爆破安全技术和环境保护.

爆破安全技术和环境保护爆破安全技术作为工程爆破技术的分支，研究防止意外爆炸事故和控制爆破危害效应的方法。爆破安全技术的发展是与爆破器材、爆破技术的发展相互渗透、紧密联系而又互相促进的。近十年来引入安全系统工程、质量保证体系、爆破安全监理等管理方法，增加了不少新内容；某些做法已经大型工程实践，收效显著。从电雷管意外爆炸、各项爆破危害效应的产生原因和危害影响，从控制源头、削弱传播、保护对象三个方面可采取的预防措施。接着，介绍爆破场地周围可能遭受的污染和损害，以及保护环境的措施。最后，结合实际工程介绍爆破事故的预防和应急措施。外来电流的危害与预防一切与专用起爆电流无关、意外进入电爆网路（电雷管）的电流统称“外来电流”。外来电流是外来电能的表现形式，当其强度超过电雷管的最大安全电流时，就可能引起电雷管早爆。根据我国目前民用电雷管性能指标，《爆破安全规程》规定：电爆网路（电雷管）的导通和电阻值检查应使用专用导通器和爆破电桥进行；其工作电流应小于30mA。因此，在采用电力起爆的爆破工程中，应首先调查爆破区域环境状况，检测爆破工地可能存在的外来电流强度，采取措施将其控制在30mA以内，以确保不发生早爆事故。大量工程实践表明，爆破工地内可能出现的外来电流是雷电、静电、感应电和杂散电。下面分别阐述其产生原因、危害影响和应采取的预防措施。雷电雷电是带电云体（雷云）释放巨量静电荷的自然现象。当雷云与地面间距离很近，而电荷又积累到一定强度时，云体内自由电子受电场作用，由云体向地面迅速运动。在运动通道内电子碰撞空气分子，促其电离发光，形成一条“光舌”。经过光舌的产生、消失，又产生、又消失……等多次反复，“光舌”会越变越长，越来越接近地面。“光舌”经过的狭窄通道内空气被强烈电离，这就是第一次脉冲放电前的“先驱放电”阶段。当先驱到达地面以后，沿着先驱经过的短路从地面向云体通过大量电流，强热空气通道至白炽化，在空中显出一条耀眼、弯曲的细长光柱。这称为“主放电”阶段，也称“回击”阶段。如图所示粗线，即肉眼所见的雷电。从放电脉冲的先驱开始到雷电的第一次“主放电”，持续时间仅约0.01s。但雷电实际是一种断断续续的放电现象，每一次雷电平均有3～4次放电脉冲，最多可达几十次。所以肉眼见到的雷电总是闪烁的。在以后的脉冲中，先驱不再停顿，而是直接到达地面，主放电过程也变得较弱。随着一个接着一个的脉冲延续下去，直到雷云中的电能储备耗尽为止。图下半部示出雷电电流的变化情况。A—第一次放电；B—第二次放电；C—第三次放电。1—余光电流；2—先躯放电电流；3—主放电电流；4—跳跃式先躯放电；5—主放电；6—余光；7—箭形先躯放电；8—第二次主电流。t1—(5～10)×10-3S；t2—(5～10)×10-5S；t3—(3～5)×10-2S1234A567B8Ct3t2t1雷电的放电过程雷电对爆破作业产生下列危害：（1）直接雷击“雷云—地面”间放电时，释放能量平均约2×108～2×1010J，瞬间感应电压高达2×104V·cm-1；可把电流通道烧至白炽；分析其温度可达3×104℃，如此巨大的能量完全可以引爆邻近的电力或非电起爆网路，甚至直接引爆炸药。但这类危害机率较小。（2）静电感应电起爆网路处于“雷云—大地”间的电场时，导线本已感应出与雷云电荷符号相反的大量电荷。放电后电场瞬间消失，导线带的电荷来不及流散，由此产生导线对大地的静电感应电压可达102～103kv，电雷管导线绝缘能力低，在被击穿瞬间即有电流在电起爆网路与大地之间通过引爆电雷管。（3）电磁感应雷电放电时，电流幅值、陡度极大（图13-1），在其周围会产生变化极大的电磁场，处于该场内的电爆网路导线就会感应出强大的电动势，使场内金属环端头间隙间出现火花放电；也可使构成闭合回路的金属导线产生感应电流，如回路内导线接触不良，就会导致局部发热而引爆雷管。剖析雷电事故发现，后两种危害出现频率较高。