有明显的区别等方面具有明显的区别 (详见下表详见下表)。 七七 、爆破安全技术爆破安全技术由于在诸多方面存在的差异，天然地震的危害程度要比爆破地震大得多。天然地震的振动频率由于在诸多方面存在的差异，天然地震的危害程度要比爆破地震大得多。天然地震的振动频率低，与建低，与建 ( (构构) )筑物的固有频率筑物的固有频率 ( (或称自振频率或称自振频率) )相近，容易产生共振现象，导致房屋等建相近，容易产生共振现象，导致房屋等
32、建 ( (构构) )筑物产生损坏或倒塌。筑物产生损坏或倒塌。根据大量工程实践总结得出的地震烈度与天然地震、爆破地震相应物理量的关系见表根据大量工程实践总结得出的地震烈度与天然地震、爆破地震相应物理量的关系见表5-2(供参供参考考)。目前国内多数地区城市建目前国内多数地区城市建 (构构)筑物的抗震标准为筑物的抗震标准为7度天然地震烈度，这相当于爆破地震振动速度度天然地震烈度，这相当于爆破地震振动速度6.012.0cm/s。安全规程：框架楼房允许爆震为安全规程：框架楼房允许爆震为5.0cm/s 。七七 、爆破安全技术爆破安全技术七七 、爆破安全技术爆破安全技术712 爆破地震强度的衡量标准及振动安
33、全允许距离爆破地震强度的衡量标准及振动安全允许距离进行爆破时，如何确定爆区附近建进行爆破时，如何确定爆区附近建 (构构)筑物地基爆破振动强度，当前世界上多数国家筑物地基爆破振动强度，当前世界上多数国家采用振动速度采用振动速度 (简称简称振速振速) 作为衡量爆破地震振动强度的标准作为衡量爆破地震振动强度的标准;也有少数国家采用振动加也有少数国家采用振动加速度或位移。我国则采用振速作为衡量标准。速度或位移。我国则采用振速作为衡量标准。 (1) 爆破振动的计算爆破振动的计算RQKVm七七 、爆破安全技术爆破安全技术式中式中 v爆破地震速度，爆破地震速度，cm/sQ总装药量或最大段药量，总装药量或最大
34、段药量，kgR爆源到被保护物的距离，爆源到被保护物的距离，mm炸药指数，取炸药指数，取1/3k、与介质、爆破方式等因素有关系数与介质、爆破方式等因素有关系数(K=150 220，=1.5 2.0)K、值选取可参照表值选取可参照表5-3，也可参照类似工程选取。，也可参照类似工程选取。七七 、爆破安全技术爆破安全技术七七 、爆破安全技术爆破安全技术 (2) 爆破振动的控制标准爆破振动的控制标准 爆破安全规程爆破安全规程(2003) 规定规定“一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全震一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全震动速度的要求动速度的要求”并规定了建（构）筑物地面质点振动速度控制
35、标准。并规定了建（构）筑物地面质点振动速度控制标准。七七 、爆破安全技术爆破安全技术七七 、爆破安全技术爆破安全技术(3) 爆破地震安全距离的计算爆破地震安全距离的计算(4) 爆破允许最大药量的计算爆破允许最大药量的计算maQvkR1)(33kvRQ允允七七 、爆破安全技术爆破安全技术式中式中 V允允邻近建筑物允许的振动速度，邻近建筑物允许的振动速度，cm/s（根据国家爆破安全规程规定，土坯、毛（根据国家爆破安全规程规定，土坯、毛石房石房V允允=1.0cm/s，钢筋混凝土框架结构房，钢筋混凝土框架结构房V允允=5.0cm/s） Q允允一次爆破最大段允许炸药量，一次爆破最大段允许炸药量，kg 其
