露天矿⼭爆破飞⽯的控制⽅法
摘要：飞⽯是露天爆破⼯程中最为严重的潜在事故因素之⼀，是造成⼈员、设备、结构物和建筑物损伤的主要原因之⼀，对⼈民的⽣命财产安全造成严重的威胁。飞⽯产⽣的机理很复杂，既有设计原因，也有施⼯问题。本⽂分析了爆破飞⽯产⽣的原因，介绍了飞⽯产⽣的部位。通过对飞⽯飞⾏参数的理论计算，相应地提出了控制飞⽯的措施。在实际⼯作中，对露天矿⼭和类似爆破⼯程防⽌飞⽯事故的发⽣具有⼀定的指导意义。
爆破飞⽯是指在⼯程爆破中，被爆介质中那些脱离主爆堆⽽飞得较远的碎⽯[1]。由于这些碎⽯没有具体的飞⾏⽅向和距离，并且抛掷的⽐较远，对爆区周围的⼈员、设备的安全造成严重的威胁[2]。根据美国在1982～1985年的统计，飞⽯事故占露天爆破事故的59．1％；⽇本在1979年发⽣的爆破事故中，飞⽯
事故⾼达61％，在1988年，更是⾼达
73％[3]。我国爆破飞⽯造成⼈员伤亡、建筑物损坏的事故占整个爆破事故的15％～20％，露天矿⼭爆破飞⽯伤⼈事故占整个爆破事故的27％[4,5]。如2008年10⽉16⽇18时13分，神华宁夏煤业集团有限责任公司⼤峰矿露天剥离⼯程现场，发⽣⼀起重⼤爆破飞⽯事故，造成死亡16⼈、53⼈受伤。由此可见，在⼯程爆破中，控制爆破飞⽯的重要性。
1爆破飞⽯产⽣的原因
爆破飞⽯产⽣的原因可以归纳为以下三个⽅⾯。
1．1客观因素——地质条件多变
⼤多数情况下爆破对象是岩体，由于岩体具有各向异性和不均匀性的特点，常常隐含着节理、裂隙、断层、软弱夹层等结构⾯，在爆破前很难完全掌握岩体的每个细节。这些结构⾯与岩⽯相⽐属于薄弱部位，破碎时需要的能量较⼩，⽽在炮孔中布置很难顾及到每个弱⾯的存在。因此，在岩体中爆炸后，爆⽣⽓体会从这些薄弱部位⾸先冲出，夹带着个别碎块形成飞⽯。 1．2设计存在缺陷
设计⽅⾯的缺陷也是产⽣飞⽯的重要原因，归纳为以下⼏点：
(1)爆破性质选择有误。如对于露天深孔松动爆破，爆破作⽤指数选择过⼤，将⼤⼤增加产⽣飞⽯的概率。
(2)最⼩抵抗线选择不当。最⼩抵抗线⽅向是岩⽯阻⼒最⼩的⽅向，也是最易产⽣飞⽯的⽅向。当最⼩抵抗线选择过⼩时，爆炸后，只⽤⼀部分能量就⾜以破碎抵抗线⽅向的岩⽯，多余的能量将破碎后的岩块向前抛掷，产⽣更多更远的飞⽯。当最⼩抵抗线选择过⼤时，产⽣的能量不⾜以克服抵抗线⽅向岩⽯的阻⼒，但爆炸能量总要释放出来，所以这时就容易从孔⼝冲出(露天台阶爆破)，随之⽽来的是飞⽯。
(3)填塞长度不⾜。设计的填塞长度不⾜时，填塞物不⾜以抵挡⾼温⾼压⽓体的冲击，瞬间从炮孔中冲出，这样不但减少了爆⽣⽓体作⽤于岩⽯的时间，⽽且会产⽣⼤量的飞⽯。 (4)起爆顺序选择不合理。起爆顺序不当时，先起爆的炮孔会引起后起爆炮孔的抵抗线等参数变化。这种变化不利时，如抵抗线变得过⼤或过⼩，同样会产⽣飞⽯。
(5)延期时间确定不合理。微差起爆是⼀种⽐较先进的爆破技术，合理的设计和施⼯，能减少飞⽯的产⽣，但是炮孔的间隔时间过长或过短的话，都容易产⽣飞⽯。
(6)量过多。如爆破介质为花岗岩、⽯英砂岩、⽯灰岩等容重较⼤的介质时，介质吸收能量的
能⼒较弱，降低波动能量的作⽤也⼩，可以⽤于克服惯性运动的能量就相应较多，所以产⽣飞⽯较多，距离较远[7]。在其他条件相同的情况下，装药量越⼤，爆破飞⽯就越多，飞⽯飞⾏距离就越远。 1．3施⼯管理不到位
(1)钻孔产⽣偏差。没有严格按照爆破设计的孔位、孔深进⾏钻孔，超过了误差允许范围。如抵抗线变⼤或变⼩，容易产⽣飞⽯；孔深过⼤，超量装药，也会产⽣更多的飞⽯。
(2)装药量过多。如设计时选择使⽤，但在装药前，发现炮孔中有⽔，改⽤，但装药长度没有改变，导致装药量过⼤，将会产⽣飞⽯。
(3)抵抗线发⽣变化。露天台阶爆破时，如果钻孔前是压渣，按估计的位置进⾏钻孔。⽽在实施爆破装药前已经清渣，并且抵抗线与预估的相差较⼤，如果不适当调整装药量，也将会产⽣飞⽯。
(4)填塞不合格。填塞长度不⾜，或是填塞质量不⾼，如填塞物中夹带碎⽯、填塞物密实度不够，都会产⽣飞⽯。
