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第十二章 安全施工常用数据 第一节 爆破安全距离计算① 爆破中产生对人、设备、建筑物的主要危险有爆破地震、空气冲击波、水中爆破冲击波、飞石、殉爆、有毒气体（炮烟）、噪音等，因此，必须做好安全措施，并保证足够的安全距离；而且，为了防止杂散电流、静电、射频电引起雷管、炸药的早爆事故，亦应做好安全工作。 一、 爆破地震安全距离计算 1. 爆破地震安全距离计算公式 公式（一） ，m 式中R爆破地震安全距离，m Q炸药量，kg齐发爆破总炸药；秒差爆破或微差爆破取最大一段药量； K、a与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，可按表1-1选取，或由试验确定； 表1-1 爆区不同岩性的K、a值 岩性 K a 坚硬岩石 50150 1.31.5 中硬岩石 150250 1.51.8 软岩石 250350 1.82 V爆破地震安全速度，cm/s,即测定地点建筑物基岩质点的允许安全震动速度，根据爆破安全规程规定见表1-2 表1-2 爆破地震安全速度（V）值 建筑（构）物 V（cm/s） 土窑洞、土坯房、毛石房屋 1 一般砖房、非抗震的大型砖块建筑物 23 钢筋混凝土框架房屋 5 水工隧道 10 交通隧道 15 矿 山 巷 道 围岩不稳定有良好支护 10 围岩中等稳定有良好支护 20 围岩稳定无支护 30 公式（二）对于拆除控制爆破 ,m 式中K1系数，K10.25～1，近爆源且临空面少时取大值，反之取小值。 K见上表，有资料认为KK17.06；a1.36。 公式（三）爆扩桩头属于埋深较大而药量不多的深层爆破 ，m； 式中K土质系数，软塑粘土K5.2；可塑粘土K3.8；硬塑粘土K1.5； A 安全临界振动位移值，可取0.75mm 公式（四），m； 式中K系数，与岩土性质有关，见表1-3； a系数，与装药类型有关，见表1-4 表1-3 系数（K）值 岩土 坚硬致密岩石 坚硬破裂岩石 砾石、碎石 砂石 粘土 回填土 流沙、泥煤 K 3 5 7 8 9 15 20 注装药在水中和含水土壤中时，系数值增加0.51.0倍。 表1-4 系数（a）值 爆破条件 微量或松动爆破 爆破作用指数，n 标准爆破 1.5 2 3 a 1.2 1 0.9 0.8 0.7 公式（五） ，m 式中R单药室爆破，或只考虑被保护地下巷道的最近药室时，药室至巷道的安全距离，m； W最小抵抗线，m --爆破作用指数函数； K1与巷道破坏状态有关系数，K12（硬岩）；K12～3（中硬）；K＞3（破碎性围岩）可参考表1-5。 公式（六） RKQ，m 式中R爆破地震效应对地下结构物的影响距离，m； Q炸药量，kg； 表1-5 在不同的K1值时，爆破对巷道破坏的实际资料 编号 地质条件 巷道位置 K1 破坏情况描述 1 花岗片麻岩 节理发育 试验巷道终端，迎药包一侧 试验巷道拐角 1.76 3.1 崩落0.4m3,出现破裂隙 绿泥石夹层，有掉块 2 风化辉长岩 装药坑道在药包侧方 试验巷道，在药包下侧方 1.0 2.0 顶板冒落，清除后仍可使用 迎头有部分掉块，少量塌方 3 稳固的白云岩 磁铁矿 22.2m2巷道，药包前下侧方 3.53.5m2进路，药包前下方 药包前下方切割槽 药包前下方切割槽 采空场，药包下方 暴露面＞800 m2 1.56 1.84 2.06 0.815 1.35～1.40 1.55 仅掉少量小块 夹层中高岭土塌落并有4～5cm宽裂隙 夹层高岭土冒落 大量矿石冒落 有较大冒落 有少量掉块 4 破碎粉砂岩 试验巷道 0.57 塌方0.3m3 5 药包下侧 2.78 硐室产生裂隙 6 中等风化石英 斑岩裂隙发育 