36、他符号同前。其他符号同前。713 降低爆破振动强度的措施降低爆破振动强度的措施随着国家基本建设及城市改建工程的大规模开展，爆破点日益靠近居民区及工农业设随着国家基本建设及城市改建工程的大规模开展，爆破点日益靠近居民区及工农业设施，避免爆区附近的建施，避免爆区附近的建 (构构)筑物及其内的精密设备、仪表受到爆破振动损坏，是实施筑物及其内的精密设备、仪表受到爆破振动损坏，是实施各类工程爆破必须做到的。我国爆破工作者在大量爆破实践中，就如何控制和降低爆各类工程爆破必须做到的。我国爆破工作者在大量爆破实践中，就如何控制和降低爆破地震效应、减弱振动强度，积累了大量经验。破地震效应、减弱振动强度，积累了大
37、量经验。 七七 、爆破安全技术爆破安全技术概括起来，主要有以下概括起来，主要有以下措施措施: 减小爆破规模，降低一次爆破炸药量减小爆破规模，降低一次爆破炸药量; 采用毫秒延期爆破，减少最大一段起爆药量采用毫秒延期爆破，减少最大一段起爆药量; 加大间隔时间，避免不同段起爆炸药量爆破产生振动迭加增强效应加大间隔时间，避免不同段起爆炸药量爆破产生振动迭加增强效应; 通过改变爆破方向，避免使药包最小抵抗线背向保护物通过改变爆破方向，避免使药包最小抵抗线背向保护物; 在爆区与保护物之间用预裂爆破形成隔离缝、开挖减振沟槽或钻凿防振孔在爆区与保护物之间用预裂爆破形成隔离缝、开挖减振沟槽或钻凿防振孔; 采用不
38、耦合装药和缓冲爆破采用不耦合装药和缓冲爆破; 在精密仪表下铺减振垫在精密仪表下铺减振垫; 尽可能使设备、仪表在爆破时临时停止运行，或在这些设备、仪表投入运行前实施尽可能使设备、仪表在爆破时临时停止运行，或在这些设备、仪表投入运行前实施爆破。爆破。七七 、爆破安全技术爆破安全技术7.2 爆破冲击波爆破冲击波7.2.1 空气冲击波空气冲击波当一次使用炸药量较大，爆破破碎后的大量土石方崩落时，挤压空气也可在爆区附近当一次使用炸药量较大，爆破破碎后的大量土石方崩落时，挤压空气也可在爆区附近形成较强的空气冲击波。空气冲击波在一定范围内能够杀伤人员，损坏建形成较强的空气冲击波。空气冲击波在一定范围内能够杀
39、伤人员，损坏建 (构构)筑物和筑物和设备。设备。空气冲击波对人体的危害和对建筑物的破坏情况分别列人表空气冲击波对人体的危害和对建筑物的破坏情况分别列人表5-5和表和表5-6。七七 、爆破安全技术爆破安全技术七七 、爆破安全技术爆破安全技术七七 、爆破安全技术爆破安全技术7.2.2 空气冲击波的安全距离空气冲击波的安全距离空气冲击波的安全距离主要依据以下几个方面来确定：对地面建筑物的安全距离；空气冲击波超压空气冲击波的安全距离主要依据以下几个方面来确定：对地面建筑物的安全距离；空气冲击波超压值计算和控制标准；爆破噪声；空气冲击波的方向效应与大气效应。值计算和控制标准；爆破噪声；空气冲击波的方向效
40、应与大气效应。控制空气冲击波距离计算：控制空气冲击波距离计算：（例：师徒捡工具袋，掩体位置如何确定）（例：师徒捡工具袋，掩体位置如何确定）式中式中Q一次爆破炸药量或分段爆破最大段装药量，一次爆破炸药量或分段爆破最大段装药量，kgRk空气冲击波对掩体内人员的安全距离，空气冲击波对掩体内人员的安全距离， m325QRk七七 、爆破安全技术爆破安全技术（例（例1：1000t山头避炮，管道效应）山头避炮，管道效应）（例（例2：100kg）250010001000253kR116100253kR七七 、爆破安全技术爆破安全技术控制空气冲击波的方法控制空气冲击波的方法主要有：主要有： （1）避免裸露爆破，
