爆破有害效应包括爆破地震波、冲击波(地面或地下;空气或水中)、个别飞石、毒气或噪音等。这些效应都随距爆源距离的增加而有规律地减弱,但由于各种效应所占炸药爆炸能量的比重不同,能量的衰减规律也不相同,同时不同的效应对保护对象的破坏作用不同,所以在规定安全距离时,应根据各种效应分别核定最小安全距离,然后取它们的最大值作为爆破的警戒范围。
第一节 爆破地震波
当炸药包在岩石中爆炸时,邻近药包周围的岩石遭受到冲击波和爆炸生成的高压气体的猛烈冲击而产生压碎圈和破坏圈的非弹性变化过程。当应力波通过破碎圈后,由于应力波的强度迅速衰减,它再也不能引起岩石破裂,而只能引起岩石质点产生扰动,这种扰动以地震波的形式往外传播,形成地动波。引起岩石震动的部分能量,占炸药爆炸时释放总能量的小部分,在岩石中约占2%~6%,在土中约占2%~3%,湿土中约占5%~6%。
爆破产生的震动作用有可能引起土岩和建筑(构)物的破坏。为了衡量爆破震动的强度,目前国内外用震速作为判别标准。当被保护对象受到爆破震动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落开裂等)的峰值震动速度称为安全震动速度。通常安全震动速度以被保护物临界破坏速度除以一定的安全系数来求得。
爆破引起的地震波速度通常采用下述的经验公式计算:
式中:Q——炸药量,kg;齐发爆破取总药量,秒差爆破取最大一段的药量;
R——从爆源中心到被保护物的距离,m;
K、a——系数,通过试验确定,也可以参照类似的条件下爆破的实测数据来选取或参照爆破安全规程(表6—1)选取。
目前,我国对各种建、构筑物所允许的安全震动速度规定如下:
(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋为1.0cm/s;
(2)一般砖房、大型砌块及预制构件房屋为2~3cm/s;
(3)钢筋混凝土框架房屋和修健良好的木房为5.0cm/s;
(4)水工隧洞为10cm/s;
(5)地下巷道:岩石不稳定但有良好的支护为10cm/s;岩石中等稳定有良好的支护为20cm/s;岩石坚硬稳定,无支护为30cm/s。
表6—1 爆区不同岩石的K、a值
为了减少爆破地震波对爆区周围建筑物的影响,可以采取下列措施:
(1)采用分段起爆,严格限制最大一段的装药量。总药量相同时,分段越多,则爆破震动强度越小。
允许最大一段装药量按下式计算,其符号同式(6—1):
(2)合理选取微差间隔时间和爆破参数,减少爆破夹制作用。
(3)选用低爆速的炸药和不耦合装药。
(4)采取预裂爆破技术,预裂缝有显著的降震作用。露天深孔爆破时,防止超深过大。
(5)在被保护对象与爆源之间开挖防震沟是有效的隔震措施。单排或多排的密集空孔,其降震率可达20%~50%。