水平观测硐，直径2.0m 1.42 2.0 沿全长有掉块、裂隙增加最大塌方2～2.5 m3，最大塌方0.5 m3，裂隙增加 7 片麻花岗岩 药包下方 1.73 硐壁垮方较多裂隙张开 K与岩石性质有关系数，K2～3（完整岩石、钢筋混凝土、混凝土等）；K4～5（砖、石砌筑井、巷、地道等）； 公式（七），m； 式中R地面爆炸时爆源至测点距离，m； Q球形装药量（密度为1.5g/cm3,TNT）,kg； V地面爆炸时产生冲击压缩波的质点垂直振动速度，m/s 公式（八），m； 式中R爆破地震波作用下对无衬砌隧道的安全距离，m； K1、a岩石性质系数及装药衰减指数，见表1-6； V岩体质点临界振动速度，m/s； 当岩体处于弹性和弹塑性区时 ，cm/s； 当岩体崩塌时 ，cm/s； 式中K0系数，当爆炸药室与相邻隧道垂直时，K02，当爆炸药室与相邻隧道平行时，K01.41； K1与岩石结构有关的动应力集中系数； K2岩体动强度提高系数，当巷道表面岩石比较稳定且喷射5cm厚的混凝土时，K21.041.26；当巷道表面岩石不稳定并打锚杆，喷射5cm厚的混凝土时，K21.31.4； K3地震波卸载系数，K30.80.65（局部崩塌小于1m3）；K30.50.35（大面积崩塌）； r岩石容重，t/m3； c岩石弹性纵波速度，m/s； g重力加速度，cm/s2； σ1岩体中产生的静应力，Mpa； --岩石的静抗拉强度，Mpa； 表1-6 爆破地震岩石质点垂直振动速度系数表 爆破方式 爆破条件 装药量（t） 岩 石 系 数 K1 a 地面爆破 集中装药 1,3,5,10,15,40,100 花 岗 岩 98.76 1.37 露 天 大 爆 破 松 动 爆 破 延发起爆 齐发起爆 9320 1000 534 111178 20 305 辉绿岩 辉绿岩 辉绿岩 变质岩 变质岩 千枚岩 云母石英片岩 千枚岩 辉绿岩 花岗岩与大理岩 804 630 206.4 180 79 82.5 152.7 156 718 150 2.42 2.80 1.81 1.47 1.39 1.32 1.56 1.93 2.40 2.00 深 孔 爆 破 齐发起爆 200 103 814 大理灰岩 石英岩 混合岩与石灰岩 石灰岩 石灰岩 石灰岩 石灰岩 77.6 624 125.7 130 140 200 340 2.33 2.41 1.67 1.80 1.80 1.80 1.80 六段微差 十段微差 十段微差 45.9 4.23 4.74 片麻岩 片麻岩 大理岩 大理岩 原生矿 石英岩 石英岩 180 116.2 378 107 130 142 153 1.83 1.73 1.60 1.50 1.70 1.61 1.60 定向爆破 抛 掷 1394 503 砂岩 辉绿岩 240 215 2.00 2.00 地下隧道爆破 抛 掷 线性装药 8150 花岗岩 花岗岩 花岗岩 花岗岩 花岗岩 99.6 111.2 591.4 90.8 126.7 1.72 1.92 2.30 1.82 1.73 2. 爆破地震有关参数 下面列表表示爆破地震与自然地震、烈度、质点位移、振动速度、加速度对人、建筑物、结构物和土壤、岩石的破坏关系及其评定标准。 表1-7 爆破地震与自然地震的关系 烈度 自然地震 爆破地震 加速度（cm/s2） 速度（cm/s） 位移（mm） 最大速度（cm/s） 5 1225 1.02.0 0.51.0 1.53.0 6 2550 2.14.0 1.12.0 3.06.0 7 50100 4.18.0 2.14.0 6.012 8 100200 8.116.0 4.18.0 1224 9 200400 16.132.0 8.116.0 2448 10 400800 32.164.0 16.132.0 48 注爆破地震烈度1、2、3及4级对应的最大速度分别为≤0.2、0.20.4、0.40.8和0.81.5cm/s。 