41、特别是在居民区更需特别重视，导爆索要掩埋）避免裸露爆破，特别是在居民区更需特别重视，导爆索要掩埋20cm或更多，一或更多，一次爆破孔间延迟不要太长，以免前排带炮使后排变成裸露爆破。次爆破孔间延迟不要太长，以免前排带炮使后排变成裸露爆破。（2）保证堵塞质量，特别是第一排炮孔，如果掌子面）保证堵塞质量，特别是第一排炮孔，如果掌子面出现较大后冲，必须保证足够的出现较大后冲，必须保证足够的堵塞长度。对水孔要防止上部药包在泥浆中浮起。堵塞长度。对水孔要防止上部药包在泥浆中浮起。（例：不愿堵塞）（例：不愿堵塞）（3 3）考虑地质异常，采取措施。例如断层、张开裂隙处要间隔堵塞，溶洞及大裂隙处）考虑地质异常，
42、采取措施。例如断层、张开裂隙处要间隔堵塞，溶洞及大裂隙处要避免过量装药。要避免过量装药。（例：爆破没反应、注浆没反应）（例：爆破没反应、注浆没反应）（4 4）在地下矿山巷道，可利用障碍、阻波墙、扩大室等结构来减轻巷道空气冲击波。）在地下矿山巷道，可利用障碍、阻波墙、扩大室等结构来减轻巷道空气冲击波。七七 、爆破安全技术爆破安全技术7.3 爆破飞石的安全距离爆破飞石的安全距离爆破飞石的飞散距离受地形、风向和风力、堵塞质量、爆破参数等影响，爆破飞石的爆破飞石的飞散距离受地形、风向和风力、堵塞质量、爆破参数等影响，爆破飞石的安全距离应根据硐室爆破、非抛掷爆破、抛掷爆破等情况分别考虑。安全距离应根据硐
43、室爆破、非抛掷爆破、抛掷爆破等情况分别考虑。爆破飞石是指爆破时个别或少量脱离爆堆、飞得较远的石块或碎块爆破飞石是指爆破时个别或少量脱离爆堆、飞得较远的石块或碎块 (混凝土块、砖块等混凝土块、砖块等)在露天爆破中，爆破飞石往往是造成人员伤亡、建筑物和仪器设备等损坏的主要原因在露天爆破中，爆破飞石往往是造成人员伤亡、建筑物和仪器设备等损坏的主要原因。据有关资料介绍，自。据有关资料介绍，自1984年年12月至月至2001年年10月，发生在深圳及国内其他地区的月，发生在深圳及国内其他地区的73起起爆破事故中，因爆破飞石造成的事故有爆破事故中，因爆破飞石造成的事故有49起，占事故总数的起，占事故总数的6
44、7%。因此，在确保爆破。因此，在确保爆破安全中，防止发生爆破飞石事故，是头等重要的事情。安全中，防止发生爆破飞石事故，是头等重要的事情。七七 、爆破安全技术爆破安全技术 731 产生爆破飞石的原因产生爆破飞石的原因大量工程爆破飞石事故的分析表明，爆破飞石产生的原因可归纳为以下两方面。大量工程爆破飞石事故的分析表明，爆破飞石产生的原因可归纳为以下两方面。 (1) 技术设计存在缺陷或错误技术设计存在缺陷或错误 如药包最小抵抗线计算有误，装药过量；炮孔过浅；在坚硬完整岩体中进行硐室爆破如药包最小抵抗线计算有误，装药过量；炮孔过浅；在坚硬完整岩体中进行硐室爆破，由于炸药量偏少而导致从硐口冲炮；药包起爆
45、顺序选取不当；药包布置在断层破碎，由于炸药量偏少而导致从硐口冲炮；药包起爆顺序选取不当；药包布置在断层破碎带或软弱夹层中；城镇土石方爆破和拆除爆破缺乏有效的防护设计；未采取技术措施带或软弱夹层中；城镇土石方爆破和拆除爆破缺乏有效的防护设计；未采取技术措施防范拆除高耸建防范拆除高耸建 (构构)筑物倾倒触地产生飞石等。筑物倾倒触地产生飞石等。(2) 施工施工操作不当操作不当如不按设计要求钻孔，导致局部炮孔过密或前排孔抵抗线过小；采用含饱和水的黏土如不按设计要求钻孔，导致局部炮孔过密或前排孔抵抗线过小；采用含饱和水的黏土或易燃材料做充填料；扛自减少炮孔堵塞长度；在确室爆破堵塞中偷工减料，不按设或易燃