雷电危害的预防措施是：①掌握爆区气象规律，调查当地历年气象纪录，了解每年雷电多发季节和每天常发时间段，作为选定起爆方法和起爆时间的依据。应尽可能避开在雷雨季节进行露天爆破施工。当必需在雷雨季节实施露天爆破作业时，应尽量选用非电起爆方法；②爆破施工期间，暂时切断一切通往爆区的铁轨、金属管道等导体；③进行露天爆破作业装药联线时，发现雷电征兆应停止作业，全体作业人员立即撤离到安全区域；④设置避雷保护区在露天爆区、炸药加工场或炸药堆放场周围设置封闭的避雷针群，可以构成类似屏蔽作用的避雷保护区图。避雷保护区示意图单根避雷针由顶部受电端、中部导雷线和底部接电极三部分组成；组成间必须焊接可靠、绝不能断开。爆区上空出现雷云时，它所感应的电荷可经导雷线引向尖端与雷电中和以避免雷击。遇到直接雷击时，也可将雷电流导入大地散失。各避雷针间距应小于其高度的2倍，并用导线相互连接可靠，使保护区内介质保持等电位状态。在南方某万吨级硐室爆破中就曾用该法实现安全无事故。静电两种不同物体相互接触、摩擦时会发生电子转移，失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。带电物体与外界绝缘时，电荷就会相对静止地停留在物体表面或内部，称为静电。当静电电位积累很高的物体接近不带电物体或电位很低（两者电位差大于300v）的物体时，就会产生火花放电。当静电放电的能量达到爆破器材的起爆能量时，就会产生意外爆炸。危及爆破作业安全的静电，主要来自以下两个方面：（1）人体静电人在日常活动过程中，穿着用品相互之间，以及它们与人体或其他用品（材料）之间会因接触、摩擦而产生静电。据测定：穿着塑料底鞋的人在绝缘地面行走时静电压可达数千伏；而穿脱化纤衣料服装时静电电压更高达数十千伏。CbaBA静电放电示意图显示静电感应引起的放电情况。带电体A与接地体B相距较远，其间本不应发生火花放电的。但若有导体C来到A、B间，则“A—a”与“B—b”间都可能发生火花放电。若“A—a”间或“B—b”间仅一处发生放电，则导体C就成为孤立的带电体。当C移动到其他导体附近时，还可能与其他导体间发生新一轮的火花放电。人体就是一个活动的导体，很易因静电感应导致火花放电而诱发意外爆炸。（2）粉体静电压气装药是通过压缩空气驱动管道内的炸药颗粒装入炮孔的。同整卷炸药相比，输药管内的炸药颗粒具有分散、悬浮的粉体特点。因其分散，使颗粒的表面积比同类、等重的药卷炸药表面积大很多，增加了颗粒与管壁间的接触机会，更易发生摩擦产生静电，因其悬浮，颗粒通过空气与岩体绝缘，静电难于泄漏易于积累，从而产生电压很高的粉体静电，对电爆网路构成“早爆”威胁。综上所述，预防静电危害的原则就是：促使不产生或少产生静电；已产生的静电及时引导外泄。根据工程实际情况及现场条件，可采取以下预防措施：①进行爆破器材加工、爆破作业时，工作人员不应穿化纤材料服装；②增大压气装药场所的空气相对湿度，可采用在地面、岩壁洒水的方法；③采用半导电材料的输药管。为便于导出炮孔内静电，管体电阻不得大于5×105Ω；④装药设备系统接地良好，接地电阻不大于1×105Ω。靠胶轮移动的金属装药器应设专用接地线；为提高接地效果，接地处可喷水润湿或布撒少许硝铵炸药；⑤向炮孔装药时，禁用非电套管，以防阻碍孔内炸药颗粒所带电荷泄入大地；⑥采用抗静电的电雷管代替普通电雷管；⑦采用非电起爆方法代替电起爆。感应电任何交变电路都会向周围空间辐射电磁能量，形成电力、磁力相互作用，同时存在的电磁场。在其作用范围内的电爆网路（电雷管）就会以不同形式接受电磁能量而产生感应电：（1）交变感应电交变电磁场存在于电力设施（包括发电厂、变电站、换流站、开关站、电力线路以及接地回馈钢轨等）附近空间，在其作用范围内设置环形闭合电路（模拟电爆网路），用杂散电流测定仪可直接测出感应电流值。abc不同位置环形线圈的感应电流当环形线圈与高压电力线处于同一平面内时（图a），感应电流最大；当环形线圈与高压电力线倾斜相交时（图b），感应电流较小；当环形线圈与高压电力线垂直相交时（图c）感应电流最小。