1、工程爆破中的灾害及其控制摘要：工程爆破的大量应用，极大的加快了建筑工程的速度，节省了时间。但同时也要正视工程爆破所带来的大气污染、噪音污染以及其他灾害。本文围绕工程爆破中的灾害以及控制措施进行了简要阐述。 关键词：工程爆破；灾害；控制措施 中图分类号：TU751.9 文献标识码： A 文章编号： 1 大气污染 工程爆破对大气环境的影响表现在两个方面:一是炸药中的组份被氧化并最终以有毒有害的大气污染物形式释放出来,即爆破有毒气体;另一方面则是由于爆破行为与其行为对象及相关环境相互作用的结果,即爆破扬尘。 1.1 爆破有毒气体 不管何种炸药其主要成份均为 C、H、O、N,同时再辅以另一些元素,如
2、F、Cl、S、Mg、Al 等,但由于这些的量较少,所以往往不考虑在炸药组份中的作用,故炸药成份的通式一般写成 CaHbOcNd。在工业炸药配方的设计中遵循零氧平衡的原则。也就是使炸药中的氧恰好能完全氧化其所含的可燃元素,即炸药中的 C 元素完全反应生成 CO2,H 元素完全反应生成H2O,而其中的 N 元素并不发生反应,以游离态存在。从理论上来说,这时炸药爆炸之后不会有 CO 和氮氧化物等有毒气体的产生。对于正氧平衡的炸药将会有大量的 NOx 产生,而对于负氧平衡的炸药将会有大量的 CO 产生。 1.2 爆破扬尘在爆破过程中,炸药作用于其行为对象,使被爆破体产生运动;被爆破体同时又对周围环境产
3、生作用,产生较大的扬尘,排放出大量的烟尘和粉尘等颗粒污染物。爆破产生的扬尘主要来源于两个方面:其一来源于爆破对象;其二则来源于爆破对象周围的环境。爆破过程中介质被破碎产生不同粒度的粉尘和碎块,在爆生气体的作用下,四处溢散,产生大量的扬尘。城市拆除爆破时,由于被拆除的建筑物沉积了大量粉尘,在建筑物倾倒过程中,产生的高速冲击气流,就将附近一定范围内的地面和建筑物上的灰尘扬起。 1.3 控制大气污染的措施 1.3.1 合理选择炸药 在工程爆破中,为了减少爆破有毒气体的产生,应该尽量选用零氧平衡的炸药。实际应用中,即使为零氧平衡的炸药也会有一些 CO 和 NOx 等大气污染物产生。大量的统计分析表明,
4、在工程爆破中常用的炸药,如 2#岩石炸药与铵油炸药之间,其大气污染物的排放量就存在明显的差异:2#岩石炸药爆炸产生的 CO 量为 6.3g/kg,NOx 为 14.6g/kg;而铵油炸药产生的这些大气污染物 CO 和 NOx 的排放量则分别为 13.8g/kg、31.2g/kg,比2#岩石炸药多一倍。 1.3.2 严禁使用过期变质炸药 在爆破中,尽可能地使用高爆速炸药。在使用大量低爆速炸药进行碉室爆破时,也应该采用多点起爆,以保证爆轰稳定传播,减少有毒气体的排放量;由于超过存储期的炸药可能板结或变质,炸药的爆炸性能将会发生显著变化,从而使炸药爆速降低,不易产生爆轰,出现爆燃。由于爆燃是一个与爆
5、轰不同的化学过程,它会使大气污染物的排放量增多,所以应杜绝使用过期炸药。 1.3.3 减少粉尘污染物的排放 为了减少扬尘量,可以在爆破前对将爆破拆除的建筑物进行喷洒水,将一定范围内的地面也用水湿透,以减少扬尘量。在必要的情况下还可以在将爆破的建筑上挂水幕。土岩爆破中,由于爆破面积较大,采用洒水抑尘比较困难,可以借助于自然降雨来抑制尘土的飞扬。峒室爆破为减少扬尘,对导硐的填塞物在装填前应用水湿润。在条件许可时则尽量采用水压爆破。 1.3.4 合理选择爆破时间 由于爆破的复杂性,目前还无法完全消除大气污染物的排放。为降低所排污染物对环境的影响,在爆破时间的确定上,应选择有利于大气污染物扩散的时段,
6、由于早晚易形成低压逆温天气,故爆破时间应设置在 1016时之间。在天气上最好选在下雨后或有风天气,尽可能地避开静风或逆温等大气污染物不易扩散的天气,以使产生的大气污染物尽快消散,尽快降低其对局部环境的高浓度影响。还应注意风向选择,以保证需要保护的部位不处于爆破对象的下风侧,免受大气污染物的影响。对于城市拆除爆破,为确保使被爆破的建筑物按设计方向倾倒,避免出现意外事故,还应避免在风速过大时爆破。 2 噪声污染 爆破中炸药中的能量有一部分多余的能量将转化为爆破噪声。爆破噪声是爆破施工中最容易被人们忽视的一种污染,强大的噪声将会给环境带来很大的危害。大量的调查和研究证明:强噪声会造成耳聋。大爆破时所
7、产生的脉冲噪声峰压级高达 170190dB,如果不采取有效的个人防护,事先又没有一点精神准备,很容易产生爆振性耳聋。 爆破实验研究发现:爆破噪声强度与一次单响起爆药量有关,药量越大,爆破噪声强度也就越大。为此,可以采用微差爆破控制单发起爆药量,选用小爆破作用指数,搞好装药炮孔的填充,以降低爆破噪声强度。为了减少爆破噪声的干扰次数,应该加大一次放炮规模,减少放炮频度。 3 爆破飞石 炸药爆炸释放的能量对周围的岩体作功,使岩石破碎,但仍有多余的能量存在,这部分多余的能量作用在碎块上,使碎块获得一定的初速度,向四周飞散。爆破飞石可能造成人员的死亡和财产的损失。现在一般用下式进行爆破安全距离 Rf 的