表1-8 爆破介质质点振动速度（V）与自然地震烈度比较 Vcm 48 烈度 6 7 8 9 1012 表1-9 自然地震烈度表 烈度 主 要 标 志 1 人无感觉，只有仪器才能记录到 2 个别完全静止不动的人才能感觉到 3 室内少数静止不动的人能感到震动；悬挂物有时会轻微摇动 4 室内大多数人和室外少数人有震动感觉，少数人会从梦中惊醒，门、窗、顶篷、器皿等有时会轻微作响 5 室内几乎所有人和室外大多数人都能感觉到震动，使多数人从梦中惊醒；挂钟停摆，不稳的物体翻倒或落下；墙上灰粉撒落，抹灰层上可能出现细小裂缝 6 一般有少数民房受到损坏，简陋的棚窑有少数被破坏，甚至有倾倒的；潮湿疏松土有时会出现裂缝；山区偶尔有不大的滑坡 7 一般大多数民房被损坏，简陋的房屋也有可能被破坏；民房烟囱顶部受到损坏；个别牌坊、塔和工厂烟囱会有轻微损坏；井泉水位有时会变化 8 一般多数民房被破坏，少数倾倒；坚固的房屋也有可能被倾倒；有些碑石和纪念碑受损坏、移动或翻倒；山坡的松土和潮湿的河滩上，裂缝宽达10厘米以上；水位较高处，常夹有泥沙和水流出；土石松散的山区，常常有相当大的崩滑；人畜有伤亡 9 一般多数民房被倾倒；许多坚固的房屋遭受破坏，少数倾倒 10 许多坚固的房屋被倾倒；地表裂缝成带；断续相连，总长可达几公里；裂缝有时局部地穿过坚实的岩层 11 房屋普遍被毁坏；山区有大规模的滑崩，地表产生相当大的竖直和水平断裂；地下水剧烈变化 12 广大地区内，地形、地表水系及地下水剧烈变化；动物和植物遭到毁灭 表1-10-1 爆破地震安全评定标准 提出者 控制参量 控制指标 破坏情况 美国矿务局（1942） 加速度（g） 1 0.11 0.56 10.2 5.110.2 19.3 13.719.3 513.7 5.0 表1-11 震动对人的作用与速度及加速度的关系 震动对人的作用特征 加速度（mm/s2） 速度（mm/s） 无感觉 10 0.16 轻微感觉 1024 0.166.4 较大的感觉 126400 2.16.4 有害的长期谐震动 1000 16 容许的爆破震动 1000 16 表1-12 震动速度对建筑物的破坏关系 质点震动速度（cm/s） 由于爆破震动所造成的破坏情况 对建筑物和结构物 对地表 50 建筑物严重破坏；坑道严重塌方，甚至震垮堵死；涵洞地下管道毁坏；混凝土结构物破坏 顺层理面大块岩体可能塌落；地面割裂，出现许多裂缝；公路严重破坏；基石露头产生裂纹；部分岩石破碎；大块坚石位移 表1-13 建筑物所允许的土壤振动速度 建筑物的用途和状态 允许的土壤振速 （cm/s） Ⅱ Ⅲ Ⅳ 钢筋混凝土或吊板、轻填料金属骨架抗震的工业或民用建筑物，建筑质量较好，构件和结构无残余变形 5 7 10 钢筋混凝土或金属骨架无抗震的建筑物，构件中没有金属骨架无抗震的建筑物；构件中没有残余变形 2 5 7 砖或块石作填料，填料中有裂缝的骨架建筑物；不抗震的块石或砖式新老建筑物；建筑质量较好，没有残余变形 1.5 3 5 骨架中有裂缝，其填料严重破坏的骨架建筑物；砖或大块石砌筑的支承墙或间壁中有个别不大的裂缝的新老建筑物 1 2 3 骨架中有裂缝，各构件间联系破坏的新老骨架建筑物；支承墙为斜缝、对角缝等裂缝所严重破坏的砖式块石建筑物 0.5 1.0 2.0 填料中有大裂缝，钢筋混凝土骨架破坏的建筑物，支承墙有大量的裂缝，内外墙联系破坏的建筑物及其他未加强的大型砌体建筑物 0.3 0.5 1.0 注Ⅱ--特别重要的工业建筑物管道、大型车间厂房、井架、水塔（服务期2030年）；聚人较多的民用建筑物住房、电影院、文化宫等。