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1、第十二章 安全施工常用数据第一节 爆破安全距离计算 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，mQ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Ka坚硬岩石50
2、1501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2503501.82V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，K1=0.251，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KK1=7.06；a=1.36。公式（三）：爆扩桩头
3、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K=5.2；可塑粘土K=3.8；硬塑粘土K=1.5；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K357891520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 1.523a1.210.90.80.7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
4、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，K1=2（硬岩）；K1=23（中硬）；K3（破碎性围岩）可参考表1-5。公式（六） R=KQ，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 1.763.1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1.02.0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
5、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 m21.561.842.060.8151.351.401.55仅掉少量小块夹层中高岭土塌落并有45cm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0.3m35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2.0m1.422.0沿全长有掉块、裂隙增加最大塌方22.5 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，K=23（完整岩石、钢筋混凝土、混凝土等）；K=45（砖、
6、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，K0=2，当爆炸药室与相邻隧道平行时，K0=1.41； 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
7、5cm厚的混凝土时，K2=1.041.26；当巷道表面岩石不稳定并打锚杆，喷射5cm厚的混凝土时，K2=1.31.4； K3地震波卸载系数，K3=0.80.65（局部崩塌小于1m3）；K3=0.50.35（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； 1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K1a地面爆破集中装药1,3,5,10,15,40,100花 岗 岩98.761.37露天大爆破松动爆破延发起爆齐发起爆9320100053411117
8、820305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804630206.41807982.5152.71567181502.422.801.811.471.391.321.561.932.402.00深孔爆破齐发起爆200103814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77.6624125.71301402003402.332.411.671.801.801.801.80六段微差十段微差十段微差45.94.234.74片麻岩片麻岩大理岩大理岩原生矿石英岩石英岩180116.23781071301421531.831.731.601.501.70
9、1.611.60定向爆破抛 掷1394503砂岩辉绿岩2402152.002.00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99.6111.2591.490.8126.71.721.922.301.821.732. 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）512251.02.00.51.01.53.0625502.14.01.12.03.06.0750100
10、4.18.02.14.06.01281002008.116.04.18.01224920040016.132.08.116.024481040080032.164.016.132.048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V(cm)48烈度67891012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，
11、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
12、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）10.110.5610.25.110.219.313.719.3513.75严重破坏轻微破坏警惕安全M.A.萨道夫斯基振速（cm/s）7.1安全Morris位移（cm）0.1
13、安全表1-10-2 爆破地震烈度表烈度等级烈度名称地面运动垂直最大速度（cm/s）破坏现象描述地面运动垂直最大加速度参考值（g）人的感觉建筑物和结构物地表现象微震2.5无损坏无50建筑物严重破坏。地下坑道严重塌方，甚至震垮堵死。涵洞、地下管毁坏。混凝土结构物出现破坏顺层理面大块岩石可能崩落。地表割裂，有很多大裂缝。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100.16轻微感觉10240.166.4较大的感觉1264002.16.4有害的长期谐震动100016容许的爆破
14、震动100016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）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5710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257砖或块石
15、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1.535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123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0.51.02.0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0.30.51.0注：-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。-面积不太大而高度
16、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。-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）5抹灰中有细裂缝，掉白粉，原有裂缝有发展，掉小块抹灰0.751.51.53.06抹灰中有裂缝，抹灰成块掉落；墙与墙之间有裂缝1.56367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6256128墙壁中形成大裂缝，抹灰被大量破坏；砖体分离2537122
17、49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37602448注：-根据A.B.萨弗诺夫等人的资料-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.
18、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5.010.020.0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5.05.01.21.5255577155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353前苏联爆破工程理
19、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1.25.07.110.916.023.1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1M.A.萨道夫斯基V10安全2U.兰格福尔斯B.基尔斯特朗H.韦斯特伯格V=7.1无危险V=10.9产生细裂缝、抹灰脱落V=16.0产生裂缝V=23.1产生严重裂缝3A.T.爱德华兹T.D.诺思伍德V10破坏4A.德沃夏克
20、V=13开始出现小裂缝V=36抹灰脱落，出现小裂缝V6抹灰脱落，出现大裂缝5L.L.奥里阿德V=510岩石边坡安全V=60大量岩石损坏6A.H.哈努卡耶夫V=3450坚硬岩石中等破坏（裂缝间距大于1米）V=1724中硬矿石强烈破坏（裂缝间距0.11.0米）V=310低强度矿石破坏（软面和岩石面接触不良）7美国矿务局a=1.212g建筑物有不同程度的破坏0.1ga1g引起注意a10tQ20tQ20tn=31完全无损坏K1=50150K2=400K1=2050K2=200K1=3102玻璃装置偶然损坏K1=1050K2=60100K1=512K2=50K1=123完全破坏玻璃装置，局部破坏窗框、门
21、、抹灰及内部隔墙K1=58K2=3050K1=24K1=0.514破坏内部隔墙、窗、框、门、木板房、板墙等K1=24K1=12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K1=1.52K1=0.51_6完全破坏建筑物，损坏桥梁和路基K1=1.4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n1时：，m当n2.02砖墙部分倒塌，土房倒塌1.02.03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0.51.04木板隔墙破坏，木房架折断，顶棚部分破坏0.30.55门
22、窗破坏，屋面瓦大部分掀掉，顶棚部分破坏0.150.36门窗部分破坏，玻璃破碎，屋面瓦部分破坏，顶棚抹灰脱落0.070.157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
23、，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
24、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，K=1.01.5。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：最小抵抗线与水平线夹角，（）；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）：R=40d，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K121.510.70.60.50.40.3深孔密集系数，M0.51234567 表3-2 炸药爆能与抵抗线相关系数（K2）值K20.30.60.91.11.31.51.71.92.0抵抗线（m）1234567892. 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