8、估算:Rf=20Kn2w(式中:n:爆破作用指数;w:爆破最小抵抗线;K:与爆破地形和气候有关的系数,取 111115)。 为了减少爆破飞石量,应该合理选择炸药单耗,尽量采用松动爆破。实际上为了保证爆破效果,不产生飞石是不可能的,但可以通过改变抵抗线的方法,达到控制飞石方向的目的,使飞石避开所需保护的物体。对爆破区域进行覆盖,以减小飞石量和飞石速度。对被保护物体进行覆盖,以防被飞石砸坏。为了达到控制飞石的目的,可以采用微差爆破技术,通过选择合理的时差和起爆顺序,达到控制飞石方向和飞石量的目的。炮孔填充质量的好坏对爆破飞石的产生也有很大的影响,如果填充质量不好,装药爆炸时填充物将冲出来,出现冲天
9、炮,产生大量飞石,影响爆破效果,由此将改变继后起爆炮孔的抵抗线和抵抗线方向。 4 爆破振动 炸药在岩石介质中爆炸,其中有一部分能量以爆破地震波的形式向外传播,使地层产生振动,也使地面上的结构物随之晃动。当结构物的振动超过一定范围,就将产生破坏,造成一定的人员伤亡和财产损失。在工程中一般用爆破振动速度作为爆破振动强度的衡量指标。在地层变化不大的情况下,用下式可以较准确的预测出爆破振动速度: V=K(QmR)A(式中:V:爆破振动速度;Q:最大一次单响起爆药量;R:测点距爆源的距离;m:与装药形式有关的系数,集中装药取 1/3,条形装药取1/2;K,A:与爆破场地和地质条件有关的系数)。 研究发现
10、,爆炸地震波在裂隙区与弹性分界面的最大质点振动速度与装药量无关,仅与爆破介质的物理力学性质有关;爆炸地震波的视频率与单孔装药量三分之一次方成正比,所以单孔装药量大的爆破,相应来说爆炸地震波的主频也就较低。由于高频地震波衰减速度比低频地震波要快得多。为了降低爆破振动速度应该减小一次单响最大药量,采用微差起爆技术利用地震波的干涉,达到降低振动速度的目的。大量的研究发现,结构物对爆破振动的响应与爆破振动频率有很大的关系,高频地震波对结构物的破坏比低频地震波要小得多。从控制爆破振动的角度出发,采用中深孔爆破比用硐室爆破要好。另外低爆速炸药比高爆速炸药激发的地震波频率要高,有利于爆破振动的衰减。爆破自由
11、面好的爆破,其爆破振动强度低。研究发现双自由面爆破比单自由面爆破爆破振动强度大约降低1/3。为此,在选择起爆顺序时要考虑先起爆的炮孔要为继后起爆的炮孔创造更好的自由面。 还有一种由于爆破诱发的振动是由于被爆破体倾倒过程中冲击地面而产生的,其强度由倾倒体的冲击动能决定,这一种情况在城市拆除爆破中往往占主导作用。对于这种情况可以铺设减振层吸收冲击能量,采取秒差爆破减少一次同时冲击地面物体的重量达到减振的目的。 5 爆破水灾和涌浪 在拆除大容积的容器时越来越多的采用水压爆破,水压爆破就是将水注入容器内,把水作为传播爆炸能量的介质,达到破碎容器的目的。注水量根据容器体积大小而定,有时一次注水量可多达上
12、千立方。如此大量的水在容器破坏的瞬间倾泻出来,由于不能及时排出,很容易将周围的设施淹没或冲坏。为了及时将水排出,应该预先在被爆破的容器周围开挖排水沟,或将重要设施转移。 当爆破在靠近水源附近进行时,爆破可能会破坏原有地下水水系,使水资源遭到破坏。在进行地下工程施工时,当在靠近老塘区域或在处于承压水上石灰岩体上进行爆破要特别注意,因为如果爆破施工触及这部分水源,可能会使大量的水涌入工作面,造成重大事故。 在靠近河流和湖泊进行大量爆破施工时,由于大量被爆破体冲入其中,将激起巨大的涌浪,冲击附近的水利设施,使它们遭受破坏。在一次靠近汉江河爆破量为 4 万余方的硐室爆破中,抛入江中的岩石达 2 万多方
13、,产生的巨大涌浪涉及到下游 500 多米和上游 300 多米处,尽管江中的水面宽130 余米,结果仍然使对面岸边的农作物被连根拔起。因此,为了减小大量爆破产生的涌浪,对于此种环境下的爆破应选择在浅水期或者枯水期进行。6 结束语 随着经济建设的深入,特别是西部大开发的展开,爆破工程将越来越多的运用于基础建设。为了减小爆破所带来的不良影响,广大爆破工程技术人员应该加强对爆破污染和爆破灾害的控制研究,有关部门也应该加强对爆破工程施工的监管。 参考文献: 1松全才等编著 1 炸药理论M.北京:兵器工业出版社,1997,81 2孟吉复等编 1 爆破测试技术M.北京:冶金工业出版社,1992,121 3黄忆龙 1 梯段爆破的飞石控制J.西部探矿工程,1997,41 4黄忆龙 1 美国工业建筑物爆破拆除经验J1 煤矿爆破,1994,41 5黄忆龙 1 爆破地震波及其传播特性(博士学位论文)D.中国矿业大学(北京校区),2001,11
