在现今的各类工程爆破中,炸药爆炸后释放的能量有效利用率大约为60~70%。
约占炸药爆轰能量的30~40%消耗在药包周围介质的过粉碎(或压缩介质)和转化为不利于人们的有害效应。
爆破灾害:爆破地震、爆破冲击波、爆破飞石、爆破毒气、爆破噪声及爆破烟尘等。
爆破地震:炸药爆炸后有一种弹性波(地震波)在介质内(岩石)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簸和摇晃,即通常所说的爆破地震。约有2~20%的能量转化为弹性波(地震波)。
爆破地震与天然地震相同和不同点:
◇一种迅速释放能量,并以波的形式向外传播的客观现象。
◇天然地震的振动频率低,与建(构)筑物的固有频率(或称自振频率)相近,容易产生共振现象,导致房屋等建(构)筑物产生损坏或倒塌。
降振的主动措施:
◇减小爆破规模,降低一次爆破炸药量;
◇采用毫秒延期(微差)爆破,减少最大一段起爆药量;
◇通过改变爆破方向,避免使药包最小抵抗线背向保护物;
◇群孔爆破干扰减振。
降振的被动措施:
◇在爆区与保护物之间用预裂爆破形成隔离缝、开挖减震沟槽或钻凿防震孔;
◇在精密仪表下铺减震垫;
◇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爆破。
减震爆破技术
秦山核电二期工程:群孔干扰减振技术,突破高危区域施工安全瓶颈。
◇空气冲击波:高温高压爆轰产物(爆轰气体)压缩空气,以高于空气中声速(340米/秒)的速度向外传播。
◇水中冲击波:由于水的存在及水的近似不可压缩特性,水中冲击波强度随距离的衰减较缓慢,其传播范围较大。当炸药量相同时,水下裸露爆破(含水中悬吊药包爆破)产生的冲击波强度及其传播范围要比水下钻孔或硐室爆破大得多。
◇爆破飞石造成事故占事故总数67%。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。
◇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)。
◇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。
(1)飞石的原因
◇技术设计存在缺陷或错误
孔位?
最小抵抗线?
药量?
孔深?
起爆顺序?
防护设计?
未采取技术措施防范拆除高耸建(构)筑物倾倒触地产生飞石等。
◇施工操作不当
抵抗线过小;
堵塞。1)材料采用含饱和水的粘土或易燃材料作充填料;2)擅自减少炮孔堵塞长度。
不按设计要求进行覆盖防护施工等。
◇爆破飞石安全距离
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)。
破碎大块岩矿:裸露药包爆破法400、浅眼爆破法 300。
城镇爆破:按设计方案执行。
(2)飞石事故的预防
1)设计和施工要互相配合协调;
2)按设计要求钻孔、装药、起爆,确保装药施工质量;
3)按设计要求的填(堵)塞料、填(堵)塞位置和长度,进行填(堵)塞施工;
4)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:在爆破体表面用砂土袋、竹笆(排)、编织袋、麻袋、铁丝网等进行多层覆盖,防止碎石(块)飞出;
5)严格划定警戒范围:爆破飞石伤人事故90%是发生在安全警戒范围内。
案例1
2001年7月9日下午6点40分左右嵩明县牛栏江镇四营煤矿家属区65岁的陈老太仰面跌在离石凳几米外的地上,81岁的周凤英则已经摔下石凳旁边几米高的地基,两人都已身亡,伤人飞石来自离事发地点600米山上的一座私人采石场。“一般而言,采石场爆破区的安全范围是方圆200米,这几块伤人的石头意外地多飞了400米。”采石场的石灰岩结构太过复杂。
爆破毒气俗称炮烟,主要由氮氧化物、一氧化碳、硫化氢等气体构成。
防止爆破毒气对人造成伤害的主要措施是爆后要充分通风,吹散炮烟。地下爆破后还可向工作面洒水,以稀释炮烟。
爆破噪声是爆破空气冲击波的延续当空气冲击波的超压降到相当低的水平(0.2kgf/㎝2)以后,冲击波就衰减为声波,其传播范围很广。
虽然爆破噪声的持续时间很短,但若过高、过频,将刺激人的神经,损伤人体器官,危害人体健康,常常引起民事纠纷及诉讼。有的甚至导致接近民居的采石场停产及关闭。
减轻爆破噪声的措施:
尽量不用或禁止使用裸露爆破和导爆索起爆网路;
采用炮孔装药爆破时,应准确计算装药量,防止过量装药,造成“冲天炮”。进行保质保量的全填塞,做到放“闷炮”;
在城镇控制爆破和拆除爆破中作好爆破体表面覆盖防护;
适当增大一次爆破量,尽量减少爆破次数。
在城镇地区进行大面积拆除(尤其是拆除多年陈旧厂房和居民楼)爆破和规模较大的土石方爆破时,产生由大量细微颗粒组成的烟尘,在局部地区往往造成遮天蔽日的景象,不仅污染空气,也给爆区周围一定范围内的居民家庭带来一场“尘雨”。随着这一类爆破的增多,爆破烟尘也逐渐成为一种“公害”,成为爆破有害效应之一。
爆破事故:早爆、迟爆与拒爆。
