爆破安全技术与环境保护初级.ppt
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1、14.爆破安全技术爆破安全技术与环境保护与环境保护14.1 爆破振动爆破振动14.2 爆破冲击波及噪声爆破冲击波及噪声14.3 爆破个别飞散物爆破个别飞散物14.4 爆破粉尘与有害气体爆破粉尘与有害气体14.5 爆破事故的预防和处理爆破事故的预防和处理14.1 爆破振动爆破振动爆破地震波的产生及其主要特征爆破地震波的强度预报(衰减规律)爆破地震的破坏判据及安全允许距离爆破震动效应的控制爆破振动取决于:爆破振动取决于:同时起爆的总装药量;同时起爆的总装药量;岩石特性;岩石特性;地面覆盖层的地质特性。地面覆盖层的地质特性。约束状态;约束状态;离爆破点的距离;离爆破点的距离;岩石特性距离装药量约束因
2、素爆破地震天然地震震源浅震源深影响范围小影响范围大持续时间短持续时间较长频率较高频率较低发生时间可控发生时间不可控地震波主要参数的估计范围如下:地面振动位移范围:0.0012.5厘米地面振动速度范围:0.0180厘米/秒地面振动加速度范围:0.0015g频率范围:5500赫芝地面振动持续时间:0.42.0秒(秒差和毫秒微差爆破将依爆破总持续时间确定.)爆破地震波的特征:近距离振动波形简单,一个脉冲,但脉冲时程随药量增加而增长随距离增加,波形趋于复杂化,最大振幅逐渐向后推移存在近似相关性,比例药量(Q1/3/R)爆破地震波在产生和传播过程中,主要受到下列因素的影响:爆源:爆破能量药量大小,炸药种
3、类;爆破的几何特征爆破作用指数n值,药包与装药孔的不偶合情况,单药包或群药包,集中药包或延长药包,临空面数目等;爆破方法瞬时起爆或分段延时起爆,有无予裂药包等。离爆源的距离。爆破地震波传播区的地质地形情况。爆破地震的衡量标准爆破地震的衡量标准质点振动速度质点振动速度 理由:理由:质点振动速度与应力成正比,应力与能量和破坏质点振动速度与应力成正比,应力与能量和破坏强度有关;强度有关;以质点振动速度衡量振动强度的规律性较强;以质点振动速度衡量振动强度的规律性较强;质点振动速度与地面运动密切相关;质点振动速度与地面运动密切相关;质点振动速度受地面覆盖层类型和厚度的影响小。质点振动速度受地面覆盖层类型
4、和厚度的影响小。爆破振动安全判据爆破振动安全判据 地震三要素地震三要素幅值、频率、持续时间。幅值、频率、持续时间。按照按照爆破安全规程爆破安全规程,特别重要的保护物,特别重要的保护物,由专家论证会提出允许标准,并由专门检测单位由专家论证会提出允许标准,并由专门检测单位监测爆破振动。监测爆破振动。式中R爆破地震速度预报点到爆源的距离,m;Q计算炸药量,kg;齐发爆破取总药量;秒延时爆破取最大一段药量;毫秒微差爆破取时差200毫秒范围内最大的爆破合药量;V地面质点最大震动速度,cm/s;K、与爆破点至计算目标间的地形、地质等条件有关的系数和衰减指数,可按表选取,或通过现场试验确定。岩性K坚硬岩石5
