爆破安全距离计算新编.docx
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爆破安全距离计算新编
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，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
50~150
~
中硬岩石
150~250
~
软岩石
250~350
~2
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
2~3
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=～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KK1=；a=。
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K=；可塑粘土K=；硬塑粘土K=；
A—安全临界振动位移值，可取
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~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
2
3
a
1
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，K1=2（硬岩）；K1=2～3（中硬）；K＞3（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
崩落,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
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
2×巷道，药包前下侧方
×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＞800m2
～
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
塌方
5
药包下侧
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
沿全长有掉块、裂隙增加最大塌方2～m3，最大塌方m3，裂隙增加
7
片麻花岗岩
药包下方
硐壁垮方较多裂隙张开
K—与岩石性质有关系数，K=2～3（完整岩石、钢筋混凝土、混凝土等）；K=4～5（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=；
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，K2=~；当巷道表面岩石不稳定并打锚杆，喷射5cm厚的混凝土时，K2=~；
K3—地震波卸载系数，K3=~（局部崩塌小于1m3）；K3=~（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
露
天
大
爆
破
松
动
爆
破
延发起爆
齐发起爆
9320
1000
534
111~178
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
180
79
156
718
150
深
孔
爆
破
齐发起爆
200
103
8~14
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
624
130
140
200
340
六段微差
十段微差
十段微差
片麻岩
片麻岩
大理岩
大理岩
原生矿
石英岩
石英岩
180
378
107
130
142
153
定向爆破
抛掷
1394
503
砂岩
辉绿岩
240
215
地下隧道爆破
抛掷
线性装药
8~150
花岗岩
花岗岩
花岗岩
花岗岩
花岗岩
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
12~25
~
~
~
6
25~50
~
~
~
7
50~100
~
~
~12
8
100~200
~
~
12~24
9
200~400
~
~
24~48
10
400~800
~
~
>48
注：
爆破地震烈度1、2、3及4级对应的最大速度分别为≤、~、~和~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）
<
~
~
~
~3
烈度
1
2
3
4
5
V（cm）
3~6
6~12
12~24
24~48
>48
烈度
6
7
8
9
10~12
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
~1
<
破坏
警惕
安全
能量比（m2/s2）
>
<
破坏
安全
等
振速（cm/s）
严重开裂
开裂
细微裂缝
无破坏
等
振速（cm/s）
>
~
<
破坏
警惕
安全
美国矿务局（1971）
振速（cm/s）
>
~
5~
<5
严重破坏
轻微破坏
警惕
安全
.萨道夫斯基
振速（cm/s）
<
安全
Morris
位移（cm）
<
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
Ⅰ
微震
<
无损坏
无
<
Ⅱ
弱震
~
一般人都能感到地动
