摘要：在爆破工程中，炸藥的能量除一部分做有用功外，其余部分能量所產生的效應是無用的，甚至是有害的，爆破技術的關鍵是能量控制，將盡可能多的能量用于做有用功，減小爆破的有害作用。爆破的某些有害作用目前還不能消除，只能有限地控制，做好安全防范措施，盡量減少公害的影響程度及范圍，本文主要從爆破地震和空氣沖擊波這兩個方面來探討，如何預防和做好工程爆破公害的安全措施。
　　關鍵詞：工程爆破，公害，安全措施
　　
　　爆破是指物質發生急劇變化并放出大量的能量對周圍介質做機械功，同時可能伴隨有聲、光、熱效應的現象，其基本特征為：速度高、威力大和破壞作用強等方面。爆破中會出現有用功和無用功兩方面，無用功及爆破的副作用，如地震效應、沖擊波等有害作用，對相鄰物體、構筑物和人身都會產生危害性的影響，因此，從安全的角度出發，以下將對爆破地震和沖擊波這兩個方面的公害進行安全措施有效防范的探討。
　　一、爆破地震的形成及預防措施
　　1、形成及原因
　　炸藥在巖石中爆炸時，爆炸作用使一定范圍內的巖石破碎或破裂，在該范圍以外，爆炸作用已不能使巖石發生明顯破裂，只能引起巖石質點產生彈性振動，這種彈性振動以彈性波的形式向外傳播，引起地面震動，即地震波。
　　地震波分為體積波和表面波。體積波是在巖體內傳播的彈性波，體積波可分為縱波和橫波兩種：縱波質點振動方向和波的傳播方向同向或反向，周期較短，波幅小，但傳播速度較高；而橫波質點振動方向和波的傳播方向垂直，周期較長，波幅較大，傳播速度比縱波低。體積波中的縱波使巖石產生拉伸或壓縮，橫波在巖體中產生剪切作用，是爆破時造成巖石破裂的主要原因。表面波在地面傳播，可分為瑞利波和拉夫波：瑞利波的特點是巖石質點在垂直面上沿橢圓軌跡作后退式運動，周期較大，頻率較低，傳播速度比橫波稍低，特別是衰減較慢，是造成地震破壞的主要原因；拉夫波的特點是質點僅在水平方向作剪切變形，這點與橫波相似。
　　2、爆破地震安全距離
　　目前爆破地震安全距離的確定主要根據各類建筑物、構筑物規定的極限振速來確定，國家《爆破安全規程》規定了某些主要類型建筑物、構筑物的安全允許振動速度：
　　a．土窯洞、土坯房、毛石房屋5cm／s；
　　b．水工隧洞10cm／s；
　　c．交通隧洞15cm／s；
　　d．礦山巷道：圍巖不穩定，有良好支護10cm／s；
　　圍巖中等穩定，有良好支護20cm／s；
　　圍巖穩定，無支護30cm／s。
　　3、減震措施
　　為了有效地控制爆破地震的危害，必須在爆破之前對爆破地震效應予以估計，并采取有效措施來減小危害。降低爆破震動的方法很多，目前國內外應用較成熟的主要方法如下。
　　(1)微差爆破
　　多段微差爆破是控制爆破地震危害的最有效手段，其降震是基于各段爆破獨立作用原理，地震效應主要取決于最大一段藥量，一般采取增多段數的方法，就可以在總裝藥量不變的情況下，甚至增加總裝藥量的情況下，有效地降低最大一段裝藥量，從而減低爆破的震動。同時，可采取逐孔起爆的方式：通過正確確定段數及最大一段的裝藥量，選用適宜的炸藥及起爆順序與延遲時間，可以把爆破地震效應控制在安全標準要求的水平以下，從而又不影響總的爆破的規模和效果。
　　(2)預裂爆破和掘防震溝
　　地震波是由爆源通過地面向各個方向傳播的，為了減弱傳到保護對象的地震波的強度，一般，我們可以采取人為地在爆源和保護對象之間創造阻波條件，預裂爆破就是一種有效的措施：預裂爆破就是在爆區和保護對象之間，鉆一排或多排密集的炮孔，使得裝藥量較小，只要爆破后能形成一條一定寬度的連續裂縫就可以了。在主爆區爆破之前首先起爆預裂孔，形成預裂縫，然后起爆主爆區。當主爆區爆破時，主爆區和保護對象之間就會存在裂縫，透射到保護對象一側的地震波的強度就會大大減弱，從而使保護對象免受爆破地震的破壞或大幅度的影響。預裂爆破在大型工程爆破中廣泛應用。在被保護物朝向爆源的一方，運用地形地物采取掘溝方式隔斷地震波，特別是表面波的傳播，是有效的防震保護措施。
　　(3)合理選取爆破參數和炸藥單耗
　　減小炮孔超深，采用較小的抵抗線和排距，從而減小炮孔爆破的夾持作用，地震效應相應地會降低。爆破每立方巖土所消耗的炸藥量(單耗)決定了所有爆破效應的強弱，單耗越小，爆破地震效應越弱，所以在滿足爆破效果的前提下，應盡量減小炸藥的單耗。
　　(4)間隔裝藥
　　實踐表明，采用間隔裝藥，不但可以改善爆破效果，降低大塊率，同時可以減少單孔裝藥量，減弱地震效應。
　　(5)爆破方式