炸药包比预定时间提前爆炸,称为早爆。发生早爆时,由于作业人员就在药包附近或尚未撤离危险区,所以极易造成人员伤亡。
炸药包比预定时间滞后爆炸,称为迟爆。迟爆具有不可预见性和突然性,所以也极易发生人身安全事故。
拒爆通常称盲炮,又称瞎炮、哑炮。常常更多地出现在各类工程爆破中。
不合格火工品。
杂散电流。采用电起爆网路时,雷电、射频电(广播、电视、无线电台等发射的电波)、静电、高压电、杂散电流等外来电流影响引起雷管早爆。
雷电。雷电直接落在雷管、炸药包、起爆导爆索或导爆管等爆炸材料上导致早爆。
起爆的问题:(1)没有放电(2)没有按信号起爆(3)爆破器质量问题。
违反安全操作规程、违章作业引起早爆。如扩壶爆破间隔时间过短,孔壁温度过高引起早爆;用钻杆当炮棍装药,捅响雷管。
特殊环境。硫化矿床用硝铵类炸药进行爆破,因硝酸铵与硫化矿接触产生放热反应,使孔内温度升高,引起炸药(雷管)自爆。
对新购进的爆炸物品,使用前要进行性能检测;
避免杂散电流:(1)采用非电起爆(若爆区附近有广播、电视、无线电发射台和高压输电线时)(2)禁止手机、对讲机入爆破区域(3)爆区附近用电设备暂停运行,清除爆区内的金属物件,以减少杂散电流源;
雷雨天气采用非电起爆。遇雷雨时立即停止爆破作业,迅速撤离危险区,并在危险区边界设置岗哨,防止他人误入;
提高爆破作业人员安全施工操作水平,严禁违章作业;坚持使用木质炮棍;
在含硫矿床地段作业时,可向工作面或炮孔中涂洒石灰水,或采用抗高温的雷管和炸药;
起爆器放电。
火工品质量问题:(1)起爆材料或炸药过期,起爆能力或爆轰性能降低,起爆后炸药不能立即爆轰,存在一段由爆燃转为爆轰的时间,致使爆炸时间滞后(2)起爆材料质量不好,延期雷管延期时间延长等。
◇防止迟爆的措施
不使用已过期的爆炸材料;
发现炮未响时,不要急于当盲炮处理,应留有足够的等待时间,以防迟爆。
◇拒爆产生的原因
火工品质量问题。
起爆的问题。电起爆时,起爆电源(含起爆器和交直流电源)容量不够,起爆网路中雷管不准爆;
操作问题:(1)损坏了起爆线路(2)使炸药失去敏感性而拒爆(3)接头接地或短路;(4)在同一网路中使用不同厂或同厂不同批之电雷管;
设计问题:(1)在网路中的雷管电阻值相差过大(2)导爆管起爆网路中,延期时间设计不对。
◇防止拒爆的措施
火工品。使用前对爆破器材进行性能检测,禁止使用不合格产品;
设计问题。提高爆破设计技术水平,避免因设计差错造成拒爆;
操作问题。提高作业人员施工技术水平,防止操作失误。
一般规定
警戒范围的确定。处理盲炮前应由爆破领导人定出警戒范围,并在该区域边界设置警戒,处理盲炮时无关人员不许进人警戒区。
处理盲炮的人员。应派有经验的爆破员处理盲炮,硐室爆破的盲炮处理应由爆破工程技术人员提出方案并经单位主要负责人批准。
盲炮处理时间。盲炮应在当班处理,当班不能处理或未处理完毕,应将盲炮情况在现场交接清楚,由下一班继续处理。
再检查。盲炮处理后,应再次仔细检查爆堆,将残余的爆破器材收集起来统一销毁;在不能确认爆堆无残留的爆破器材之前,应采取预防措施。
最小抵抗线和堵塞等情况的检查。最小抵抗线有变化者,应验算安全距离,并加大警戒范围后,爆破参数由爆破工程技术人员确定并经爆破领导人批准,再连接起爆。
登记存档。盲炮处理后应由处理者填写登记卡片或提交报告,说明产生盲炮的原因、处理的方法、效果和预防措施。
爆破(爆炸)事故的抢救——在土石方爆破中发生爆破飞石事故后的抢救措施、因早爆、迟爆发生伤人事故的抢救措施。
人员受伤的。将受伤人员进行初步包扎后尽快送往附近医院救治,搬动伤员时应轻抬、轻放,避免触动受伤部位。
当飞石砸穿或砸断附近供水、供电、供气(煤气、天然气或蒸汽)和通讯等管道、线路后,应立即将有关阀门关住、拉开电路开关,并紧急通知有关部门前来抢修。
爆破(爆炸)事故的抢救——爆破器材仓库发生爆炸事故后应采取的抢救措施。
发生伤人及毁坏供水、电、气等管、路时,按照前述有关条款处置。
立即通知并动员库区周围300~500米(视库存量大小而定)范围内的人员、车辆、牲畜及能移动的机械设备迅速撤离危险区,并在危险区边界设置岗哨,防止发生二次爆炸事故。
对爆炸毒气中毒人员立即进行抢救(详见后面有关条款)。
爆破(爆炸)事故的抢救——因炮烟中毒的的抢救措施。
抢救人员佩带防毒面具进入中毒地点将中毒者尽快移至空气新鲜处。
将患者口中一切妨碍呼吸的假牙、粘液、泥土等除去,松开领带、领扣及腰带。
不具备抢救条件时,在对患者完成(1)、(2)步骤后应立即送去附近医院救治。
在地下作业中发现有中毒现象时,应对中毒区加强通风并洒水,以尽快稀释毒气。
在对中毒人员进行抢救的同时,应立即封锁中毒区,在其外围派出岗哨,防止他入误入。
具备抢救条件时,对患者进行如下处置:
给患者输氧,以促使患者体内毒物的排除。当一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)中毒时,最好在纯氧中加5%的二氧化碳(CO2),以刺激呼吸中枢神经,增加呼吸能力,促使毒气排出体外。