5、01501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2503501.82.0建筑物爆破拆除塌落振动塌落振动建筑物爆破拆除塌落造成地面的振动的物理过程建筑物爆破拆除塌落造成地面的振动的物理过程是:建筑物所在高度具有的重力势能转变成构件是:建筑物所在高度具有的重力势能转变成构件的下落运动或是转动,下落冲击地面造成构件和的下落运动或是转动,下落冲击地面造成构件和地面破坏,转变成破坏能;剩余能量在地面传播地面破坏,转变成破坏能;剩余能量在地面传播造成了周围地面的振动。地面的振动波形和能量造成了周围地面的振动。地面的振动波形和能量不是单一脉冲波动的结果。因此以冲量表述塌落不是单一脉冲波动的结果。因
6、此以冲量表述塌落振动是不准确的。显然塌落造成的地面振动的大振动是不准确的。显然塌落造成的地面振动的大小与其具有的重力势能相关,即与下落构件的质小与其具有的重力势能相关,即与下落构件的质量和所在的高度有关,随传播的距离增加而衰减。量和所在的高度有关,随传播的距离增加而衰减。拆除爆破降低塌落振动的技术措施拆除爆破降低塌落振动的技术措施 分段分层折叠爆破分段分层折叠爆破 地面开挖沟槽或铺垫缓冲材料地面开挖沟槽或铺垫缓冲材料 开挖隔震沟开挖隔震沟预防和减少爆破地震效应的措施预防和减少爆破地震效应的措施(题库31页熟练掌握第45题)(1)限制一次爆破用药量,降低震源强度;(2)采用延时爆破,合理分段,按
7、照安全允许速度计算药量,控制爆破振动效应;(3)在爆源或保护对象附近开挖减震沟、槽沪或采用预裂爆破生成隔离缝;(4)拆除爆破高耸建筑物时,在倒塌方向铺设柔软垫层或条形缓冲堤;(5)对周围建筑物和设施进行调查后,适当进行加固处理;(6)岩石条件匹配时,采用低威力、低爆速炸药;(7)必要时进行爆破振动实时监测。14.2爆破冲击波及噪声爆破冲击波及噪声(1)爆破冲击波的产生及传播(2)爆破冲击波的破坏判据及安全距离(3)降低爆破冲击波的主要措施14.3爆破空气冲击波及噪声爆破空气冲击波及噪声1)露天裸露药包爆破,一次爆破药量)露天裸露药包爆破,一次爆破药量1.0轻微中等严重极严重轻微挫伤听觉器官损伤
8、,中等挫伤,骨折内脏严重挫伤,可能死亡大部死亡爆破噪声通常用声压级强度(dB)表示。在声学中,定义:声压级式中,P0为相应于人的最低可闻的压力,定为210-4dyn/cm2。以180dB声压级为例,可建立dB与工程单位MPa之间的换算,即:当声压等于180dB时P=2105dyn/cm2因1dyn/cm2110-7Mpa故180dB0.02Mpa即,强度为180dB的噪声,相应的超压或最大压力约为0.02Mpa。联合国世界保健组织(WHO)资料:对人体健康来讲,120分贝危险区90120分贝为过渡区小于90分贝安全区日本有些资料:爆破噪声不应大于125dB,在城市中不应大于90dB。爆破噪声对
9、玻璃窗的破坏爆破噪声(dB)相应的爆炸空气击波压力(105pa)破坏现象1690.06玻璃窗开始破坏1711740.080.1大部分玻璃窗出现破坏1771800.150.2大部分玻璃窗木框产生破坏美国矿务局公布的噪声标准等级安全限警戒限最大允许值城市控爆标准噪声标准/dB12812813613690空气冲击波、噪声的控制与防护空气冲击波、噪声的控制与防护(32页熟练掌握第47题)(1 1)尽量不用裸露药包和导爆索施爆,否则应该加强覆)尽量不用裸露药包和导爆索施爆,否则应该加强覆盖防护;盖防护;(2 2)控制一次起爆药量和减小一次起爆的单响药量。采)控制一次起爆药量和减小一次起爆的单响药量。采用