　　有研究表明，采用清碴爆破要比壓碴爆破所產生的地震效應降低50％以上，因此，在必要時，可以采用清碴爆破的方式，達到減震的目的。除此而外，還可以通過選擇爆破的拋擲方向及控制一次爆破的總炸藥消耗量來達到降震的目的。
　　二、空氣沖擊波的形成及預防措施
　　炸藥爆炸所產生的空氣沖擊波是一種在空氣中傳播的壓縮波，這種空氣沖擊波具有比自由空氣更高的壓力，常常會造成爆區附近建筑物的破壞、人類器官的損傷和心理的不良反應。這種沖擊波是由于裸露藥包在空氣中爆炸所產生的高壓氣體沖擊壓縮藥包周圍的空氣而形成的，或者由于裝填在炮眼、深孔和藥室中的藥包爆炸產生的高壓氣體通過巖石中的裂縫或缺口泄漏到大氣中，沖擊壓縮周圍的空氣而形成的。
　　1、爆炸空氣沖擊波的形成和傳播
　　當一個無約束的炸藥包在無限的空氣介質中爆炸時，在有限的空氣中會迅速釋放出大量的能量。這就導致爆炸氣體生成物的壓力和溫度局部上升。高壓氣體生成物在迅速膨脹的同時，急劇沖擊和壓縮藥包周圍的空氣，在被壓縮的空氣中壓力陡峻上升，形成了以超聲速傳播的空氣沖擊波。隨著爆炸氣體生成物的繼續膨脹，波陣面后面的壓力急劇下降，由于氣體膨脹的慣性效應所引起的過度膨脹，會產生壓力低于大氣壓的稀疏波，稀疏波從波陣面移向爆炸中心。在波中由于壓縮的不可逆性，會發生能量的彌散，機械能轉變為熱能，導致波強下降。同時，在波的傳播過程中，被波卷入的空氣質量的增加的結果，也加速了空氣沖擊波的衰減，最終變為聲波。
　　2、爆炸空氣沖擊波的破壞作用和預防
　　當進行大規模爆破時，特別是在井下進行大規模爆破時，強烈的爆炸空氣沖擊波在一定距離內會摧毀設備、管道、建筑物、構筑物和井巷中的支架等，有時還會造成人員的傷亡和采空區頂板的冒落。例如，1980年12月28日在江西省鷹潭火車站一次深孔開挖爆破中，爆炸空氣沖擊波對周圍的建筑物曾造成一次嚴重的破壞事故。這次爆破的基本條件是：巖石為紅色厚層砂巖；深孔直徑150mm；深孔總數1436個；孔深從0．6m到5．6m不等；深孔間距2．3m；排距2．0m；炸藥單耗1．2kg／m³；總裝藥量22．7t；采用導爆索齊發起爆，共消耗導爆索9600m(地表敷設4000m)；放炮時天陰，氣溫5℃。
　　爆破后的破壞情況如下。
　　①離爆區650一700m的鷹潭石油庫區(海拔標高比爆區低10—20m)，近百扇玻璃窗全部破碎；兩層的辦公樓和平房住宅的木窗框向室內位移0．5—2．0cm；三座倉庫的木大門折斷損，一座倉庫的屋頂拖架坍陷；許多平房天花板抹灰大面積脫落。
　　②離爆區1300m某部后勤基地的修理車間，四周的砌石承重墻有1—3mm寬的裂縫多條；四幢住宅室內抹灰大量脫落，外走廊的磚柱位移1—3mm；俱樂部中的吊燈震落了19盞。
　　③距爆區2—3km的市內房屋的個別玻璃窗被損壞，居民感到強烈振動。
　　根據國內外的統計，在不同超壓下空氣沖擊波和噪聲與亞聲造成不同建筑物破壞的情況列于表中。
　　空氣沖擊波的破壞等級：
　　
　　聲效應的破壞情況：
　　
　　爆炸空氣沖擊波的危害范圍受地形因素的影響。遇有不同地形條件可適當增減。例如，在狹谷地形爆破，沿溝的縱深或溝的出口方向，應增大50％一100％；在山坡一例進行爆破對山后影響較小，在有利的地形下可減少30％一70％。
　　為了減少爆炸空氣沖擊波的破壞作用，可以從兩方面采取有效措施：一是防止產生強烈的空氣沖擊波；二是利用各種條件來削弱已經產生了的空氣沖擊波。空氣沖擊波的強弱與藥包在巖石中爆破時爆炸能量有多少轉化為空氣沖擊波能量有關。如果能盡量提高爆破時爆炸能量的利用率，減少形成空氣沖擊波的能量，那么就能最大限度地降低空氣沖擊波的強度，若合理確定爆破參數，避免采用過大的最小抵抗線，防止產生沖天炮；選擇合理的微差起爆方案和微差間隔時間，保證巖石能充分松動，消除夾制爆破條件；保證堵塞質量和采用反向起爆，防止高壓氣體從炮孔口沖出。這些措施都能有效地防止產生強烈的空氣沖擊波。對露天爆破來說，除了采取上述措施以外，還應大力推廣導爆管起爆或電雷管起爆，盡量不采用高能導爆索起爆。在破碎大塊時盡量不要采用棵露藥包爆破；合理規定放炮的時間，最好不要在早晨、傍晚或霧天放炮。
　　三、結束語
　　在工程爆破過程中，必然會產生公害影響，因此，要盡量將爆破的無用效應減少到最低，以保護人身的安全，減少環境的污染，實行文明、安全、綠色的施工爆破。
　　參考文獻：
　　[1]黃正平著，爆炸與沖擊電測技術，[M]國防工業出版社，2006
　　[2]齊景獄，隧道現代爆破技術[M].北京：中國鐵道出版社，1995.