工程爆破的不利影响

邓华

摘要：通过对爆破的概述和工程事故实例，围绕工程爆破对保留岩体、边坡、地下工程的不良影响进行论述。

关键词：爆破；不良影响；保留岩体；边坡；地下工程

岩石爆破开挖一般围绕着交通、公路、铁路、水电、矿山、路堑、隧道和井巷等工程进行，无论地上和地下的开挖均依靠爆破方式完成土石方开挖。爆破能快速高效地开挖石方的同时，也带来了不利的影响。所以，工程技术人员应该对爆破技术有所了解或者掌握，和爆破人员共同努力降低爆破的不良影响，避免过度爆破产生破坏，造成工程量增加，残留安全隐患。

一、爆破对保留岩体的不良影响

在有临空面的半无限岩土中爆破，从药包中心向外分为压缩区、爆破漏斗区、破裂区和振动区。压缩区和爆破漏斗区的岩体是我们需要挖运掉的，而破裂区和振动区会使保留的岩体产生裂隙。这种裂隙分两类：一类是由于爆破作用产生的新裂隙，大多在完整的岩体中小范围分布。另一类是由于爆破作用引起岩体中原有的节理、裂隙扩张，在节理裂隙或者层理发育的岩体中分布范围较大，裂隙延伸方向和长度受地形、地质条件的影响比较大，有时大爆破形成的裂隙长度达百米之上。在平面爆破时，产生比较规则的环向裂隙和径向裂隙，在斜坡地形处爆破，会产生平行于临空面方向的裂隙，而且可能延伸很长。裂隙宽度和长度与爆破的规模息息相关，规模越大则破坏程度越强，距离爆破区越近，地表裂隙就越密、越宽。地表一般是风化岩体，其抗拉强度小，最容易形成裂缝。根据经验总结，地表破坏区的作用半径按RP=KP3√Q￣公式计算（RP为药包中心至最远裂隙的距离，米；Q为装药量，公斤；KP为破坏系数，取值范围1.7～2.6，最大不超过3）。经验表明，药包以下出现裂缝的破坏半径不超过最小抵抗线。

二、爆破对边坡的不利影响

爆破对边坡的影响取决于爆破振动强度和边坡的自身地质条件，受破坏的程度和爆破药量、最小抵抗线和地质条件有关。

一次起爆药量或者最小抵抗线越大，坡体内的应力波就越强，边坡破坏越严重。破坏的现象表征为：对于软硬相间的岩体或者软弱岩体容易引起崩塌和滑坡（即使当时表面上没有立刻发生破坏，但在长期应力和水的作用下会出现开裂、移动、滑落），对硬质岩石可能产生危石或落石。

地质条件（如地层岩性与地质构造）也对爆破有着显著的影响。地层岩性、厚度、密度、纵波速度等不仅影响最小抵抗线的位置，还会影响爆破岩石的块度。而地质构造对爆破影响最大的是断层破碎带，其次是裂隙发育状况。假如边坡体内节理裂隙不很发育、岩体比较完整时，由于坡缘局部发育成冲沟，或者有陡倾张性裂隙，将岩体分割成摇摇欲坠的危石，在爆破的振动作用下，危石坠落，并且在以后的雨水冲刷下，也极有可能发生崩塌。假如边坡体内没有贯通的滑动面，但至少有一组发育的节理裂隙，在爆破的振动下，使该组节理裂隙扩展甚至贯通，经过一段时间的变形后，边坡极有可能发生滑塌。假如边坡体内已经有了贯通的滑动面或者古滑坡体，爆破前坡体依靠滑动面的抗剪强度维持稳定，爆破时产生的强烈振动使滑动面的抗剪强度损失而引起滑塌或者古滑坡复活。

根据鹰潭至厦门铁路、宝鸡至成都铁路、兰州至新疆铁路的318个工点边坡稳定情况的调查数据，边坡变形占62.3%，其中产生危石落石的占变形工点的一半，由于不良地质条件引起滑坡的占17.6%。研究调查数据表明，爆破之后，边坡高度不高于30米的边坡比较稳定，高于60米的边坡产生的问题比较多。对30米～40米高度的边坡，可依据地质条件确定是否采用大爆破，对于高度高于60米的边坡，不宜使用大爆破施工，而且尽可能优化设计（多采用隧道工程摒弃高填深挖工程）。采用药室法大爆破开挖的路堑，其边坡产生的事故比较多，采用边坡预留保护层或者采用光面爆破开挖的路堑，边坡质量事故率则大大降低。

三、爆破对地下工程的不良影响

岩体爆破工程不免使用爆破方法不当，而常常产生巷硐塌方冒顶，造成地表塌陷，发生地质灾害，发生水及瓦斯突发事故等等。

㈠ 造成巷硐塌方冒顶

岩体本身的地质构造存在多种组合，而断层、软弱结构面、节理裂隙等又与巷硐临空面形成了多种不利组合。当地下工程开挖出空间后，空间周围的围岩形成了一个厚度不等的围岩松动圈。松动全圈的厚度和岩体性质、原始应力状态、埋深、空洞的几何尺寸、形状及位置都有关系，还和爆破的方法有关。

㈡造成地表沉陷

地表沉陷除了与开挖空间的大小、埋深、岩层产状、岩层性质、开挖方法有关外，还与爆破方法有关联。当爆破方法不妥当时，造成空洞上方产生裂缝和弯曲，岩层产生水平移动和下沉，形成了地面的沉陷洼地。为此，必须及时监测采空区围岩及地表岩移征兆，凡是地下存在大面积的采空区时，必须在开挖前预测出岩层的移动角度、裂隙角、崩落角，在此移动范围内不得设置建筑物和道路以及工业永久设施。

㈢引发地质灾害

地下空洞大范围的开挖，明显改变了原有的地应力状态，有时开挖引起了地应力的集中，当由爆破诱发的地应力急剧进行释放以求达到平衡状态时，引发地质灾害，在坚硬完整的硬岩种产生岩爆，在软弱岩体中出现塌方沉陷。

㈣引起地下水及瓦斯突发事件

爆破对围岩产生不同程度的张开裂缝，成为地下水和瓦斯的良好通道，有时甚至引起一个地下工程的毁灭。

2011年9月16日，山西省朔州市山阴县中煤金海洋公司元宝湾煤矿发生重大透水事故。在整合矿井复杂的水文地质条件不清的情况下盲目施工建设，作业区域出现顶板淋水加大等异常现象后，没有及时采取有效措施，透水事故造成11人死亡。

2014年4月21日，云南曲靖市富源县红土田煤矿发生重大瓦斯爆炸事故。红土田煤矿非法越界违规组织生产，隐瞒作业地点，采用非正规采煤方法，工作面存在违规串联通风和循环风，造成瓦斯积聚并达到爆炸浓度，在未检查瓦斯的情况下违章爆破引起瓦斯爆炸，造成14名矿工遇难。

四、结语

工程爆破有利有弊，施工中必须详尽查明地质情况，掌握爆破技术，针对事故征兆正确采取预防和应对措施，才有可能降低爆破的不良影响，避免过度爆破产生破坏，甚至造成安全隐患和安全事故。

参考文献

[1]爆破工程，中国矿业大学出版社，1999年

[2]工程爆破实用手册，刘殿中，冶金工业出版，2003年

[3]爆破工程，王玉杰，武汉理工大学出版社，2009年endprint