10、分段延时起爆,用分段延时起爆,以减少弱冲击波的强度;以减少弱冲击波的强度;(3 3)精心施工,控制钻孔精度和装药长度,确保抵抗线)精心施工,控制钻孔精度和装药长度,确保抵抗线大小和堵塞长度及质量;大小和堵塞长度及质量;(4 4)加强覆盖防护和围挡防护,必要时设置近体防护和)加强覆盖防护和围挡防护,必要时设置近体防护和保护性防护;保护性防护;(5 5)不在清晨、傍晚和天气条件不好情况下爆破;)不在清晨、傍晚和天气条件不好情况下爆破;(6 6)地下爆破时,在巷道内可设置阻波挡墙。)地下爆破时,在巷道内可设置阻波挡墙。(题库18页基础第91题)14.3 爆破个别飞散物爆破个别飞散物(1)爆破大量堆积
11、范围的预测(2)爆破飞石安全距离的计算(3)爆破个别飞石的控制与防护(4)爆破堆积体产生的涌浪对于深孔松动爆破,大量堆积范围L一般为L=(57)W(m)式中:W为最小抵抗线(m)。对于大量抛掷爆破,水平地面抛掷堆积体最远距离的经验公式是:L=7.5nW(m)Rf=20n2WKf式中:Rf碎石飞散对人员的安全距离,m;n爆破作用指数;W最小抵抗线,m;Kf安全系数,一般选用Kf=11.5。风大顺风时,抛掷方向正Kf=1.5,山坡下方向Kf=1.52。产生原因产生原因:能盛下过大装能盛下过大装药的空隙药的空隙软岩软岩前次爆破产生前次爆破产生的软弱带的软弱带开口处的漏斗效应开口处的漏斗效应堵塞长度过
12、短堵塞长度过短堵塞材料不合适堵塞材料不合适炮孔直径太大炮孔直径太大孔口起爆孔口起爆抵抗线过小抵抗线过小抵抗线过大抵抗线过大延迟时间过长、过短延迟时间过长、过短单位炸药消耗量太高单位炸药消耗量太高爆破飞石产生的原因有:爆破飞石产生的原因有:(1 1)由于岩石结构的不均匀性,在断层、裂缝、层由于岩石结构的不均匀性,在断层、裂缝、层理面、软弱夹层等薄弱面,会产生飞石。理面、软弱夹层等薄弱面,会产生飞石。(2 2)单位炸药消耗量偏大,装入过多炸药,势必使得)单位炸药消耗量偏大,装入过多炸药,势必使得该孔的最小抵抗线相对减小该孔的最小抵抗线相对减小;(3 3)设计的孔网参数与具体条件不吻合,不按要求施)
13、设计的孔网参数与具体条件不吻合,不按要求施工炮孔偏斜等人为因素造成工炮孔偏斜等人为因素造成;(4 4)填塞长度偏小、填塞质量不好或填塞材料中夹有)填塞长度偏小、填塞质量不好或填塞材料中夹有硬物,易沿炮孔方向产生飞石。硬物,易沿炮孔方向产生飞石。(5 5)防护措施不当)防护措施不当;(6 6)炮孔起爆延时不合理,先爆药包改变后爆药包抵)炮孔起爆延时不合理,先爆药包改变后爆药包抵抗线大小而造成飞石。抗线大小而造成飞石。某深孔爆破W=8米求n=1.0n=1.5时个别飞石安全距离?某深孔爆破W=8米求n=1.0n=1.5时个别飞石安全距离?个别飞石的防护个别飞石的防护个别飞石的防护个别飞石的防护a a
14、直直直直接接接接覆覆覆覆盖盖盖盖防防防防护护护护:在在欲欲爆爆体体上上覆覆盖盖上上柔柔软软、耐耐撞撞击击、廉廉价价的的防防护护材材料料,如如草草袋袋、编编织织袋袋、荆荆笆笆(竹竹笆笆)废废胶胶带带、胶胶管管联联、铁铁丝丝网网、尼尼龙龙网网等等,根根据据环环境境情情况况,可采用草袋一层或多层覆盖,也可多层综合覆盖。可采用草袋一层或多层覆盖,也可多层综合覆盖。覆覆盖盖防防护护应应注注意意:覆覆盖盖材材料料必必须须牢牢固固可可靠靠、防防止止滑滑落落;不不能能影影响响、破破坏坏起起爆爆网网路路;分分段段延延时时起起爆爆时时,防防止止先先爆部位的冲击波掀翻后爆部位的覆盖。爆部位的冲击波掀翻后爆部位的覆盖