Ⅲ--面积不太大而高度不大于三层的工业和服务事业构筑物机械厂、压气机房、生活点等；聚集人不太多的民用建筑物住房、商店、办公室等。Ⅳ--有贵重机器和仪表的工业和民用建筑物和构筑物，且它们的破坏不至于威胁人物的生活和健康，如仓库、运输补给站、自冷却和压气装置的厂房等。 表1-14 砖式建筑物和构筑物的破坏与振速的关系 级别 砖式建筑物和构筑物的破坏情况 振速（cm/s） Ⅰ Ⅱ 5 抹灰中有细裂缝，掉白粉，原有裂缝有发展，掉小块抹灰 0.751.5 1.53.0 6 抹灰中有裂缝，抹灰成块掉落；墙与墙之间有裂缝 1.56 36 7 抹灰中有裂缝并有破坏现象；墙上有裂缝，墙之间联系被破坏 625 612 8 墙壁中形成大裂缝，抹灰被大量破坏；砖体分离 2537 1224 9 建筑物严重破坏，构件联系破坏；支承墙间有裂缝；屋壁可能倒塌，不太好的新老建筑物被破坏 3760 2448 注Ⅰ--根据A.B.萨弗诺夫等人的资料 Ⅱ--根据C.B.米特维杰夫的资料 表1-15 振动速度与建、构筑物安全状况的关系 资料来源 振动速度（cm/s） 建、构筑物的安全状况 铁道部科学研究院 ≤15 建筑物安全 12 房屋墙壁抹灰开裂、脱落 20 斜坡陡岩上的大石滚落；地表面出现细小裂缝；一般房屋受到破坏 50 松弱的岩石表面出现裂缝，干砌片石移动；建筑物严重破坏 150 岩石崩裂，地形有明显变化；建筑物全部破坏 地球物理研究所 1015 普通平房有轻微破坏 30 一般平房受破坏 ≥6070 建筑物严重破坏，基岩露头出现裂缝 长沙矿山研究院 8.111.1 产生松石及小块震落 13.524.7 产生细裂缝或原有裂缝扩张 46.881.5 产生45cm的大裂缝或原有裂缝扩张 234 巷道顶壁及混凝土支座严重破坏 表1-16 各种建筑物允许震动速度值 名 称 震速（cm/s） 现 象 备 注 一般建筑物 工业建筑物运输栈桥 单层钢骨架建筑物 5.0 10.0 20.0 抹灰裂缝 无损坏 无损坏 电视台建筑物 3.5 瑞典爆破技术（1973） 轻型木质房屋 砖砌居住房屋 大型预制板房屋 砖砌烟囱 钢筋混凝土烟囱 碴砖墙板工业钢架建筑 砖墙板工业钢架建筑 预制板棚工业钢架建筑 5.0 5.0 1.21.5 25 5 57 715 5 前苏联建筑中的爆破工程手册（1974） 大预制板建筑物 钢筋混凝土管 砖管 3 5 3 前苏联爆破工程理论与实践的发展 固定安装的水银开关 1.5 跳闸 长沙矿山研究院测定 安装牢固的水银开关 一般房屋 建筑物灰泥 建筑物灰泥 建筑物灰泥 建筑物灰泥 1.2 5.0 7.1 10.9 16.0 23.1 水银撤出 抹灰裂缝无破坏 无明显损坏 有细微裂缝或落块 裂缝 严重损坏 美国垦务局设计大坝室爆破规程审定报告（1980.2） 表1-17 爆破地震对建、构筑物和岩土的破坏标准 序号 资料提出者 破坏标准 建、构筑物和岩土破坏标准 1 M.A.萨道夫斯基 V6 抹灰脱落，出现大裂缝 5 L.L.奥里阿德 V510 岩石边坡安全 V60 大量岩石损坏 6 A.H.哈努卡耶夫 V3450 坚硬岩石中等破坏（裂缝间距大于1米） V1724 中硬矿石强烈破坏（裂缝间距0.11.0米） V310 低强度矿石破坏（软面和岩石面接触不良） 7 美国矿务局 a1.212g 建筑物有不同程度的破坏 0.1g20t n3 1 完全无损坏 K150～150 K2400 K120～50 K2200 K13～10 2 玻璃装置偶然损坏 K110～50 K260100 K15～12 K250 K11～2 3 完全破坏玻璃装置，局部破坏窗框、门、抹灰及内部隔墙 K15～8 K23050 K12～4 K10.5～1 4 破坏内部隔墙、窗、框、门、木板房、板墙等 K12～4 K11～2 抛掷漏斗范围内的破坏 5 破坏不坚固的房屋，颠覆铁路车辆、破坏输电线 