爆破设计与施工(汪旭光)ppt课件.ppt
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1、全国工程爆破技术人员统一培训内容全国工程爆破技术人员统一培训内容中国工程爆破协会中国工程爆破协会 编编汪旭光汪旭光 主编主编冶金工业出版社冶金工业出版社(20112011)爆爆 破破 设设 计计 与与 施施 工工(14)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第十四章第十四章 爆破安全技术和环境保护爆破安全技术和环境保护 14.1 爆破振动与塌落振动爆破振动与塌落振动 14.6 爆破粉尘爆破粉尘 14.2 塌落振动塌落振动 14.7 爆破有害气体爆破有害气体 14.3 爆破空气冲击波及噪声爆破空气冲击波及噪声 14.8 爆破对
2、生态环境的保护爆破对生态环境的保护 14.4 爆破水中冲击波爆破水中冲击波 14.9 爆破事故的预防和处理爆破事故的预防和处理 14.5 爆破个别飞散物爆破个别飞散物在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.1 爆破振动与塌落振动爆破振动与塌落振动 不论是在岩石中爆破,还是建筑物的拆除爆破,当不论是在岩石中爆破,还是建筑物的拆除爆破,当炸药在固体介质中爆炸产生的应力波通过破裂圈后,由炸药在固体介质中爆炸产生的应力波通过破裂圈后,由于应力波强度迅速衰减,它只能引起介质质点产生弹性于应力波强度迅速衰减,它只能引起介质质点产生弹
3、性振动。这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播,称为振动。这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播,称为爆破地震波爆破地震波。爆破地震波是一种复杂的波系,包含体波和面波。面爆破地震波是一种复杂的波系,包含体波和面波。面波,特别是其中的瑞利波,由于它的频率低、衰减慢、波,特别是其中的瑞利波,由于它的频率低、衰减慢、携带的能量较多,是造成地震破坏的主要因素。引起地携带的能量较多,是造成地震破坏的主要因素。引起地表震动,从而危及建筑物的安全。表震动,从而危及建筑物的安全。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.1.1 爆破地震的特点
4、爆破地震的特点 爆破地震与自然地震一样对建筑物都有危害,然而二者爆破地震与自然地震一样对建筑物都有危害,然而二者也有一定的区别。也有一定的区别。爆破地震振动幅值大,但衰减快,破坏范围小;天然地震爆破地震振动幅值大,但衰减快,破坏范围小;天然地震振动幅值虽小,但衰减缓慢,破坏范围比前者大得多;振动幅值虽小,但衰减缓慢,破坏范围比前者大得多;爆破地震的地面加速度震动频率较高爆破地震的地面加速度震动频率较高(约约10Hz100Hz以以上上),远超过普通工程结构的自振频率;天然地震地面加速,远超过普通工程结构的自振频率;天然地震地面加速度震动频率较低度震动频率较低(一般为一般为2Hz5Hz),与普通工
5、程结构的自,与普通工程结构的自振频率相接近;振频率相接近;爆破地震的持续时间很短,在爆破地震的持续时间很短,在0.4s2.0s之间;而天然地之间;而天然地震主震相持续时间多在震主震相持续时间多在10s40s间。间。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.1.2 爆破地震破坏判据及计算爆破地震破坏判据及计算 评价爆破地震强度的指标可用质点振动位移、速度、和加速度。我国评价爆破地震强度的指标可用质点振动位移、速度、和加速度。我国习惯上以地面习惯上以地面介质质点振动速度介质质点振动速度作为评价爆破强度的作为评价爆破强度的指标指
6、标。爆破安全规程规定,一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足地震安爆破安全规程规定,一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足地震安全速度的要求。主要类型的建筑物和构筑物地面质点的安全振动速度规定如下:全速度的要求。主要类型的建筑物和构筑物地面质点的安全振动速度规定如下:v土窑洞、土坯房、毛石房屋土窑洞、土坯房、毛石房屋 1.0cm/s;v一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物 23cm/s;v钢筋混凝土框架房屋钢筋混凝土框架房屋 5cm/s;v水工隧洞水工隧洞 10cm/s;v交通隧洞交通隧洞 15cm/s;v矿山巷道,围岩不稳定有良好支护矿山巷道,围岩不稳定有良好
