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爆破技术在处理雪崩中的应用

2016-08-25 16:02:11.0 责任编辑:崔玮娜

胡  锐

(葛洲坝易普力新疆爆破工程有限公司,新疆乌鲁木齐,830000)

摘要:采用爆破手段,利用炸药爆炸产生的冲击波和振动作用使积雪滑落,从而控制雪崩发生时间与影响范围,达到防止灾害发生的目的。本文介绍了药包布置方式和起爆网路,分析了应用效果。

关键词:爆破技术;雪崩;应用效果

雪崩与滑坡、崩塌、泥石流和山洪共同构成了山区主要的自然灾害类型。受气温条件影响,雪崩往往发生在人烟稀少的高海拔地区,过去常常被人类忽视。随着人类活动在雪山地区的逐渐涉及和全球气候变化的影响,雪崩对人类生命财产的影响程度及雪灾发生频率正逐步扩大,使得对雪崩防治工作的研究迫在眉睫[1]。进入春季之后,伊犁地区的牧民开始进行春季转场。转场路径上的部分牧道位于狭窄的峡谷之中,两侧山体陡峭,冬季下雪天气造成山体堆积大量积雪,极易发生雪崩,给牧民的生命和财产安全带来严重隐患。为解决这一重大危险源,我们改变思路,主动出击,采用爆破法引发雪崩,使两侧山体上的积雪提前滑落,防患于未然,使牧民能够安全通行。

1施工设计

1.1设计思路

雪崩是由于自然积雪内部的内聚力抵抗不了它所受到的重力引起剪切破坏,便向下滑落,引起大量雪体崩塌的现象。要使隐患区积雪滑落,我们需要克服其内部内聚力,从而使积雪发生下滑,解除滑落隐患。

825101801.jpg

对积雪块进行力学分析(见图1),静止时,积雪块内部内聚力与其重力在滑落方向(即沿山体坡度方向)处于静力平衡状态:

F下滑力=F内聚力    (1) 

炸药爆炸产生的冲击波接触积雪时会给积雪块施加一定的压力,同时爆炸振动会减小积雪内部内聚力临界值,当冲击波压力与重力在滑落方向的合力大于积雪块内部内聚力临界值时,积雪块滑落,引发雪崩。

F合力>F内聚力    (2)

由于冲击波压力与接触面积大小有关,为了保证有足够的压力,可以将药包呈扇形布置,用以增大接触面积。

1.2设计参数

由于爆破地点位于峡谷深处,交通不便,考虑到爆破器材的安全运输问题,本次爆破选用的爆破器材为电雷管、导爆索、φ32成品乳化炸药。

由于爆破条件不同,药包爆炸能量转变为空气冲击波的能量也不相同。本次爆破药包埋置于厚厚的积雪中,可视为覆土药包爆破,其空气冲击波波阵面上的超压计算公式为[2]

 825101831.jpg

式中η——能量转换系数;

R——测点至爆破地点的距离,m;

ε——冲击波的能量密度,J/cm2

根据M.A.萨多夫斯基等国外学者研究的成果表明:空气冲击波波阵面上的压力不取决于药包的质量,而完全取决于离爆炸地点的距离与药包半径之比值,以及该炸药爆炸的比能和周围空气的压力。由此可知,只要增大接触面积,就能增加冲击波对积雪块的冲击压力,从而引发雪崩。

经过现场勘查,炸药待埋区长度约为14m,单个起爆药包为3支φ32成品乳化炸药,药包间距为0.1m,装药线密度约为1.8kg/m,计算得炸药量为25.2kg,考虑到单箱φ32成品乳化炸药质量为24kg,选取本次爆破炸药计划量为24kg。

1.3安全距离

本次爆破安全警戒措施应考虑爆炸冲击波安全距离和爆破振动影响安全距离。为了保证人员安全,爆破时,峡谷内的牧民和牲畜必须全部撤离,警戒人员应仔细观察峡谷两侧山体,防止爆破振动引起其他部位发生雪崩灾害。

爆破冲击波安全距离可参考露天裸露爆破安全距离计算[3]

 825101832.jpg

式中Rk——空气冲击波对避炮人员的安全距离,m;

Q——一次爆破消耗炸药量,kg。

经计算后,得出本次爆破冲击波安全距离为72m。

根据爆破安全规程[4]实际地形,考虑振动影响范围,在峡谷两端300m处均设置警戒点,封锁峡谷。

2施工方法

通过观察分析隐患部位当前状态和区域大小,经计算后,确定在坡面2/3处布置药包(见图2)。

 825101802.jpg

首先在安全绳的保护下,利用铁锹在药包布置点挖出一条扇形沟槽,将成品炸药用胶布绑扎在导爆索上串联起来呈扇形布置埋于积雪中;采用电雷管起爆,绑扎好电雷管后,沿预定安全路线敷设起爆线,达到预定起爆点后,检查网路是否接通;起爆点应设置在爆区侧后方安全区域,在安全警戒确认无误后起爆。

3结论

爆破后,爆炸区积雪迅速下滑,产生的连锁反应破坏了下方积雪的静力平衡,从而引起积雪整体下滑,产生雪崩(见图3)。

 825101803.jpg

经过观察测试,本次爆破造成的积雪下滑量超过爆破区下方范围内积雪总量的1/3,爆破覆盖区域宽度约为16m,滑落积雪在山脚堆积约1.1m,剩余积雪已经无法自然形成雪崩,隐患已经基本排除,本次爆破成功实现预期目标。

参考文献

[1]刘大翔,程尊兰,赵鑫,等.雪崩防治研究工作与应用现状[J].山地学报,2013,4.

[2]孟吉复,惠鸿斌.爆破测试技术[M].北京:冶金工业出版社,1992.

[3]王玉杰.爆破工程[M].武汉:武汉理工大学出版社,2007.

[4]中国工程爆破协会.GB 6722—20ll,爆破安全规程[S].北京:中国标准出版社,2012.

摘自《中国爆破新进展》