K11.5～2 K10.5～1 _____ 6 完全破坏建筑物，损坏桥梁和路基 K11.4 抛掷漏斗范围内的破坏 _____ 公式（七）当考虑建筑物允许的冲击波极限超压为时，对于药室爆破空气冲击波，人员距爆源的安全距离按下式计算 当n≥1时，m 当n2.0 2 砖墙部分倒塌，土房倒塌 1.02.0 3 木结构梁柱倾斜，部分折断，砖结构房顶撕掉，墙部分移动或裂缝，土墙开裂或局部倒塌 0.51.0 4 木板隔墙破坏，木房架折断，顶棚部分破坏 0.30.5 5 门窗破坏，屋面瓦大部分掀掉，顶棚部分破坏 0.150.3 6 门窗部分破坏，玻璃破碎，屋面瓦部分破坏，顶棚抹灰脱落 0.070.15 7 砖墙部分破坏，屋面瓦部分翻动，顶棚抹灰部分脱落 0.020.07 表2-7 空气冲击波超压对人体的伤害情况 序号 伤害程度 超压 伤害情况 1 轻微 0.20.3 轻微挫伤 2 中等 0.30.5 听觉、气管损伤、中等挫伤、骨折 3 严重 0.51 内脏严重挫伤，可能造成死亡 4 极严重 1 大部分人死亡 注当为0.30.4Mpa时，气流速度达6080m/s，夹杂着碎石，加重了对人体的伤害。 表2-8 巷道内空气冲击波超压和破坏情况 结构类型 超压（MPa） 破坏特征 厚25cm的钢筋混凝土墙 280350 强烈变形，形成大裂缝，混凝土脱落 2436cm厚砖墙 4956 强烈变形，形成大裂缝，混凝土脱落 2436cm素混凝土和炉渣混凝土 1421 严重破坏 直径1614cm的木梁 1016 因弯曲已破坏 重一吨的设备（如绞车等） 4060 离开基础产生位移，翻倒 尾部朝爆破中心的车厢 140170 抛离轨道，车厢支架变形 侧面朝爆破中心的车厢 4575 抛离轨道，车厢支架变形 提升机械 140250 翻倒，部分变形，零件损坏 风管 1535 由于支架折断而变形 电线 3542 折断 三、 爆破飞石安全距离计算 1.一般爆破飞石安全距离计算 （1） 开挖两端方向的飞石距离 R1 ，m 式中n爆破作用指数； w最小抵抗线，m （2） 开挖两侧方向的飞石距离 R2 ，m 顺风或下坡方向的飞石距离应增大2550。 （3） 硐室大爆破的飞石距离 R ，m 式中n最大硐室药包的爆破作用指数； W最大硐室药包的最小抵抗线，m； K系数，K1.01.5。 上式适于山坡地形单侧抛掷爆破和最小抵抗线小于25m的情况。 （4） 由于地形高差的影响，飞石落地后会弹跳一段距离（X），如伊犁铁矿大爆破滚石达4km。 ，m。 式中α最小抵抗线与水平线夹角，（◦）； β山坡坡角，（◦）； K系数，试验测定，一般取11.5。 （5） 露天台阶深孔爆破的飞石距离R 公式（一） R40d，m 式中d深孔直径，cm 上式适于单位装药消耗量达到0.5kg/m3的爆破条件（此式为瑞典经验公式）。 公式（二） ，m 式中R露天深孔爆破飞石安全距离，m； K1深孔密集（邻近）程度系数，如表3-1； K2炸药爆册与抵抗线相关系数，如表3-2； r深孔半径，cm； W第一排炮孔的最小抵抗线，m。 表3-1 深孔密集程度系数（K1）值 K1 2 1.5 1 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 深孔密集系数，M 0.5 1 2 3 4 5 6 7 表3-2 炸药爆能与抵抗线相关系数（K2）值 K2 0.3 0.6 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.0 抵抗线（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2. 拆除控制爆破飞石距离计算 ，m/s ，m 式中V飞石初速，m/s； W最小抵抗线