爆破有害效應包括爆破地震波、沖擊波(地面或地下;空氣或水中)、個別飛石、毒氣或噪音等。這些效應都隨距爆源距離的增加而有規律地減弱,但由于各種效應所占炸藥爆炸能量的比重不同,能量的衰減規律也不相同,同時不同的效應對保護對象的破壞作用不同,所以在規定安全距離時,應根據各種效應分別核定最小安全距離,然后取它們的最大值作為爆破的警戒范圍。
第一節 爆破地震波
當炸藥包在巖石中爆炸時,鄰近藥包周圍的巖石遭受到沖擊波和爆炸生成的高壓氣體的猛烈沖擊而產生壓碎圈和破壞圈的非彈性變化過程。當應力波通過破碎圈后,由于應力波的強度迅速衰減,它再也不能引起巖石破裂,而只能引起巖石質點產生擾動,這種擾動以地震波的形式往外傳播,形成地動波。引起巖石震動的部分能量,占炸藥爆炸時釋放總能量的小部分,在巖石中約占2%~6%,在土中約占2%~3%,濕土中約占5%~6%。
爆破產生的震動作用有可能引起土巖和建筑(構)物的破壞。為了衡量爆破震動的強度,目前國內外用震速作為判別標準。當被保護對象受到爆破震動作用而不產生任何破壞(抹灰掉落開裂等)的峰值震動速度稱為安全震動速度。通常安全震動速度以被保護物臨界破壞速度除以一定的安全系數來求得。
爆破引起的地震波速度通常采用下述的經驗公式計算:
式中:Q——炸藥量,kg;齊發爆破取總藥量,秒差爆破取最大一段的藥量;
R——從爆源中心到被保護物的距離,m;
K、a——系數,通過試驗確定,也可以參照類似的條件下爆破的實測數據來選取或參照爆破安全規程(表6—1)選取。
目前,我國對各種建、構筑物所允許的安全震動速度規定如下:
(1)土窯洞、土坯房、毛石房屋為1.0cm/s;
(2)一般磚房、大型砌塊及預制構件房屋為2~3cm/s;
(3)鋼筋混凝土框架房屋和修健良好的木房為5.0cm/s;
(4)水工隧洞為10cm/s;
(5)地下巷道:巖石不穩定但有良好的支護為10cm/s;巖石中等穩定有良好的支護為20cm/s;巖石堅硬穩定,無支護為30cm/s。
表6—1 爆區不同巖石的K、a值
為了減少爆破地震波對爆區周圍建筑物的影響,可以采取下列措施:
(1)采用分段起爆,嚴格限制最大一段的裝藥量。總藥量相同時,分段越多,則爆破震動強度越小。
允許最大一段裝藥量按下式計算,其符號同式(6—1):
(2)合理選取微差間隔時間和爆破參數,減少爆破夾制作用。
(3)選用低爆速的炸藥和不耦合裝藥。
(4)采取預裂爆破技術,預裂縫有顯著的降震作用。露天深孔爆破時,防止超深過大。
(5)在被保護對象與爆源之間開挖防震溝是有效的隔震措施。單排或多排的密集空孔,其降震率可達20%~50%。