工程爆破飞石及其控制

工程爆破飞石及其控制

李想

李想

（义乌市宏胜市政工程有限公司，浙江金华321000）

摘要：介绍了爆破飞石的表现形式，分析了爆破飞石产生的原因和运动规律，在此基础上提出了爆破飞石的防护措施。

关键词：爆破飞石；运动规律；防护措施；控制

Engineeringblastingslungshotanditscontrol

LiXiang

(YiwuCityAcerwinsMunicipalEngineeringCompanyLimited,ZhejiangJinhua321000)

Abstract:Thispaperintroducedtheblastingslungshotmanifestations,analysisoftheblastingslungshotandthecausesofmotion,putforwardonthisfoundationBlastingFlyRockprotectivemeasures.

Keywords:blastingslungshot;motioncontrol;protectionmeasures;

爆破飞石是指在爆破作业过程中从爆破点抛掷到空中或沿地面抛掷的杂物、泥土、砂石等物质。爆破飞石的危害主要体现在人员伤亡、建筑物损坏、机器设备破损等方面，而其中的人员伤亡是爆破飞石的最大危害。统计资料表明，在我国由于爆破飞石造成的人员伤亡、建筑物损坏事故已经占整个爆破事故的15%~20%，而日本事故率高达30%，根据我国矿山事故的统计，露天爆破飞石伤人事故占整个爆破事故的27%[1]。因此，了解爆破飞石的危害，研究爆破飞石的产生原因，有针对性的开展爆破飞石的预防和干预措施，对防止爆破事故的发生保障人们的生命财产安全有十分重要的意义。

1爆破飞石的表现形式

爆破飞石主要有抛射和抛掷两种形式。抛射飞石多与被爆破介质结构中存在着弱面及爆生裂隙有关，由于炸药在岩体中爆破产生的高压、高速气体遇到裂隙、断层、节理、岩缝等软弱面时产生突然卸载，爆生气体携带由于爆轰波遇弱面反射产生层裂效应而破碎的岩块及弱面中本身就存在的岩块高速地抛射而形成；而抛掷飞石则主要与抵抗线不足或装药过量而产生的爆炸剩余能量有关。抛射飞石的速度往往比较高，抛射距离也较远，影响范围大，对爆破安全的影响也很大。

2爆破飞石产生的原因

过多的爆破飞石与爆破设计的不合理和爆破施工的误差有关系，爆破飞石产生的原因主要有以下几个方面：

(1)装药孔口堵塞质量不好。炮孔堵塞长度过小，或堵塞质量不好时，高温高压的爆炸气体中夹有很多石块冲出炮孔，形成冲炮，产生飞石。

(2)装药过量，爆破荷载过大。

(3)局部抵抗线太小，也会沿着该方向产生飞石。

(4)岩体不均匀，遇有断层、软弱夹层等弱面时，爆轰气体集中冲出产生飞石[2]。

(5)爆破剩余能量产生飞石。爆破时炸药爆炸的能量除将指定的介质破碎外，还有多余的能量作用于某些碎块上使其获得较大的动能而飞向远方[3]。

(6)爆破时，鼓包运动过程中获得较大初速度的一些“物质”也会形成飞石。

(7)爆破器材的影响，爆破器材选择的是否合理会直接影响爆破飞石的产生。如导爆索起爆系统产生爆破飞石的几率比其它起爆系统大。

(8)其它偶然因素产生的飞石。

从本质上讲，爆破飞石是由于爆炸应力波、爆生气体的作用或两者的联合作用而产生的。

3爆破飞石的运动分析

3.1飞石距离的计算

由于爆破飞石主要以抛射和抛掷两种形式出现，根据物理学的知识，只要知道了飞石的初速度和抛射角度，就可以计算出飞石的距离。但初速度和抛射角度的确定是比较困难的，因此，要从理论上计算还不能实现，目前通常用经验公式来估算。采用较多的下面两种：

(1)苏联经验公式

RF(max)=20KAn2W[2]

式中：RF(max)——飞石距离；

KA——与地形地质、药包埋置深度以及方向风速等有关的安全系数，通常取1~1.5，当顺风且风速大时取1.5~2，山间地形取1.5~2；

n——爆破作用指数；

W——最小抵抗线。

(2)弹道学公式。由于地形和高差的影响，沿山坡爆破的飞石向下坠落的距离R可以按下式计算：

R=

式中：v0——飞石的初速度；

——抛射的角。

如果H0=H=0，地面是平坦的，上式(1)可改为：

R=

从弹道学公式可以看出，控制飞石距离的关键是控制初速度v0和抛射角度。

3.2飞散方向分析

爆破飞石飞散方向和造成爆飞石的原因有很大关系，各种原因引起的飞散方向见表1。

表1爆破飞石飞散方向

造成爆破飞石的原因

飞石飞散方向

堵塞长度不足或堵塞质量差

沿炮孔轴线朝向孔口方向

局部抵抗线太小，过量装药

沿最小抵抗线方向

岩体不均匀，存在软弱面

沿软弱面的产状方向

炸药爆速高、猛度高

沿软弱面的产状方向

介质性能

沿软弱面的产状方向

影响爆破飞石的因素主要有以下一些：

(1)装药量。在其他条件相当的情况下，很明显装药量越大，爆破飞石就越多，飞石飞行距离就越远。但是如果装药量不够，则又达不到爆破效果。因此，一定要根据爆破实际情况，合理确定装药量。