简易房屋轻微损坏
高陡边坡上碎石、砾石土少量塌落
~
Ⅲ
中强震
~10
感到强烈的地动
简易房屋轻微损坏。
一般房屋轻微损坏。
地下坑道二帮松动，小石块少量震落
陡坡上的孤石、悬石位移，滚落。
覆盖层中出现小裂隙，堆积层与基岩交界处产生裂纹
~
Ⅳ
强震
10~25
地动剧烈，甚至使人跳离地面
简易房屋破坏，一般房屋损坏。
沙浆地面出现裂纹。
地下坑道局部塌方，涵洞伸缩缝，地下管道接头可能轻微变位
土夹石边坡有较多的塌方，岩石边坡个别塌落。
砂土、弃石碴开始坍溜。
地表出现裂缝，临空面处岩石原有裂隙扩张，节理面轻微错动
~
Ⅴ
破坏震
25~50
极其剧烈的地动，人不能站稳
建筑物破坏和严重破坏。
地下坑道顶板落石，塌方甚多。
涵洞、地下管道可能挤压变形。
混凝土结构物产生开裂
土夹石边坡大量坍塌，岩石边坡少量塌方。
地表有较多的裂缝，靠近陡坎处出现大裂缝，公路路面局部破坏，岩石顺层理、节理面错动、张开、挤压
~
Ⅵ
毁坏震
>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
>
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
轻微感觉
10~24
~
较大的感觉
126~400
~
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
<
无损坏
无变化
~
简易房屋损坏
高陡坡上的碎石和土少量塌落
~10
简易房屋损坏；一般房屋轻微损坏；坑道两侧松动；小石块少量振落
陡坡上孤石、悬石滚落；覆盖层中出现小裂缝；堆积层与基岩交界处产生裂缝
10~25
简易房屋破坏；一般房屋损坏；砂浆地面裂缝；坑道局部塌方；涵洞伸缩缝及地下管道接头可能轻微变位
土夹石边坡轻微塌方；岩石边坡个别塌落；砂石、弃石碴开始塌落；地面出现裂缝；节理面轻微错动
25~50
建筑物破坏或严重破坏；坑道顶板落石，塌方甚多；涵洞、地下管道挤压变形；混凝土结构物开裂
土夹石边坡大量塌方；岩石边坡少量塌方；地表有较多裂缝；陡坡处出现大裂缝；公路路面局部破坏；岩石顺层理面、节理面错动、张开、挤压
>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
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
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
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20~30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
~
~
6
抹灰中有裂缝，抹灰成块掉落；墙与墙之间有裂缝
~6
3~6
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
6~25
6~12
8
墙壁中形成大裂缝，抹灰被大量破坏；砖体分离
25~37
12~24
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
37~60
24~48
注：
Ⅰ--根据.萨弗诺夫等人的资料
Ⅱ--根据.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
10~15
普通平房有轻微破坏
>30
一般平房受破坏
≥60~70
建筑物严重破坏，基岩露头出现裂缝
长沙矿山研究院
~
产生松石及小块震落
~
产生细裂缝或原有裂缝扩张
~
产生4~5cm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
抹灰裂缝
无损坏
无损坏
电视台建筑物
《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
~
2~5
5
5~7
7~15
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
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
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》（）
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
.萨道夫斯基
V<10
安全
2
U.兰格福尔斯
B.基尔斯特朗
H.韦斯特伯格
V=
无危险
V=
产生细裂缝、抹灰脱落
V=
产生裂缝
V=
产生严重裂缝
3
.爱德华兹
.诺思伍德
V<
安全
V=5~10
要注意
V>10
破坏
4
A.德沃夏克
V=1~3
开始出现小裂缝
V=3~6
抹灰脱落，出现小裂缝
V>6
抹灰脱落，出现大裂缝
5
.奥里阿德
V=5~10
岩石边坡安全
V=60
大量岩石损坏
6
.哈努卡耶夫
V=34~50
坚硬岩石中等破坏（裂缝间距大于1米）
V=17~24
中硬矿石强烈破坏（裂缝间距~米）
V=3~10
低强度矿石破坏（软面和岩石面接触不良）
7
美国矿务局
a=~12g
建筑物有不同程度的破坏
引起注意
a<
无破坏
8
加拿大水电委员会
a=~
坝基混凝土未破坏
注：
V为振动速度，单位为cm/s；a为振动加速度，单位为cm/s2；g为重力加速度，单位为cm/s2.