7、支护 10cm/s;围岩中等稳定有良好支护围岩中等稳定有良好支护 20cm/s;围岩稳定无支护围岩稳定无支护 30cm/s。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 对于埋在地下的药包爆炸时引起的地表质点振动速度,对于埋在地下的药包爆炸时引起的地表质点振动速度,采用采用 萨道夫斯基公式计算:萨道夫斯基公式计算:式中:式中:Q 总药量或最大一段药量,总药量或最大一段药量,kg;R 测点或被保护物距爆破点的距离,测点或被保护物距爆破点的距离,m;v 测点处或被保护物处地面质点的振动速度,测点处或被保护物处地面质点的振动速度,cm/
8、s;K,与岩石性质有关,由实测确定或参考以下值:与岩石性质有关,由实测确定或参考以下值:坚硬岩石坚硬岩石 K=50150 =1.31.5 中硬岩石中硬岩石 K=150250 =1.51.8 软软 岩岩 K=250300 =1.82.0 由安全震动速度亦可计算安全距离:由安全震动速度亦可计算安全距离:应当指出,以上应当指出,以上K、的取值范围,只是大概的经验值。对于在重要建筑物附近的取值范围,只是大概的经验值。对于在重要建筑物附近爆破或很大规模的爆破,应当通过实测确定准确的爆破或很大规模的爆破,应当通过实测确定准确的K、值。值。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一
9、定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.1.3 塌落振动塌落振动 在高耸建筑物拆除爆破中,爆破体在倾倒或塌落过程冲击地面,同样会在高耸建筑物拆除爆破中,爆破体在倾倒或塌落过程冲击地面,同样会引起地表震动,有时会强于爆破地震。这时就要进行这方面的验算。引起地表震动,有时会强于爆破地震。这时就要进行这方面的验算。关于建筑物坍落时的振动计算,可参考以下公式:关于建筑物坍落时的振动计算,可参考以下公式:式中:式中:v 地面质点振动速度,地面质点振动速度,cm/s;R距坍落地点的距离,距坍落地点的距离,m;m冲击地面解体构件的质量,冲击地面解体构件的质量,kg;g重力加速度重力加速度,cm/s2;
10、h 落高落高,m;K系数,一般取系数,一般取6.58.7。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.1.4 爆破地震测试爆破地震测试 爆破地震测量一般采用电测法。测量仪器由传感器、测爆破地震测量一般采用电测法。测量仪器由传感器、测振仪和记录装置组成。如图:测振仪记录装置传感器振仪和记录装置组成。如图:测振仪记录装置传感器 图图 爆破震动测试系统爆破震动测试系统 传感器又称为拾震器,用于将地面振动信号转换为电信传感器又称为拾震器,用于将地面振动信号转换为电信号。按号。按信号转换方式信号转换方式不同,可分为应变型、磁电型、压电
11、晶不同,可分为应变型、磁电型、压电晶体型和电容型。按记录的体型和电容型。按记录的物理量物理量不同,分为位移传感器、速不同,分为位移传感器、速度传感器和加速度传感器。按度传感器和加速度传感器。按测量振动强度测量振动强度不同,又分为强不同,又分为强震仪、中强震仪和弱震仪。震仪、中强震仪和弱震仪。测振仪测振仪记录装置记录装置传感器传感器在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.1.5 防护措施防护措施1、预防爆破地震危害,减弱爆破地震效应的主要措施是、预防爆破地震危害,减弱爆破地震效应的主要措施是严格控制一次齐爆药量严格控制一次
12、齐爆药量。被。被保护建筑物的安全振速确定这后,即可算出最大安全起爆药量。一次齐爆药量只保护建筑物的安全振速确定这后,即可算出最大安全起爆药量。一次齐爆药量只有控制在安全起爆药量之内,才能保证建筑物的安全。当设计药量大于该值时,有控制在安全起爆药量之内,才能保证建筑物的安全。当设计药量大于该值时,则必须分次爆破,或采用微差爆破,使每一段爆破药量都小于安全起爆药量。此则必须分次爆破,或采用微差爆破,使每一段爆破药量都小于安全起爆药量。此时微差时间间隔应大于时微差时间间隔应大于50ms,降震效果才明显。,降震效果才明显。2、在爆破体附近、在爆破体附近开挖减震沟开挖减震沟也可在一定程度上降低爆破效应。