为预防交变感应电导致电雷管早爆的危害，可采取以下措施。①调查附近电力设施的分布情况，掌握其座标位置和功率。当电爆网路平行于电力线路敷设时，应尽量使其远离电力线路。《爆破安全规程》规定的爆区与高压线的安全允许距离见下表。电压kV3-61020-5050110220400安全允许距离m普通电雷管2050100100抗杂电雷管101016②在爆区现场用电引火头代替电雷管构成模拟电爆网路进行检查，当电引火头出现燃烧或爆炸时，应改用非电起爆；③电爆网路的两条主线应尽量接近地面、靠拢敷设（间距不得大于15cm），力求降低感应电压。射频感应电射频电磁场存在于射频源（广播电台、电视发射台、中继台、转播台、雷达发射台（机）以及各类通讯设备等）附近空间，在其作用范围内的电爆网路（电雷管）可看作是天线结构接受电磁能量而产生射频感应电。电雷管受射频感应作用产生意外爆炸的可能性取决于多种因素；射频源的功率和频率，发射天线的方向性，发射天线与电爆网路间的距离和相对位置，以及电爆网路的结构形式等等。广播电台的中波段（频率0.535～1.605MHz）发射机功率较大，频率较低，衰减较慢，故在电爆网路上射频感应较强，最应重视。广播电台的短波、超短波、调频段以及电视台（大体是5.8～500MHz）发射功充虽然也大，但因其发射天线一般都处于高塔顶端，发射电磁波在地平面产生叠加效应会削弱电磁场强度，频率高导致衰减快，所以射频感应相对弱些。移动式通讯设备发射功率虽然不大，但可直接进入爆破现场产生影响，其危害不应忽视，据测定，功率0.1W的无线电报话机（发射频率27MHz）在距电雷管2.2m以远处才是安全的。为预防射频感应电导致电雷管早爆的危害，可采取以下措施：①调查附近射频发射源情况，掌握其类型、座标位置、功率、工作频率、方位等情况。爆破区与射频源间的距离应符合《爆破安全规程》的有关规定。②在爆区用电引火头代替电雷管，进行实爆网路模拟试验，检测感应电对电爆网路的影响；③禁止流动射频源进入作业现场。已进入且不能撤离的射频源，装药开始应停止工作，直至起爆结束；④现场尽量不用无线电话机，必须使用时宜选用超高频段的发射频率；⑤电爆网路应顺直、贴地铺平，尽量缩小导线圈定的闭合面积；⑥网路主线应用双股导线或相互平行、紧贴的单股线（两股线相距不超过15cm）；⑦网路导线与电雷管脚线都不准接触任何天线，且不准其一端接地。发射功率W5～2525～5050～100100～250250～500500～1000安全允许距离m304567100136198发射功率w1000～25002500～50005000～100001000～2500025000～5000050000～100000安全允许距离m305455670106015202130爆区与中长波广播电台（AM）的安全允许距离爆区与移动式调频（FM）发射机的安全允许距离发射功率W1～1010～3030～6060～250250～600安全允许距离m1.53.04.59.013.0爆区与甚高频（VHF）、超高频（UHF）电视发射机的安全允许距离发射功率W1～1010～102102～103103～104105～106103～104106～5×106VHF安全允许距离m1.56.018.060.0182.0609.0UHF安全允许距离m0.82.47.624.476.2244.0注：调频发射机（FM）的安全允许距离与VHF相同。杂散电流散在大地中的电流统称杂散电流，以其大小、方向杂乱无章，随时都在变化为特点。爆区杂散电流主要来自以下场合：地下工程、矿山巷道内由直流电机车牵引网路流经矿岩、金属物导体返回大地的直流电；由动力、照明电路导线绝缘损坏漏电而产生的交流电；硝铵炸药装药过程撤落地面遇水溶解电离产生化学电等。在有金属导体存在的场所。杂散电流主要分布在不同导体之间。导电率越高的导体，杂散电流也越大。测试表明：“金属管道——铁轨”间杂散电流最大，“金属矿岩——