3．爆破振动速度计算
公式
（一）：
萨道夫斯基经验公式
，cm/s；
式中：
V—介质质点振动速度，cm/s；
Q—装药量（齐发爆破的总药量；毫秒微差爆破时取前折算药量，等于各段药量的平方和的开方；秒差爆破时取最大一段的药量），kg；
R—爆源至被保护物的距离，m；
K—与介质性质、爆破方式等因素有关的系数，在岩石中通常为30~180；土壤中为100~220；
a—与传播途径和地质地形等因素有关的指数，近距离一般取~；远距离取~。
公式
（二）：
瑞典兰格福斯经验公式
，mm/s；
式中：
K—与介质性质及传播距离有关的系数，对于坚硬岩石约为400；
V、Q、R意义同前
公式（三）：
美国矿务局经验公式
，cm/s
式中：
V—介质质点的峰值振速，cm/s；
Q—装药量，kg；
K、a--系数和衰减指数由试验确定
公式（四）：
日本经验公式
，cm/s
式中：
C—与爆破条件有关的系数，露天爆破为100；隧道爆破为300。
公式（五）：
群药室爆破、各药室至建筑物的距离的差值超过平均距离的10%时，质点振动速度按下式计算：
，m/s；
，kg；
，m；
式中：
Re—等效距离，m；
Qe—等效装药量，kg；
ri—第i号药室至建筑物距离，m；
qi—第i号药室装药量，kg。
公式（六）：
对于建筑物塌落时安全距离的振速计算可用下式进校核：
，cm/s；
式中：
VP–建筑物塌落时质点振动速度，cm/s；
M—受地面冲击解体构件的质量，m；
g—重力加速度，m/s2；
h—落高，m；
R—距下落地点的距离，m；
K`--常数，一般取30~40。
允许振速的标准可参考表1-18。
表1-18建（构）筑物允许垂直振动速度（V）值
建（构）筑物类型
坚固程度
V（cm/s）
砖石结构
一般
≤5
坚固
6~8
混凝土结构
一般
8~10
坚固
12~14
需特殊保护的建（构）筑物、重点文物
≤1~2
对于开挖在地下岩石中的构筑物，如人防工程、洞室和巷道等，允许垂直振速V和加速度a可按如下选取：
稳固岩石：
V≤40cm/s
中等岩石：
V≤30cm/s
V≤（5~10）g，cm/s2；（g为重力加速度）
不稳固但支护良好的岩石：
V≤20cm/s
重点保护的地下构筑物：
V≤10，cm/s
对于地面和地下水工结构物，允许的垂直振速V≤10cm/s；加速度a≤（1-3）g，cm/s2；位移u≤1mm。
二、爆破空气冲击波安全距离计算
1.爆破空气冲击波安全距离计算公式
公式
（一）：
，m
式中：
R—爆破空气冲击波安全距离，m；
Q—装药量，kg；
K—与装药条件和爆破程度有关的系数。
如表2-1、2-2。
表2-1系数（K）值
破坏程度
安全级别
裸露药包
全埋药包
完全无损
1
50~150
10~50
偶然破坏玻璃
2
10~50
5~10
玻璃全破坏、门窗局部破坏
3
5~10
2~5
隔墙、门、窗、板棚破坏
4
2~5
1~2
砖石结构破坏
5
~2
~1
全部破坏
6
__
注：
炸药库的设置，空气冲击波对建筑物和人员安全距离，也按此式计算。
表2-2系数（K）值
建筑物破坏程度
爆破作用指数n
3
2
1
完全破坏
玻璃偶然破坏
玻璃全破坏、门窗局部破坏，抹灰脱落
5~10
2~5
1~2
2~5
1~2
~1
1~2
注：
在狭谷进行爆破时，沿山谷方向K值应增大50~100%，当被保护建筑物和爆源之间有密林、山丘时，K减小50%。
公式
（二）：
根据《爆破安全规程》规定：
露天裸露爆破时，一次爆破的装药量不得大于20kg，并应按下式确定爆破空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全距离。
，m
式中：
R—空气冲击波对掩体内人员的安全距离，m
Q—一次爆破的装药量，kg，秒延期爆破时Q按各延期段中最大药量计算；毫秒延期爆破时，Q按一次爆破的总炸药量计算。
公式（三）：
，m
式中：
R—爆破空气冲出波的安全距离，m；
Q—最大药室的装药量，kg；
K—系数，对于一般建筑物，K=70；对于人员，K=25~60。
此式适用于平坦地形，沿狭谷、山沟方向应增大50~100%；处于山坡背面时，可较少30~70%。
公式（四）：
对于露天台阶深孔（10~20m），爆破空气冲击波安全距离R，可按下式计算：
，m
式中：
Q—装药量，kg；
△P—保护对象的允许超压，Pa；
K—常数，K=（瞬发爆破）；K=（微差爆破）；
a—指数，a=（瞬发爆破）；a=（
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