13、减震沟宽度以施工方也可在一定程度上降低爆破效应。减震沟宽度以施工方便为准。减震沟深度以超过被爆体或药包便为准。减震沟深度以超过被爆体或药包2030cm为好。为好。3、如果爆破体与被保护体之间是连为一体的混凝地基础或岩石,则采用预裂爆破方、如果爆破体与被保护体之间是连为一体的混凝地基础或岩石,则采用预裂爆破方法,首先在二者之间法,首先在二者之间形成预裂缝形成预裂缝,再进行爆破降震效果比较明显。这时应特别注,再进行爆破降震效果比较明显。这时应特别注意预裂爆破所产生的震动效应。意预裂爆破所产生的震动效应。4、减小塌落冲击地面震动,首先要采用合理的拆除工艺,减小和控制塌落冲击地面、减小塌落冲击地面震动
14、,首先要采用合理的拆除工艺,减小和控制塌落冲击地面的构件的质量。其次是在地面倒塌范围内铺设一定厚度的的构件的质量。其次是在地面倒塌范围内铺设一定厚度的松软缓冲层松软缓冲层(土、沙、(土、沙、炉渣等)。炉渣等)。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.2 塌落振动塌落振动 如上节所述。如上节所述。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.3 爆破空气冲击波及噪声爆破空气冲击波及噪声14.3.1 空气冲击波的概念空气冲击波的概念 炸药在空气中爆炸时,爆炸
15、产物、高速向空中膨胀,使炸药在空气中爆炸时,爆炸产物、高速向空中膨胀,使周围空气受压缩,形成压力很高的冲击波,这种冲击波称为周围空气受压缩,形成压力很高的冲击波,这种冲击波称为爆破空气冲击波。爆破空气冲击波。如:日本如:日本1945.8长崎和广岛原子弹爆炸后死伤者中长崎和广岛原子弹爆炸后死伤者中20%是冲击波造成;是冲击波造成;1947.4.18.8美国德克萨斯城港口,一艘装有美国德克萨斯城港口,一艘装有2300t硝铵炸药的船只,因硝铵炸药的船只,因失火爆炸后失火爆炸后560人死亡人死亡800人重伤,人重伤,4000多人轻伤距爆心多人轻伤距爆心3000m处仍有处仍有碎片飞来。百万吨级原子弹爆炸
16、后冲击波可使碎片飞来。百万吨级原子弹爆炸后冲击波可使10002000 km2 范围范围内(相当于半径内(相当于半径1825km)的人畜致死或致伤。绝不可轻视。)的人畜致死或致伤。绝不可轻视。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.3.2 爆破空气冲击波的安全判据和安全距离爆破空气冲击波的安全判据和安全距离v爆破空气冲击波的安全判据主要根据空气冲击波产生的超压值大小对人爆破空气冲击波的安全判据主要根据空气冲击波产生的超压值大小对人或建筑物的损害程度综合判定,并确定相应的安全距离。或建筑物的损害程度综合判定,并确定相应的安全
17、距离。v爆破安全规程规定,对于掩体内避炮的作业人员、居民或其他人员、爆破安全规程规定,对于掩体内避炮的作业人员、居民或其他人员、建筑物和构筑物的空气冲击波的安全距离,分别按下式来确定:建筑物和构筑物的空气冲击波的安全距离,分别按下式来确定:(掩体内作业人员掩体内作业人员)(其他作业人员其他作业人员)(建筑物、构筑物建筑物、构筑物)式中:式中:Rk空气冲击波的安全距离,空气冲击波的安全距离,m;Q裸露药包或用爆炸法在地面销毁的药包的重量,裸露药包或用爆炸法在地面销毁的药包的重量,kg。Q不不 得大于得大于20kg。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅
18、入深,所提出的问题也很明确14.3.3 爆破空气冲击波的安全防护爆破空气冲击波的安全防护 为了确保人员和建筑物等的安全,在爆破作业时,必须对空气冲击波加以控制,使之低为了确保人员和建筑物等的安全,在爆破作业时,必须对空气冲击波加以控制,使之低于允许的超压值。爆破空气冲击波产生的根源主要是裸露药包爆破或炮孔、药室位置不当于允许的超压值。爆破空气冲击波产生的根源主要是裸露药包爆破或炮孔、药室位置不当及堵塞质量不好所致,因此从根本上消除空气冲击波危害,应避免裸露药包爆破。及堵塞质量不好所致,因此从根本上消除空气冲击波危害,应避免裸露药包爆破。可采用可采用以下技术措施对爆破空气冲击波进行安全防护:以下
19、技术措施对爆破空气冲击波进行安全防护:(1)尽量避免采用安全导爆索起爆网路,必须采用时应覆盖砂土。)尽量避免采用安全导爆索起爆网路,必须采用时应覆盖砂土。(2)控制一次起爆药量。从空间、时间上将总装药量平均分配到各个爆破)控制一次起爆药量。从空间、时间上将总装药量平均分配到各个爆破部位,以防止产生强烈的冲击波。部位,以防止产生强烈的冲击波。(3)优化爆破参数,选择适宜的装药结构。合理控制最小抵抗线大小和方)优化爆破参数,选择适宜的装药结构。合理控制最小抵抗线大小和方向,选择空气间隔、不偶合装药结构,确保堵塞长度和质量,以有效控向,选择空气间隔、不偶合装药结构,确保堵塞长度和质量,以有效控制空气