(2)地形。在比较平坦的地区，由于场地宽广，临空面少，飞石会向四周飞散；而在山区和倾斜坡面的地方，飞石容易朝最小抵抗线的方向飞散。

(3)爆破介质[5]。爆破介质对爆破飞石的影响主要体现在介质的容量，当爆破介质为泥岩、页岩、风化岩等容量较小的介质时，炸药能量容易被介质吸收，能量损耗大，波动也减少到最大限度，此时可以用于克服惯性运动的炸药能量就减少，因此，出现的飞石少，距离也较近。当爆破介质为花岗岩、石英砂岩、石灰岩等容量较大的介质时，介质吸收炸药能量的能力较小，降低波动能量的作用也小，可以用于克服惯性运动的炸药能量就相应较多，所以产生飞石多，距离远。

(4)最小抵抗线和爆破指数。根据苏联计算爆破飞石距离的经验公式，W和n越大，爆破飞石的距离也就越大。其中，n值的影响为二次方的关系。

(5)导洞[5]。在洞室爆破中，开挖竖井一旦出现飞石，将从垂直的竖井中飞出，而且飞石会向各个方向飞散。一般情况下，开挖平洞要比开挖竖井更容易控制飞石及其距离和方向。

(6)风速和方向。风速和风向对爆破飞石的影响是很明显的，风速大且顺风时，飞石距离远，反之，距离近。当风速很大时，飞石距离甚至可以增加一倍。

5爆破飞石的控制

爆破飞石的控制包括尽可能的减少飞石的产生和对已产生的飞石进行必要的防护。

5.1减少飞石产生的措施

(1)严格控制装药量。装药量是影响爆破飞石的主要因素之一。除正确确定最小抵抗线外，爆破作用指数n的选择是控制飞石产生的关键。根据文献[6]，爆破作用指数n的选择可按表2进行：

表2药包性质与爆破作用指数函数n的关系

药包性质

n

药包性质

n

内部作用药包

加强松动

最大内部作用药包

减弱抛掷药包

减弱松动药包

标准抛掷药包

1.0

正常松动药包

0.44

加强抛掷药包

(2)小孔径分散装药或不耦合装药。实践证明，大孔径爆破比小孔径爆破更容易产生飞石，如果采用耦合装药，因为单位孔长装药量与孔径二次方成正比，当岩体断层多，有孔位误差时，会造成高密度的集中装药，爆破抛掷效应将会更加显著。

(3)调整局部装药结构[2]。因地形限制，或者是钻孔施工中的误差造成局部抵抗线过小，或者是遇到断层，夹层等弱面时，装药应当适当调整，适当减少相应部位的装药量。

(4)提高炮孔堵塞质量。炮孔堵塞必须要有一定的长度，一般取1倍最小抵抗线[2]，最短不得小于最小抵抗线的0.7倍[5]。堵塞太长会导致表面岩石不易破碎，容易形成大块飞石。堵塞材料可用砂，岩粉组成的炮泥，堵在时要边堵塞边捣，堵塞要密实、连续，堵塞材料中应避免夹杂碎石；不能将炮孔堵塞到孔口再捣固。对于露天硐室爆破和定向爆破更是要注意炮孔堵塞质量。

(5)合理确定起爆顺序和间隔时间。对于大面积的爆破，才用“万炮齐鸣”的方式，存在着爆破的岩石破碎度不好、爆破振动大和爆破飞石多等问题。如果进行微差爆破，则可以在一定程度上有所避免。

起爆间隔时间设计不合理也会产生飞石，所有炮孔的延迟时间应足以使爆下的岩石移动一定距离而不至于堆积在爆区前面。否则，会造成岩石堆积，后排爆破下的岩石和堆积的岩石碰撞也会产生飞石。一般来说，在爆破振动安全允许的条件下，每个药包或每组药包，应以间隔段或跳段来安排起爆顺序。

5.2防护措施

(1)爆区覆盖。对爆区的覆盖可以防止飞石的飞散。覆盖材料要求强度、重量大，韧性好，能相互连接成厚大的整体，并能被牢固的固定。具体来说可用如橡胶防护护垫，铁丝网，用环索连接的圆木，工业毡垫，帆布，草垫子等等。

(2)设立警戒区。以爆区为中心设立警戒区，在此区域内不得有非工作人员，工作人员因工作需要不能撤离或无法撤离时，要修建坚固可靠、能抵御飞石冲击的避炮棚。

6结束语

尽管产生爆破飞石的影响因素很多，爆破飞石的规律也还有待进一步研究，但是，只要精心设计、精心施工，认真做好防护，还是可以尽可能的减少爆破飞石的危害。

参考文献：

[1]高文乐，毕卫国，等.爆破飞石致人死亡案例分析[J]，爆破，2002，(3).

[2]张志呈，等.爆破原理与设计[M].重庆大学出版社，1992.

[3]赖世骧，秦明武.控制爆破[M].冶金工业出版社，1993.

[4]李金河.台阶爆破飞石控制探讨[J].武汉水利电力大学学报，2000，(3).

[5]何广沂.大量石方松动控制爆破新技术[M].中国铁道出版社，1994.

[6]沈芙河.爆破与喷锚工程实用技术手册[M].中国计划出版社，1995.

[7]林大泽.控制爆破工程中的两个重要安全问题[J].安全与健康，2002，(11).