田湾核电站扩建工程
爆破飞石控制与防护
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2010年9月29日
一、施工环境
田湾核电站建设规模为8台百万千瓦级压水堆核电机组，按照统一规划、分期建设的原则，目前1-2号机组已经运行，正在进行的爆破施工主要有○15、6号机组土石方工程、○25、6号机组常规岛负挖工程、○3PX泵房负挖工程、○4BOP 管沟开挖工程。
随着5、6号机组核岛土建施工的陆续开始，爆破周边环境相应的越来越复杂，爆破飞石的控制难度越来越大。
爆破区域与周边环境位置见图1所示。
二、爆破飞石表现形式
爆破飞石主要有抛射和抛掷两种形式。
抛射飞石与被保护介质结构中存在的弱面及爆生裂缝有关，由于炸药在岩体中爆破产生的高压、高速气体遇到裂隙、断层、节理、岩缝等软弱面时产生突然卸载，爆生气体携带由于爆轰波遇弱面反射产生层裂效应而破碎的岩块及弱面中本身就存在的岩块高速地抛射而形成；而抛掷飞石则主要与抵抗不足或装药过量而产生的爆炸剩余能量有关。
抛射飞石的
速度往往比较高，抛射距离也较远，影响范围大，对爆破安全的影响也较大。
三、爆破飞石产生的一般原因概述
过多的爆破飞石与爆破设计的不合理或爆破施工的误差有关系，从本质上讲，爆破飞石是由于爆炸应力波、爆生气体的作用或两者的联合作用而产生的。
爆破飞石产生的一般原因主要有以下几个方面。
1、装药孔口填塞质量不好。
炮孔堵塞长度过小或堵塞质量不好时，高温高压的爆炸气体中夹有大量石块冲出炮孔，形成冲炮，产生飞石。
2、装药量过大，爆破载荷过大。
3、局部抵抗线太小，也会沿着该方向产生飞石。
4、岩体不均匀，遇到断层、软弱夹层等弱面时，爆轰气体集中从软弱面冲出，产生飞石。
5、爆破剩余能量产生飞石。
爆破时，炸药爆炸的能量除了将指定的介质破碎外，还有剩余的能量作用于某些碎块上，使其获得较大的动能而飞向远方。
6、爆破时，鼓包运动过程中获得较大初速度的一些“物质”也会形成飞石。
7、采用毫秒微差爆破时，后排孔爆破时产生的石块对前排孔爆破产生的石块的二次碰撞作用，也会增加前排孔飞石的飞散距离。
8、其它一些偶然因素也会产生飞石。
四、爆破飞石的影响因素及相应的预防对策
影响爆破飞石的因素及相应的预防对策主要有以下一些。
1、装药量。
在其他条件相当的情况下，很显然装药量越大，爆破飞石就越多，飞石飞行距离就越远。
但是如果装药量不够，则达不到爆破效果。
因此，一定要根据爆破实际情况，合理确定装药量。
2、地形。
在比较平坦的地区，由于场地宽广，临空面少，飞石会向四周飞散；而在山区和倾斜坡面的地方，飞石最容易朝最小抵抗线的方向飞散。
因此在露天深孔爆破时，一定要根据现场实际情况合理确定最小抵抗线。
3、爆破介质。
爆破介质对爆破飞石的影响主要体现在介质的容重，当爆破介质为泥岩、强风化岩等容重较小的介质时，爆炸能量容易被介质吸收，能量损耗大，此时可以用于克服惯性运动的炸药能量就较少，因此出现的飞石少，距离
也较近。
当爆破介质为花岗岩、石英岩、石灰岩等容重较大的介质时，介质吸收炸药能量的能力较弱，降低波动能量的作用也小，可以克服惯性运动的炸药能量就相应较多，所以产生飞石的距离远。
另外对于介质岩性不均匀的情况，形成断层、夹层等弱面时，爆炸能量会从弱面释放，也会产生飞石。
因此在爆破前一定要详细了解岩石情况，再做合理的爆破设计。
4、最小抵抗线和爆破指数。
根据前苏联计算爆破飞石距离的经验公式，W 和n值越大，爆破飞石的距离也就越大。
其中。
n值的影响为二次方的关系。
5、风速风向。
风速风向对爆破飞石的影响是很明显的。
风速大且顺风时，飞石距离远，反之，距离近。
五、爆破过程中已采取的飞石预防措施
随着爆破施工环境的日趋复杂，相应的正挖施工、负挖施工及BOP管沟施工均从主动防护和被动防护方面采取了相应的措施。