15、。b b b b近近近近体体体体防防防防护护护护:在在被被爆爆建建筑筑物物附附近近,设设置置能能遮遮挡挡个个别别飞飞石石的的屏屏障障,屏屏障障可可用用铁铁或或竹竹木木脚脚手手架架,在在上上面面挂挂上上草草袋袋(编编织织袋袋)、荆荆笆笆(竹竹笆笆)、胶胶管管联联、铁铁丝丝网网等等,高高度度要要大大于于最最上上面面炮炮孔孔至至少少三三倍倍孔孔间间距距。防防护护排排架架必必须具有能够抵抗压缩空气冲击波的强度。须具有能够抵抗压缩空气冲击波的强度。c.c.c.c.保保保保护护护护性性性性防防防防护护护护:对对邻邻近近爆爆源源的的需需要要保保护护的的建建筑筑物物门门窗或其他设施,用防护材料进行架空式遮挡覆
16、盖防护。窗或其他设施,用防护材料进行架空式遮挡覆盖防护。飞石及其控制(题库17页基础第86题)(题库18页基础第95题)(题库32页熟练掌握第46题)涌浪的预防(题库18页基础第92题)14.4 爆破粉尘与有害气体爆破粉尘与有害气体爆破粉尘的产生爆破粉尘的产生露天爆破的尘烟主要来源于穿孔爆破露天爆破的尘烟主要来源于穿孔爆破(占占35%)35%)、装运装运(40%)(40%)和已沉降在矿区地面的粉尘。爆破后,和已沉降在矿区地面的粉尘。爆破后,产生的尘烟扩散到露天爆区的整个空间,然后进产生的尘烟扩散到露天爆区的整个空间,然后进入大气流扩散到地表。目测的尘烟扩散时间超过入大气流扩散到地表。目测的尘烟
17、扩散时间超过3030分钟。扩散的水平距离达分钟。扩散的水平距离达1215km1215km时,上升高时,上升高度可达度可达1.6km1.6km。研究表明,爆破粉尘生成量随矿岩硬度的增高而研究表明,爆破粉尘生成量随矿岩硬度的增高而增加。例如,爆破增加。例如,爆破lm3lm3页岩的粉尘生成量为页岩的粉尘生成量为0.03kg0.03kg,爆破,爆破lm3lm3极坚硬磁铁矿角页岩的粉尘生成量达极坚硬磁铁矿角页岩的粉尘生成量达0.17kg0.17kg。含水矿岩爆破时其粉尘量减少。含水矿岩爆破时其粉尘量减少33%60%33%60%。爆破粉尘的特点浓度高。爆破瞬间,每立方厘米空气里含有数十万颗尘粒,以质量计,
18、浓度可达到15002000mg/m3;扩散速度快、分布范围广。滞留时间长,可以长时间地悬浮于空气中,对环境的污染持续时间较长。爆破粉尘具有颗粒小、质量轻的特点,粒度多处在0.010.10mm之间。吸湿性一般较好,由于爆破粉尘的主要成分为SiO2、黏土和硅酸盐类物质等,亲水性较强,因此采用湿式除尘一般会获得较好的效果。国家卫生标准规定,工作面的粉尘浓度,不应超过2毫克/米3。由于粉尘中含有大量游离二氧化矽,一般可达3070%,而有时还可能含有砷、铅、汞及放射性元素等有毒粉尘,因此,降低工作面的粉尘浓度,成为石方施工劳动卫生安全保护的重要内容之一。降低露天爆破粉尘的技术措施降低露天爆破粉尘的技术措
