聚能破冰風(fēng)險及防護(hù)的研究

摘 要：聚能破冰是具有一定危險的，所產(chǎn)生的地震效應(yīng)、空氣沖擊波、飛冰等會帶來一定危險，如果沒有采取一定的安全防護(hù)，就會可能發(fā)生事故，造成人員傷亡或周圍的電力、通信、建筑物等設(shè)施的破壞，引起嚴(yán)重的損失。

關(guān)鍵詞：聚能破冰;風(fēng)險防護(hù)

新型聚能破冰技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主動便捷、安全迅速、高效防凌的一系列減災(zāi)手段。首先，根據(jù)史料觀測記錄，綜合水文、水力、氣候、河道等方面因素，利用現(xiàn)代技術(shù)對冰災(zāi)預(yù)報預(yù)測，為主動防凌打下基礎(chǔ)。其次，對有致災(zāi)可能的冰凌和可能堵塞的冰蓋提前破除;若是冰災(zāi)形成，利用研制的安全、高效、便攜、威力大的聚能隨進(jìn)現(xiàn)代爆破技術(shù)和水下直列與冰面陣列裝藥技術(shù)，快捷高效地予以破除，保障流凌暢通。[1]

聚能隨進(jìn)破冰技術(shù)采用兩級爆破，一級冰體爆破鉆孔，二級冰體或水中爆破，運(yùn)用兩級爆破，盡可能地發(fā)揮爆炸所產(chǎn)生的能量，從而更好地實(shí)現(xiàn)冰體爆破。采用聚能破冰雖然可以達(dá)到爆破最優(yōu)化和成本節(jié)約化，但在聚能破冰時，會伴隨著地震效應(yīng)、空氣沖擊波、飛冰等危害，如果沒有采取一定的安全防護(hù)，就會可能發(fā)生事故，造成人員傷亡或周圍的電力、通信、建筑物等設(shè)施的破壞，引起嚴(yán)重的損失。從目前的發(fā)展趨勢來看，隨著防凌減災(zāi)方案的不斷深入研究，對其爆破產(chǎn)生的風(fēng)險及防護(hù)的研究有其重要意義。

1 聚能破冰地震效應(yīng)的影響控制

聚能破冰的地震效應(yīng)是指炸藥在冰體爆破時，其中一部分的能量波在冰體中傳播而引起炸點(diǎn)附近的冰層產(chǎn)生的。雖然這種使冰層振動的能量波只占爆破產(chǎn)生總能量的很少一部分，但卻能使炸點(diǎn)附近的建筑物造成一定程度上的損壞。因此，控制和減少聚能破冰時產(chǎn)生的地震效應(yīng)，是聚能破冰安全防護(hù)的重要任務(wù)。

聚能破冰產(chǎn)生的地震和天然的地震有一定的相似，兩者對周圍人員及建筑等產(chǎn)生的危害機(jī)理有很大的相同之處。先是能量的急速釋放，隨后以能量波的形式傳播，從而發(fā)生地震效應(yīng)。所以，由于數(shù)年來對地震效應(yīng)方法和經(jīng)驗(yàn)上的研究與積累，對聚能破冰產(chǎn)生的地震效應(yīng)是有著借鑒意義的。

聚能破冰地震效應(yīng)總結(jié)起來有如下特點(diǎn)：（1）炸點(diǎn)的相對位置：距炸點(diǎn)近處的建筑物比距炸點(diǎn)遠(yuǎn)處的建筑物更容易損壞，建筑物炸點(diǎn)以上的位置比炸點(diǎn)以下的位置更容易損壞，以橋墩為例，在炸點(diǎn)以上的部分震動的強(qiáng)度，隨著高度的增加而增大。（2）所破壞的建筑物類型：高、細(xì)建筑物（如水塔等）要比低、矮建筑物更容易破壞，跨度大的建筑物和承重建筑物更容易被地震波損壞。（3）冰體的形成環(huán)境：冰體的形成環(huán)境不同，物理力學(xué)性能也就不同，聚能破冰時，能量波所傳遞的比例也有所不同。（4）二級爆破裝藥量：二級爆破裝藥量越大，地震效應(yīng)影響的越遠(yuǎn)，相同距離的建筑物受到的損傷也就越大;反之，則越小。

在目前，現(xiàn)有研究對爆炸產(chǎn)生的地震效應(yīng)強(qiáng)度的衡量基本采用質(zhì)點(diǎn)的振速作為依據(jù)，其依據(jù)如下：（1）質(zhì)點(diǎn)的振速不受其厚度及覆蓋類型的影響。（2）對于測量振速值，已有很多測量儀器，相對更容易取得。（3）可以使爆破地震和天然地震統(tǒng)一結(jié)合起來。（4）對于建筑物的質(zhì)點(diǎn)振速與相應(yīng)損傷程度更容易找到關(guān)系。

