爆破安全技术与环境保护

第3章 爆破冲击波及噪声

3.1 空气冲击波

空气冲击波具有较高的压力和流速,不但可以引起爆破点附近一定范围内建筑物的破坏,还会造成人畜伤亡。

空气冲击波的破坏作用主要与下列因素有关:

1.冲击波波阵面峰值压力(Δpm);

2.冲击波正压作用时间(t+);

3.冲击波冲量(I);

4.冲击波作用到的保护物的自振周期(T)、形状和强度等。

一般来讲,当保护物与爆心有一定距离时,冲击波对其破坏的程度,由保护物本身的自振周期与正压区作用时间来确定。

当t+/T ≤0.25时,按冲量计算;

当t+/T ≥10时,按冲击波超压峰值计算;

当0.25 < t+/T < 10时,按I或Δpm计算的冲击波对保护物的破坏作用误差很大 。

球形装药在钢筋混凝土、岩石一类的刚性地面爆炸时的超压

ΔPmgr——爆炸时空气冲击波的峰值超压,105Pa;

Q—梯恩梯的装药量,kg;

比例距离,m/kg1/3;

r—测点距爆心的距离,m。

普通土壤地面爆炸时正压作用时间

一些保护物的结构部件的自振周期T及相应破坏荷载值

空气冲击波超压对保护物的破坏程度

巷道内冲击波超压与有关构件和设备等的破坏情况

3.2 噪声

爆破噪声产生:炸药爆炸后在一定体积内瞬间产生大量高温高压气体产物并以超音速向周围膨胀,在离爆源较近的地方,空气中产生的波动表现为冲击波,在离爆源较远某一距离的地方,就衰减以声波形式传播,当空气冲击波降至180db以下时,称为爆破噪声。

爆破噪声危害:

爆破噪声会危害人体健康,使人产生不愉快,并使听力减弱

频繁噪声使人的交感神经紧张,心跳加快,血压升高,并引起大脑皮层负面变化,影响睡眠和激素分泌;

当爆破脉冲声峰压级较高时,会使耳膜破裂,使常人造成爆振性耳聋。

3.3爆破噪音的危害作用及安全标准

为对噪音的大小进行概略地比较,联合国世界保健组织规定了一个标准:

距离音源10m测定的噪音大小

国家劳动总局和卫生部于1980年公布的工业噪音的卫生标准(听力保护标准)

我国爆破噪声控制标准

在工程爆破作用中,目前国际上尚无统一的爆破噪声规范。

在0~2类区域进行爆破时,应采取降噪措施并进行必要的爆破噪声监测。监测应用专用的A计权声压计及记录仪;监测点宜布置在敏感建筑物附近和敏感建筑物室内。

爆破噪音不仅对人员产生危害效应,与空气冲击波类似,对建筑物也会产生一定的破坏作用。

声效应的破坏情况

空气冲击波防护措施:

1.采用毫秒延期爆破技术来削弱冲击波的强度;

2.严格按设计抵抗线施工可防止强烈冲击波的产生;

3.裸露药包的导爆索用砂、土掩盖;

4.对岩体的地质弱面给以补强来扼制冲击波的产生渠道;

5.控制爆破方向及合理选择爆破时间;

6.注意爆破作用时的气候、天气条件;

7.预设阻波墙。

还可:在爆源上加覆盖物、打开窗户并设法固定、保护室内设备等。

常见阻波墙:

1.水力阻波墙;通风构筑物、人行天井

2.沙袋阻波墙;

3.防波排柱;巷道

4.木垛阻波墙;巷道

5.防护排架、控制爆破

爆破噪声控制方法:必须考虑 声源、传播途径和接受者三个基本环节

声源上加以控制

1.尽量避免在地面敷设雷管和导爆索,不能避免时应覆盖;

2.采用延期爆破,可降噪1/3~2/3;

3.采用水封爆破,可降噪约2/3;

4.避免炮孔间的总延期时间过长;

5.控制一次爆破规模;

6.安排合理的爆破时间;

7.严密填塞炮孔和加强覆盖。

传播途径上加以控制

1.设置遮蔽物或充分利用地形地貌;

2.主要方向效应。

第4章 爆破水中冲击波

爆破水中冲击波的产生:

装药在无限和静止的水中爆炸时,由于爆炸产物高速向外膨胀,首先在水中形成冲击波。

当冲击波在水面发生反射时,根据水面处入射波与反射波相互作用之后接近于零的边界条件,反射波应为拉伸波。由于水几乎没有抗拉能力,因此,在拉伸波的作用下,表面处水的质点向上飞溅,形成一个特有的飞溅水塚。在此之后,当爆炸产物形成的水泡到达水面时,又出现了与爆炸产物混在一起的飞溅水柱。但是当装药在足够深的水中爆炸时,气泡到达水面以前就因脉动而被分散和溶解,爆炸产物的能量已经耗尽,这时水面上就没有喷泉出现。

对普通炸药,此深度h最少为:

爆破水中冲击波的测试系统:

爆破水中冲击波的安全允许标准和评价方法:

炸药在无限水域中爆炸时,库尔公式:

爆破水中冲击波的安全允许标准和评价方法:

水下工程爆破,如水下钻孔爆破、岩面爆破,由于边界条件和爆破方式不同,用经验公式

典型工程实例水中冲击波经验公式,用经验公式

水下爆破产生冲击波的安全距离,《爆破安全规程》规定:

1.水下裸露爆破,当覆盖水厚度小于3倍药包半径时,对水面以上人员或其他保护对象的空气冲击波安全允许距离计算原则与地面爆破时相同;

2.在水深不大于30m的水域内进行水下爆破,水中冲击波的最小安全允许距离,对船舶:客船1500m;施工船舶、非施工船舶;对人员、按下表确定

一次爆破炸药量大于1000kg,对人员和施工船舶的水中冲击波安全允许距离:

爆破冲击波的控制和防护:

为控制水下冲击波及超压,应尽可能减少每次爆破的装药量,并采用延期爆破以保证爆破效果;

在爆源以为的任意点控制水下冲击波及超压的方法:采用气泡帷幕。

气泡帷幕:

在爆源与被保护物之间的水底设置一套气泡发射装置,一般采用钢管在其两侧钻凿两排小孔,当往发射装置里输入压缩空气后,便从小孔中连续不断地发射大量细小的气泡,由于浮力的作用,气泡群自水底向水面运动,从而形成一道气泡帷幕。气泡帷幕能有效地削弱冲击波的压力峰值,对被保护物起到防护作用。

气泡帷幕层数与衰减冲击波峰值压力成近似线性关系。

通过提高压缩空气的压力和流量,适当增加发射孔的数量和减少孔的直径,以及改善气泡发射装置的结构等来提高帷幕的气泡密度。

设计良好的气泡帷幕装置,可以削弱冲击波压力的90%以上。