19、施降低露天爆破粉尘的技术措施降低露天爆破粉尘的技术措施均匀布孔,控制单耗药量、单孔药量与一次起爆药量,提高炸均匀布孔,控制单耗药量、单孔药量与一次起爆药量,提高炸药能量有效利用率;药能量有效利用率;用毫秒延期爆破技术;用毫秒延期爆破技术;根据岩石性质选择相应炸药品种,努力做到波阻抗匹配;根据岩石性质选择相应炸药品种,努力做到波阻抗匹配;爆破前采用水封爆破进行填塞,即以装水的塑料袋代替炮泥,爆破前采用水封爆破进行填塞,即以装水的塑料袋代替炮泥,爆破瞬间水袋破裂,化为微细水滴捕尘集尘,装药量与水袋重量爆破瞬间水袋破裂,化为微细水滴捕尘集尘,装药量与水袋重量之比常取之比常取2 2 1 1;爆前喷雾洒
20、水,即在距工作面爆前喷雾洒水,即在距工作面1520m1520m处安装除尘喷雾器,在处安装除尘喷雾器,在爆破前爆破前23min23min打开喷水装置,爆破后打开喷水装置,爆破后30min30min左右关闭。国外资料左右关闭。国外资料指出,爆前在巷道周壁大量洒水,按粉尘重量计算,可比不洒水指出,爆前在巷道周壁大量洒水,按粉尘重量计算,可比不洒水时减小时减小1/21/2,按粉尘颗粒计算,可减少,按粉尘颗粒计算,可减少1/31/3。(题库(题库4646页中级第页中级第4545题)题)(题库(题库8181页高级第页高级第7070题)题)14.4 爆破粉尘与有害气体爆破粉尘与有害气体(1)炸药爆破产生的有
21、毒气体(2)爆破有毒气体对人体的危害(3)爆破有毒气体的允许浓度及预防措施炸药元素组成:碳(C)可燃元素氢(H)氧(O)助燃元素氮(N2)载氧体氧化燃烧反应氧多剩余正氧平衡NO2,NO5氧气不足,碳、氢剩余负氧平衡CO零氧平衡毒气最少中毒程度中毒时间CO浓度毫克/升(按体积计算)%无征兆或有轻微征兆轻微中毒严重中毒致命中毒数小时1小时以内0.51小时短时间内0.20.61.65.00.0160.0480.1280.4中毒程度与CO浓度的关系中毒程度与NO2浓度的关系NO2浓度%人体中毒反应0.004经过2-4小时还不会引起显著中毒现象0.006短时间内呼吸器官有刺激作用,咳嗽,胸部发痛0.01
22、短时间内对呼吸器官起强烈刺激作用,剧烈咳嗽,声带痉挛性收缩、呕吐,神经系统麻木。0.025短时间内很快死亡。在矿井和地下爆破时应注意预防瓦斯(包括沼气、CO、CO2、H2S等,是矿山有害气体的统称)突出,防止产生瓦斯爆炸事故。在煤矿、钾矿、石油地蜡矿和其他有沼气的矿井中爆破时,应按各种矿山的规定对瓦斯进行监测。预防瓦斯爆炸的措施:1.通风良好,坚持监测,防止瓦斯积累;2.封闭采空区,以防氧气进入和瓦斯溢出;3.按规程进行布孔、装药、填塞、起爆,以防爆破引爆瓦斯;4.采用防爆型电器设施,加强管理,严格控制杂散电流。(题库46页中级第43、44题)爆破有害气体爆破有害气体爆破有害气体爆破有害气体(
23、题库(题库3333页熟练掌握第页熟练掌握第4848题)题)(1)(1)炸药爆破产生的有毒气体炸药爆破产生的有毒气体炸药由可燃元素碳炸药由可燃元素碳(C)C)和氢和氢(H)H)、助燃元素氧、助燃元素氧(O)O)和载和载氧体氮氧体氮(N)N)组成。炸药爆炸是氧化燃烧反应,过氧平衡组成。炸药爆炸是氧化燃烧反应,过氧平衡产生产生 氮的氧化物(氮的氧化物(NONO2 2,N N2 2O O3 3等);负氧平衡,碳、氢等);负氧平衡,碳、氢剩余,剩余,产生产生 COCO,炸药中还含有,炸药中还含有S S,则会产生,则会产生SOSO2 2,H H2 2S S,NHNH3 3等有害气体。等有害气体。爆破有害气
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