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爆破技術在處理雪崩中的應用

2016-08-25 16:02:11 責任編輯:崔瑋娜

胡  銳

(葛洲壩易普力新疆爆破工程有限公司,新疆烏魯木齊,830000)

摘要:采用爆破手段,利用炸藥爆炸產生的沖擊波和振動作用使積雪滑落,從而控制雪崩發生時間與影響范圍,達到防止災害發生的目的。本文介紹了藥包布置方式和起爆網路,分析了應用效果。

關鍵詞:爆破技術;雪崩;應用效果

雪崩與滑坡、崩塌、泥石流和山洪共同構成了山區主要的自然災害類型。受氣溫條件影響,雪崩往往發生在人煙稀少的高海拔地區,過去常常被人類忽視。隨著人類活動在雪山地區的逐漸涉及和全球氣候變化的影響,雪崩對人類生命財產的影響程度及雪災發生頻率正逐步擴大,使得對雪崩防治工作的研究迫在眉睫[1]。進入春季之后,伊犁地區的牧民開始進行春季轉場。轉場路徑上的部分牧道位于狹窄的峽谷之中,兩側山體陡峭,冬季下雪天氣造成山體堆積大量積雪,極易發生雪崩,給牧民的生命和財產安全帶來嚴重隱患。為解決這一重大危險源,我們改變思路,主動出擊,采用爆破法引發雪崩,使兩側山體上的積雪提前滑落,防患于未然,使牧民能夠安全通行。

1施工設計

1.1設計思路

雪崩是由于自然積雪內部的內聚力抵抗不了它所受到的重力引起剪切破壞,便向下滑落,引起大量雪體崩塌的現象。要使隱患區積雪滑落,我們需要克服其內部內聚力,從而使積雪發生下滑,解除滑落隱患。

825101801.jpg

對積雪塊進行力學分析(見圖1),靜止時,積雪塊內部內聚力與其重力在滑落方向(即沿山體坡度方向)處于靜力平衡狀態:

F下滑力=F內聚力    (1) 

炸藥爆炸產生的沖擊波接觸積雪時會給積雪塊施加一定的壓力,同時爆炸振動會減小積雪內部內聚力臨界值,當沖擊波壓力與重力在滑落方向的合力大于積雪塊內部內聚力臨界值時,積雪塊滑落,引發雪崩。

F合力>F內聚力    (2)

由于沖擊波壓力與接觸面積大小有關,為了保證有足夠的壓力,可以將藥包呈扇形布置,用以增大接觸面積。

1.2設計參數

由于爆破地點位于峽谷深處,交通不便,考慮到爆破器材的安全運輸問題,本次爆破選用的爆破器材為電雷管、導爆索、φ32成品乳化炸藥。

由于爆破條件不同,藥包爆炸能量轉變為空氣沖擊波的能量也不相同。本次爆破藥包埋置于厚厚的積雪中,可視為覆土藥包爆破,其空氣沖擊波波陣面上的超壓計算公式為[2]

 825101831.jpg

式中η——能量轉換系數;

R——測點至爆破地點的距離,m;

ε——沖擊波的能量密度,J/cm2

根據M.A.薩多夫斯基等國外學者研究的成果表明:空氣沖擊波波陣面上的壓力不取決于藥包的質量,而完全取決于離爆炸地點的距離與藥包半徑之比值,以及該炸藥爆炸的比能和周圍空氣的壓力。由此可知,只要增大接觸面積,就能增加沖擊波對積雪塊的沖擊壓力,從而引發雪崩。

經過現場勘查,炸藥待埋區長度約為14m,單個起爆藥包為3支φ32成品乳化炸藥,藥包間距為0.1m,裝藥線密度約為1.8kg/m,計算得炸藥量為25.2kg,考慮到單箱φ32成品乳化炸藥質量為24kg,選取本次爆破炸藥計劃量為24kg。

1.3安全距離

本次爆破安全警戒措施應考慮爆炸沖擊波安全距離和爆破振動影響安全距離。為了保證人員安全,爆破時,峽谷內的牧民和牲畜必須全部撤離,警戒人員應仔細觀察峽谷兩側山體,防止爆破振動引起其他部位發生雪崩災害。

爆破沖擊波安全距離可參考露天裸露爆破安全距離計算[3]

 825101832.jpg

式中Rk——空氣沖擊波對避炮人員的安全距離,m;

Q——一次爆破消耗炸藥量,kg。

經計算后,得出本次爆破沖擊波安全距離為72m。

根據爆破安全規程[4]實際地形,考慮振動影響范圍,在峽谷兩端300m處均設置警戒點,封鎖峽谷。

2施工方法

通過觀察分析隱患部位當前狀態和區域大小,經計算后,確定在坡面2/3處布置藥包(見圖2)。

 825101802.jpg

首先在安全繩的保護下,利用鐵鍬在藥包布置點挖出一條扇形溝槽,將成品炸藥用膠布綁扎在導爆索上串聯起來呈扇形布置埋于積雪中;采用電雷管起爆,綁扎好電雷管后,沿預定安全路線敷設起爆線,達到預定起爆點后,檢查網路是否接通;起爆點應設置在爆區側后方安全區域,在安全警戒確認無誤后起爆。

3結論

爆破后,爆炸區積雪迅速下滑,產生的連鎖反應破壞了下方積雪的靜力平衡,從而引起積雪整體下滑,產生雪崩(見圖3)。

 825101803.jpg

經過觀察測試,本次爆破造成的積雪下滑量超過爆破區下方范圍內積雪總量的1/3,爆破覆蓋區域寬度約為16m,滑落積雪在山腳堆積約1.1m,剩余積雪已經無法自然形成雪崩,隱患已經基本排除,本次爆破成功實現預期目標。

參考文獻

[1]劉大翔,程尊蘭,趙鑫,等.雪崩防治研究工作與應用現狀[J].山地學報,2013,4.

[2]孟吉復,惠鴻斌.爆破測試技術[M].北京:冶金工業出版社,1992.

[3]王玉杰.爆破工程[M].武漢:武漢理工大學出版社,2007.

[4]中國工程爆破協會.GB 6722—20ll,爆破安全規程[S].北京:中國標準出版社,2012.

摘自《中國爆破新進展》


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