20、冲击波的产生。制空气冲击波的产生。(4)在爆破区与保护物附近构筑阻波墙(砖墙、砂袋、砌石墙或水袋等),)在爆破区与保护物附近构筑阻波墙(砖墙、砂袋、砌石墙或水袋等),设置吸波体(用可吸收冲击波材料做成),使空气冲击波在传播过程中设置吸波体(用可吸收冲击波材料做成),使空气冲击波在传播过程中被消弱。矿井巷道中,采用薄膜水袋阻波墙既可消弱冲击波又可降尘、被消弱。矿井巷道中,采用薄膜水袋阻波墙既可消弱冲击波又可降尘、并稀释有毒气体。并稀释有毒气体。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.4 爆破水中冲击波爆破水中冲击波14.4
21、.1水中冲击波安全距离水中冲击波安全距离(水深不大于(水深不大于30m)(1)当一次起爆药量少于)当一次起爆药量少于1000kg时,可参照表时,可参照表72910定出安全距离(定出安全距离(m)。)。(2)当一次起爆药量大于)当一次起爆药量大于1000kg时,按下式计算安全距离时,按下式计算安全距离R:(72924)式中式中Q 一次起爆炸药量,一次起爆炸药量,kg KS经验系数,按表经验系数,按表72911选取。选取。(3)当水深大于)当水深大于30m时,应通过试验定出水中冲击波的安全距离,在试验时,可用库尔公式时,应通过试验定出水中冲击波的安全距离,在试验时,可用库尔公式和柯克伍德公式计算水
22、中冲击波超压峰值。和柯克伍德公式计算水中冲击波超压峰值。库尔公式库尔公式 ,MPa (72925)柯克伍德公式柯克伍德公式 ,MPa (72926)式中式中 Q、R意义及单位同前。意义及单位同前。水中冲击波超压水中冲击波超压F蜂值与船舶、鱼类的伤害关系可参见表蜂值与船舶、鱼类的伤害关系可参见表72912。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确表表14 Q1000kg时水中冲击波安全距离时水中冲击波安全距离/m 炸药量炸药量 /kg 50 50200 2001000 裸露药包裸露药包 游泳者游泳者 90014002000 潜水
23、者潜水者120018002500 木船木船200300500 铁船铁船100150250 钻孔或药室钻孔或药室 游泳者游泳者5007001100 潜水者潜水者6009001400 木船木船100150250 铁船铁船70100150在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确表表14-KS值值 对象对象 游泳者游泳者 潜水者潜水者木船木船铁船铁船 水中裸露药包水中裸露药包 250320 50 25 水下钻孔或药室水下钻孔或药室 130160 25 15表表14-水中冲击波超压峰值对应的损害程度水中冲击波超压峰值对应的损害程度超压峰
24、值超压峰值 /MPa 50 20 10 0.7 0.35 0.2船舶船舶 安全安全 安全限安全限木船安全限木船安全限鱼类鱼类 死亡死亡 重伤重伤 安全安全在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确14.4.2 减弱水中冲击波的办法减弱水中冲击波的办法气泡帷幕气泡帷幕 水中爆破冲击波的有效措施是:采用气泡帷幕防护技术,水中爆破冲击波的有效措施是:采用气泡帷幕防护技术,所谓气泡帷幕所谓气泡帷幕。就是在爆源与被保护物之间设置一套气泡发射装置,一就是在爆源与被保护物之间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
25、里输入压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出大量细小的气泡,缩空气后,便从小孔中连续不断地发射出大量细小的气泡,由于浮力的作用,气泡群自水底向水面运动,从而形成一边由于浮力的作用,气泡群自水底向水面运动,从而形成一边“气泡帷幕气泡帷幕”。能有效地削弱冲击波地压力峰值,对所保护能有效地削弱冲击波地压力峰值,对所保护物起到防护作用。可以通过提高压缩空气的压力和流量,适物起到防护作用。可以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发射孔的直径,以及改善气泡发当增加发射孔的数量和减少发射孔的直径,以及改善气泡发射装置的结构等来提高帷幕中
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