46、材料做充填料；扛自减少炮孔堵塞长度；在确室爆破堵塞中偷工减料，不按设计要求的堵塞位置、长度及填塞质量要求施工；不按设计要求进行覆盖防护施工等。计要求的堵塞位置、长度及填塞质量要求施工；不按设计要求进行覆盖防护施工等。七七 、爆破安全技术爆破安全技术飞石事故超过爆破事故总数的飞石事故超过爆破事故总数的1/41/4，在设计和施工中必须严格做到以下几点：，在设计和施工中必须严格做到以下几点：（1 1）设计合理，测量验收严格，避免单耗失控，这是控制飞石危害的基础工作。）设计合理，测量验收严格，避免单耗失控，这是控制飞石危害的基础工作。（2 2）慎重对待断层、软弱带、张开裂隙、成组发育的节理、溶洞、采空
47、区、覆盖层等）慎重对待断层、软弱带、张开裂隙、成组发育的节理、溶洞、采空区、覆盖层等地质构造，采取间隔堵塞，调整药量，避免过量装药等措施。地质构造，采取间隔堵塞，调整药量，避免过量装药等措施。（3 3）保证堵塞质量，不但要保证堵塞长度；而且保证堵塞密实。）保证堵塞质量，不但要保证堵塞长度；而且保证堵塞密实。（4 4）多排爆破时要选择合理的延迟时间，防止因前排带炮（后冲）造成后排最小抵抗）多排爆破时要选择合理的延迟时间，防止因前排带炮（后冲）造成后排最小抵抗线大小与方向失控。线大小与方向失控。七七 、爆破安全技术爆破安全技术 732 爆破飞石安全距离爆破飞石安全距离 在露天爆破中，通常以爆破飞石
48、对人员的安全距离来划定爆破安全警戒范围。在露天爆破中，通常以爆破飞石对人员的安全距离来划定爆破安全警戒范围。硐室爆破个别飞石的安全距离硐室爆破个别飞石的安全距离RF，一般按下列经验公式计算，一般按下列经验公式计算:七七 、爆破安全技术爆破安全技术台阶炮孔台阶炮孔 (含浅孔和深孔含浅孔和深孔)爆破可参照下式计算爆破可参照下式计算RF（例：飞（例：飞700m） 533 爆破飞石事故的预防爆破飞石事故的预防 防止爆破飞石造成安全事故，首先要避免爆破时产生飞石。这除了在爆破技术设计上要做到精益求精防止爆破飞石造成安全事故，首先要避免爆破时产生飞石。这除了在爆破技术设计上要做到精益求精，不发生差错外，在
49、施工上必须做到以下几点，不发生差错外，在施工上必须做到以下几点:(例：三个爆破同时起爆例：三个爆破同时起爆)浅眼（风钻）处理边坡三角体（卸载，浅眼（风钻）处理边坡三角体（卸载，d=38mm，1米多深）米多深）正常深孔爆破（正常深孔爆破（d=250mm，14-15米深）米深）大块裸露爆破（解炮）大块裸露爆破（解炮）七七 、爆破安全技术爆破安全技术 按设计要求钻孔、装药、起爆，确保装药施工质量按设计要求钻孔、装药、起爆，确保装药施工质量; 按设计要求的填按设计要求的填 (堵堵)塞料、填塞料、填 (堵堵)塞位置和长度，进行填塞位置和长度，进行填 (堵堵)塞施工塞施工; 在城镇土石方控制爆破和拆除爆破
50、中，要认真搞好覆盖防护在城镇土石方控制爆破和拆除爆破中，要认真搞好覆盖防护:在爆破体表面用沙土袋在爆破体表面用沙土袋、竹篇、竹篇 (排排)、编织袋、麻袋、铁丝网等进行多层覆盖，防止碎石、编织袋、麻袋、铁丝网等进行多层覆盖，防止碎石 (块块)飞出。飞出。在采取了上述措施后，一般施工可以防止产生爆破飞石。但是，由于爆破对象是千差在采取了上述措施后，一般施工可以防止产生爆破飞石。但是，由于爆破对象是千差万别的万别的; ;对爆破体对爆破体 ( (岩体、建筑物等岩体、建筑物等) )内部情况难以了解透彻内部情况难以了解透彻; ;爆破设计和施工通常是由爆破设计和施工通常是由人去完成的，而人有时人去完成的，而