對于爆破振速的計算，現(xiàn)有研究均采用根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)與爆破推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式。我國常用公式如下：

由表可看，系數(shù)α和K的變化范圍很大，較難選取。我國一般選用實(shí)測資料，用最小二乘法進(jìn)行求得。此類質(zhì)點(diǎn)振速公式的原理是，振速與裝藥量成正比，與炸點(diǎn)距離成反比，再對其他因素進(jìn)行分析。

2 聚能破冰的產(chǎn)生空氣沖擊波影響控制

由于聚能破冰所產(chǎn)生的沖擊波有高壓力和大速度的特點(diǎn)，不僅可以造成人員傷亡，還會影響冰層下的生物。因此，研究與控制其沖擊波與噪聲的影響，并采取安全措施有很大的必要性。[2]

對于露天深孔爆破沖擊波超壓的計算如下：

3 聚能破冰產(chǎn)生飛冰的影響控制

聚能破冰產(chǎn)生的飛冰是指炸冰時個別脫離而飛散較遠(yuǎn)的碎塊。飛冰由于飛出的方向沒有預(yù)測性，飛出的距離很難計算，但是會給附近的人員設(shè)備等造成很大威脅，特別是在聚能破冰二次爆破炸冰所形成的飛冰更多。所以，在聚能破冰時，對爆破所產(chǎn)生的飛冰所帶來的危害，應(yīng)嚴(yán)加防范和施以控制。

對于聚能爆破所產(chǎn)生的飛冰由于受到各方面因素的影響，并且形成過程又是十分復(fù)雜，要想從理論上準(zhǔn)確計算出其方向和軌跡，尚有難度，以下為計算參考公式。

4 結(jié)論

（1）對于在聚能破冰時產(chǎn)生爆炸地震效應(yīng)，可采取如下措施：①炸藥爆速與其密度的乘積，對質(zhì)點(diǎn)振速有著很大的影響。所以，選用密度低、爆速小的炸藥，或者減少裝藥的直徑，可以明顯降振。②限制單次爆破最大一段炸藥的使用量，可降低爆破振速，從而減小地震效應(yīng)。保護(hù)建筑物的臨界振速v確定后，即可求出最大一段的裝藥量。③與待保護(hù)建筑物要保證其在安全距離以外爆破，以免對建筑物造成損傷。

（2）對于在聚能破冰時產(chǎn)生的空氣沖擊波危害，可采取如下措施：①人員應(yīng)該到爆破沖擊波安全距離以外的地方進(jìn)行爆破，對實(shí)施爆破的工作人員一定做好相應(yīng)的防范措施。②從爆炸技術(shù)上，應(yīng)適當(dāng)減小一次起爆裝藥，雖然一次起爆裝藥決定著整個炸冰的效果，但是要安全與效果兼顧，通過試驗(yàn)與研究，得到最佳的、合理的一起起爆裝藥量。

（3）對于在聚能破冰時產(chǎn)生的飛冰危害，可采取如下措施：①從爆炸技術(shù)上，應(yīng)該掌握爆破介質(zhì)的基本情況，冰體爆破最優(yōu)化的前提下，應(yīng)盡量采取低裝藥的爆破儀器，在安全范圍計算中，要考慮飛冰的飛散距離。②對于飛冰的控制不可能完全杜絕，但是從人員自身加強(qiáng)防護(hù)，確是可以完全避免飛冰造成的損害，人員一定要在安全距離以外進(jìn)行聚能爆破，并做好相應(yīng)防護(hù)，例如，頭部戴安全帽，穿特制的工作服等。

（4）通過對聚能破冰所產(chǎn)生的地震效應(yīng)、空氣沖擊波、飛冰等風(fēng)險及防護(hù)的研究，可為以后聚能破冰等爆破技術(shù)的防護(hù)打下基礎(chǔ)，將各種危險因素找出，將爆破技術(shù)帶來的損失減少到最低。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟聞遠(yuǎn)，張蕊，王俊鋒.黃河防凌減災(zāi)方案新探索[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報，2012（02）.

[2]戴長冰，水麗，宋守志.水下爆破沖擊波的特點(diǎn)分析與計算[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002.

[3]孫艷馥，王欣.爆炸沖擊波對人體損傷與防護(hù)分析[J].火炸藥學(xué)報，2008.

作者簡介：李佳慶（1989— ），男，漢族，吉林公主嶺人，碩士，工程師，主要從事水利工程設(shè)計。