工程爆破的不利影響

鄧華

摘要：通過對爆破的概述和工程事故實例，圍繞工程爆破對保留巖體、邊坡、地下工程的不良影響進行論述。

關鍵詞：爆破；不良影響；保留巖體；邊坡；地下工程

巖石爆破開挖一般圍繞著交通、公路、鐵路、水電、礦山、路塹、隧道和井巷等工程進行，無論地上和地下的開挖均依靠爆破方式完成土石方開挖。爆破能快速高效地開挖石方的同時，也帶來了不利的影響。所以，工程技術人員應該對爆破技術有所了解或者掌握，和爆破人員共同努力降低爆破的不良影響，避免過度爆破產生破壞，造成工程量增加，殘留安全隱患。

一、爆破對保留巖體的不良影響

在有臨空面的半無限巖土中爆破，從藥包中心向外分為壓縮區(qū)、爆破漏斗區(qū)、破裂區(qū)和振動區(qū)。壓縮區(qū)和爆破漏斗區(qū)的巖體是我們需要挖運掉的，而破裂區(qū)和振動區(qū)會使保留的巖體產生裂隙。這種裂隙分兩類：一類是由于爆破作用產生的新裂隙，大多在完整的巖體中小范圍分布。另一類是由于爆破作用引起巖體中原有的節(jié)理、裂隙擴張，在節(jié)理裂隙或者層理發(fā)育的巖體中分布范圍較大，裂隙延伸方向和長度受地形、地質條件的影響比較大，有時大爆破形成的裂隙長度達百米之上。在平面爆破時，產生比較規(guī)則的環(huán)向裂隙和徑向裂隙，在斜坡地形處爆破，會產生平行于臨空面方向的裂隙，而且可能延伸很長。裂隙寬度和長度與爆破的規(guī)模息息相關，規(guī)模越大則破壞程度越強，距離爆破區(qū)越近，地表裂隙就越密、越寬。地表一般是風化巖體，其抗拉強度小，最容易形成裂縫。根據經驗總結，地表破壞區(qū)的作用半徑按RP=KP3√Q￣公式計算（RP為藥包中心至最遠裂隙的距離，米；Q為裝藥量，公斤；KP為破壞系數，取值范圍1.7～2.6，最大不超過3）。經驗表明，藥包以下出現裂縫的破壞半徑不超過最小抵抗線。

二、爆破對邊坡的不利影響

爆破對邊坡的影響取決于爆破振動強度和邊坡的自身地質條件，受破壞的程度和爆破藥量、最小抵抗線和地質條件有關。

一次起爆藥量或者最小抵抗線越大，坡體內的應力波就越強，邊坡破壞越嚴重。破壞的現象表征為：對于軟硬相間的巖體或者軟弱巖體容易引起崩塌和滑坡（即使當時表面上沒有立刻發(fā)生破壞，但在長期應力和水的作用下會出現開裂、移動、滑落），對硬質巖石可能產生危石或落石。

地質條件（如地層巖性與地質構造）也對爆破有著顯著的影響。地層巖性、厚度、密度、縱波速度等不僅影響最小抵抗線的位置，還會影響爆破巖石的塊度。而地質構造對爆破影響最大的是斷層破碎帶，其次是裂隙發(fā)育狀況。假如邊坡體內節(jié)理裂隙不很發(fā)育、巖體比較完整時，由于坡緣局部發(fā)育成沖溝，或者有陡傾張性裂隙，將巖體分割成搖搖欲墜的危石，在爆破的振動作用下，危石墜落，并且在以后的雨水沖刷下，也極有可能發(fā)生崩塌。假如邊坡體內沒有貫通的滑動面，但至少有一組發(fā)育的節(jié)理裂隙，在爆破的振動下，使該組節(jié)理裂隙擴展甚至貫通，經過一段時間的變形后，邊坡極有可能發(fā)生滑塌。假如邊坡體內已經有了貫通的滑動面或者古滑坡體，爆破前坡體依靠滑動面的抗剪強度維持穩(wěn)定，爆破時產生的強烈振動使滑動面的抗剪強度損失而引起滑塌或者古滑坡復活。