(5)覆盖质量差。露天浅孔爆破时，炮孔覆盖质量不合格和炮孔周围的碎⽯也是引起飞⽯的原因之⼀。
2爆破飞⽯产⽣的部位
由于产⽣爆破飞⽯的原因是多⽅⾯的，情况也是⽐较的复杂，⽬前情况下，很难⽤⼀个系统的理论来对其进⾏分析。根据经验，爆破飞⽯的产⽣部位主要有填塞段、孔⼝和最⼩抵抗线3处，如图1所⽰。
3爆破飞⽯的参数计算
爆破飞⽯的产⽣机理⾮常复杂，⽬前还难以⽤数学分析⽅法准确地计算其参数。个别飞⽯的飞⾏参数与爆区地形、地质条件、爆破参数、填塞质量和⽓候条件等因素有关，对于抛掷爆破个别飞⽯的飞⾏⾼度和距离可按下列公式计算[1]：
式中，H为个别飞⽯飞⾏的最⼤⾼度，m；l为个别飞⽯飞⾏的⽔平距离，m；vo为初速度，m／s；α为飞⽯抛射⾓，(°)；g为重⼒加速度，m／s2。
当在斜坡地形进⾏爆破时，如⼭坡⾓度为β，则沿⼭坡下⽅的飞⽯最⼤距离为：
式中，l′为个别飞⽯最⼤距离，m；β为⼭坡坡⾓，(°)：
式中，l′为个别飞⽯最⼤距离，m；β为⼭坡坡⾓，(°)：
在⼯程实践中，飞⽯的飞⾏⾼度和距离是很难确定的，因此，⼈们根据⼤量的实际⼯程资料，提出了如下的经验公式：
l=20kn2W (4)
式中，l为个别飞⽯的飞⾏最远距离，m；n为爆破作⽤指数；k为系数，与地形、风向等因素有关，⼀般取1．0～1．5；W为最⼩抵抗线，m。
4爆破飞⽯的控制⽅法
在露天爆破中，产⽣爆破飞⽯是难免的。但是，必须将产⽣的爆破飞⽯控制在允许的范围之内，否则将会给⼈民的⽣命财产造成威胁。因此，在爆破过程中，应该及时做好飞⽯的预防及防护措施。
4．1减少飞⽯产⽣的措施
(1)在满⾜⼯程要求条件下，要选取相对合理的最⼩抵抗线。最⼩抵抗线的选择是控制飞⽯产⽣的关键因素之⼀，也是最有效的技术措施。
(2)必要时，可采⽤⼩孔径分散装药、不耦合装药和反向起爆。⼤量实践表明，⼩孔径爆破⽐⼤孔径爆破产⽣的飞⽯少。反向起爆能使爆⽣⽓体作⽤时间更长，破碎岩体更充分，并能够减少爆破飞⽯。
(3)调整局部装药结构[8]。因钻孔施⼯误差使最⼩抵抗线过⼩时，或是钻孔遇到断层、软弱夹层时，应调整装药结构，如采取间隔装药，减⼩单孔装药量，避免飞⽯的产⽣。
(4)保证炮孔填塞长度和质量。炮孔填塞要有⼀定的长度，⼀般取1倍的最⼩抵抗线长度。填塞要密实、连续，填塞材料中应避免夹杂碎⽯，填塞时要边填边捣，不能将炮孔填塞到孔⼝再捣固。如果炮孔中有⽔，为了避免冲天炮，填塞料最好⽤5～10mm的碎⽯⼦或⽯粉。
(5)根据地质条件和孔⽹参数确定合理的起爆顺序和最佳的延期时间，将爆破飞⽯控制在允许范围之内。
(6)精确计算和控制量。对于特定的地质条件，装药量最终决定了爆破效果和爆破有害效应的控制程度。因此，应根据现场实际情况，选取与岩⽯相对应的单耗，准确计算每个炮孔的装药量，装药量不得随意增减，尤其不能增加装药量。
4．2覆盖措施
爆破点周围环境⽐较复杂时，要使⽤潮湿的草垫、装⼟的草袋、胶⽪带链、铁丝⽹等对炮孔甚⾄整个被爆破对象进⾏必要的覆盖。
4．3合理设定警戒区
露天岩⼟爆破时，个别飞⽯对⼈员的安全距离见表1。设计时应参考表1中的值来确定爆破警戒范围。在此范围内不得有任何⼈员，且让所有⽆关⼈员远离警戒线，起爆时坚守在警戒线上的爆破警戒⼈员要在能抵御飞⽯冲击的避炮棚内[10]。
5、结语
在露天爆破中，爆破飞⽯产⽣的原因有很多，如设计问题、地质条件、⼈员管理因素和施⼯问题等，爆破飞⽯的规律也
在露天爆破中，爆破飞⽯产⽣的原因有很多，如设计问题、地质条件、⼈员管理因素和施⼯问题等，爆破飞⽯的规律也有待进⼀步研究。但是，通过对爆破飞⽯产⽣的原因及部位的分析，能在⼀定程度上减少爆破飞⽯事故。分析历年爆破飞⽯事故，很⼤⼀部分都是⼈为原因。因此，必须加强现场管理，建⽴健全的安全责任制度，严格执⾏各项规章制度和爆破施⼯要领，进⼀步提⾼爆破操作⼈员和管理⼈员的安全意识，克服⿇痹思想，这是防⽌爆破飞⽯事故发⽣极为重要的⼀个环节。
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