虽未能完全杜绝爆破飞石对周边建（构）筑物的打击，但也在一定程度上减少了爆破飞石的产生。
1、主动防护
1）布孔前详细测量爆体尺寸，确保实际最小抵抗线不小于设计值。
验孔时对前排孔距离和底盘抵抗线进行测量，并按工作程序要求作好相关记录。
2）严格执行钻孔测量验收程序；根据岩性和具体的地质条件确定合理的装药量、装药集中度和单耗药量。
3）加强炮孔填塞质量的控制，填塞长度应大于最小抵抗线并较之正常条件作适当加长。
4）尽可能使最小抵抗线方向避开重点保护对象，指向开阔区。
5）尽量避免多药包同时起爆，采用毫秒延时起爆方式，保证前后排延时间隔不小于50ms。
6）对不利地质条件，如遇到断层，夹层等弱面时，或者是钻孔施工中的误差而造成局部抵抗线过小时，需测量出现特殊情况的分布位置，相应部位适当减少装药量或采取间隔装药，在施工过程中，项目部技术负责人现场指导。
7）严格进行爆破参数控制。
回填长度不小于3m，炸药单耗0.4~0.45Kg/m3。
2、被动防护
虽然从主动方面采取了措施，但为进一步减少爆破飞石的危害，在以往施工
过程中，不同爆破区域均采取了相应的被动防护措施。
1）5、6号机组土石方开挖工程。
该区域爆破基本上均是深孔台阶爆破，对每个炮孔均采用一层竹笆压沙袋的方法进行覆盖。
2）PX泵房负挖。
该区域爆破基本上属于深孔爆破，也采用一层竹笆压沙袋的方法进行覆盖防护。
3）常规岛负挖。
常规岛负挖爆破主要有主方量深孔爆破开挖及底板保护层找平两种开挖方式。
主方量深孔爆破采用一层竹笆压沙袋的方法进行覆盖；底板保护层找平时采用的是两层竹笆夹铁丝网压沙袋的方法进行覆盖。
4）BOP管沟爆破时。
对于距离被保护对象较近区域的管沟爆破时，采用两层竹笆夹铁丝网压沙袋的方法进行覆盖。
六、进一步采取防护措施
虽然在以往的施工过程中，各个区域均采用了相应的飞石防护措施，但并不能完全杜绝爆破飞石的产生，依然发生了“9.20”飞石事件。
9月20日GD2沟爆破参数为：孔径89mm、平均孔深9.6m、孔距3.0m、排距2.5m、填塞长度3.5m、抛掷方向向西、单耗0.45Kg/m3。
而9月15日进行的GD2沟该区域爆破时，爆破参数为：孔径89mm、平均孔深10.2m、孔距3.0m、排距2.5m、填塞长度3.5m、抛掷方向向西、单耗0.47Kg/m3。
比较两次爆破参数，9月20日的爆破炸药单耗较9月15日的爆破炸药单耗有所降低，采取的参数相对来说较为保守，但仍发生了“9.20”爆破飞石事件，主要是因为：○1爆破周边环境复杂，被保护对象距离炮区太近，○2炮区环境有所改变，本炮区南侧有一突出孤石，该孤石的爆破因很难进行覆盖而导致飞石事件的发生。
因此在后续施工过程中，在继续按照以往主动防护措施施工的前提下，进一步完善被动防护措施。
1）负挖区第一层爆破及找平爆破时，炮孔覆盖改为全炮区覆盖，覆盖时，仍采用两层竹笆夹一层铁丝网并用沙袋压紧的方法。
2）负挖区以外的其它爆破区域，仍按各区域原防护方案进行施工。
3）爆破施工时，应对地质情况进行充分评估并采取针对性措施。
例如地表下的岩石无法判断其结构构造时，我们要对周围地质情况观察分析，利用构造延伸、不良地质体的分布以及临空面情况进行分析判断，采用机械挖除、小炮解体或针对性的局部加强覆盖防护等方法，尽可能消除飞石的产生。
4）加强爆破安全警戒，确保人员安全。
七、结论
岩土爆破施工中，个别飞石是人力难以全面控制的，应采取严格措施以降低飞石产生的机率及破坏程度。
在施工过程中，应该充分发挥人的因素，从主观上出发，充分了解爆破飞石产生的机理、原因，并采取切实有效的防护措施。
但是在目前田湾核电站扩建工程一系列爆破施工区域，周边环境及地质情况极其复杂，尽管可以采取一些安全防护措施，但很难完全避免爆破飞石的产生，只能尽可能将爆破飞石危害降到最低。