根據鷹潭至廈門鐵路、寶雞至成都鐵路、蘭州至新疆鐵路的318個工點邊坡穩(wěn)定情況的調查數據，邊坡變形占62.3%，其中產生危石落石的占變形工點的一半，由于不良地質條件引起滑坡的占17.6%。研究調查數據表明，爆破之后，邊坡高度不高于30米的邊坡比較穩(wěn)定，高于60米的邊坡產生的問題比較多。對30米～40米高度的邊坡，可依據地質條件確定是否采用大爆破，對于高度高于60米的邊坡，不宜使用大爆破施工，而且盡可能優(yōu)化設計（多采用隧道工程摒棄高填深挖工程）。采用藥室法大爆破開挖的路塹，其邊坡產生的事故比較多，采用邊坡預留保護層或者采用光面爆破開挖的路塹，邊坡質量事故率則大大降低。

三、爆破對地下工程的不良影響

巖體爆破工程不免使用爆破方法不當，而常常產生巷硐塌方冒頂，造成地表塌陷，發(fā)生地質災害，發(fā)生水及瓦斯突發(fā)事故等等。

㈠ 造成巷硐塌方冒頂

巖體本身的地質構造存在多種組合，而斷層、軟弱結構面、節(jié)理裂隙等又與巷硐臨空面形成了多種不利組合。當地下工程開挖出空間后，空間周圍的圍巖形成了一個厚度不等的圍巖松動圈。松動全圈的厚度和巖體性質、原始應力狀態(tài)、埋深、空洞的幾何尺寸、形狀及位置都有關系，還和爆破的方法有關。

㈡造成地表沉陷

地表沉陷除了與開挖空間的大小、埋深、巖層產狀、巖層性質、開挖方法有關外，還與爆破方法有關聯(lián)。當爆破方法不妥當時，造成空洞上方產生裂縫和彎曲，巖層產生水平移動和下沉，形成了地面的沉陷洼地。為此，必須及時監(jiān)測采空區(qū)圍巖及地表巖移征兆，凡是地下存在大面積的采空區(qū)時，必須在開挖前預測出巖層的移動角度、裂隙角、崩落角，在此移動范圍內不得設置建筑物和道路以及工業(yè)永久設施。

㈢引發(fā)地質災害

地下空洞大范圍的開挖，明顯改變了原有的地應力狀態(tài)，有時開挖引起了地應力的集中，當由爆破誘發(fā)的地應力急劇進行釋放以求達到平衡狀態(tài)時，引發(fā)地質災害，在堅硬完整的硬巖種產生巖爆，在軟弱巖體中出現塌方沉陷。

㈣引起地下水及瓦斯突發(fā)事件

爆破對圍巖產生不同程度的張開裂縫，成為地下水和瓦斯的良好通道，有時甚至引起一個地下工程的毀滅。

2011年9月16日，山西省朔州市山陰縣中煤金海洋公司元寶灣煤礦發(fā)生重大透水事故。在整合礦井復雜的水文地質條件不清的情況下盲目施工建設，作業(yè)區(qū)域出現頂板淋水加大等異?，F象后，沒有及時采取有效措施，透水事故造成11人死亡。

2014年4月21日，云南曲靖市富源縣紅土田煤礦發(fā)生重大瓦斯爆炸事故。紅土田煤礦非法越界違規(guī)組織生產，隱瞞作業(yè)地點，采用非正規(guī)采煤方法，工作面存在違規(guī)串聯(lián)通風和循環(huán)風，造成瓦斯積聚并達到爆炸濃度，在未檢查瓦斯的情況下違章爆破引起瓦斯爆炸，造成14名礦工遇難。

四、結語

工程爆破有利有弊，施工中必須詳盡查明地質情況，掌握爆破技術，針對事故征兆正確采取預防和應對措施，才有可能降低爆破的不良影響，避免過度爆破產生破壞，甚至造成安全隱患和安全事故。

參考文獻

[1]爆破工程，中國礦業(yè)大學出版社，1999年

[2]工程爆破實用手冊，劉殿中，冶金工業(yè)出版，2003年

[3]爆破工程，王玉杰，武漢理工大學出版社，2009年endprint