巖土爆破設計題與案例分析試題參考答案未縮

1、巖土爆破設計與案例分析試題參考答案第一部分 設計題參考答案（內部資料，個人見解，錯誤難免，僅供參考，靈活使用）設計1：總體方案：采用露天淺孔臺階松動爆破，邊坡部位采用預裂爆破。將7.5m高的開挖體分5層進行爆破，每個臺階高度為H=1.5m。（1）由于是淺孔爆破，所以選擇炮孔直徑為40mm。為了控制爆破振動，確定單孔裝藥量Q=0.45kg50萬t，屬于中型礦山。由于巖石是石灰石，f=8-10，屬于中硬巖石，炸藥單耗q=0.4-0.5kg/m3左右，根據爆破參數計算得炸藥單耗q=0.46kg/m3。選取臺階高度H=10m，每次爆破所需總藥量Q總=qV次=0.467500=3450kg每次爆破所需總

2、孔數n總=V次/（abH）=7500/（4.03.510）=54個；每次爆破所需總延米數L總=n總L=5411=594m；潛孔鉆機所需數量N鉆： 式中 L班-每班需鉆孔米數，m；L班=V天/（abH）L/2=1000/(4.03.510) 11/2=39.3m；p1-鉆機臺班效率，m/（臺班）；p1=30 m/（臺班）；e-廢孔率，一般為3%-6%，取5%。將數據代入上式，得N鉆=1.38臺，取2臺。根據礦山的規(guī)模，選用2m3的單斗挖掘機用于鏟裝，其生產效率可用下式計算：式中，V挖挖掘機生產率，m3/h； V鏟斗容積，m3，取值為2 m3； n挖掘機每小時循環(huán)次數，取值為160次； Kc鏟斗充

3、滿系數，對于巖石取0.5-0.9，取值為0.7； Ks松散系數，1.5。將數據代入上式，計算得V挖=149 m3/h。挖掘機的臺班效率，按下式計算： 式中，VB挖掘機臺班實際生產能力，m3/(臺班)；V挖挖掘機技術生產能力，m3/h；T班工作時間，h，取值為8；班工作時間利用系數，即鏟裝時間占班工作時間的比例，取值60%。將數據代入上式得，Vb=715.2 m3/(臺班).所需挖掘機的數量N挖=V天/2/ Vb=1000/2/715.2=0.7臺，取1臺。選用自卸汽車進行運輸，車箱的容積與鏟斗的容積比選為5，得車箱的容積為52=10m3，所以，選用載重量為20t的汽車。自卸汽車的需求量可用下式

4、計算： （1）式中 N自卸汽車需求臺數，臺； Qy露天礦年運輸量，t/a，Qy=30萬m32.6t/m3=78萬t； QB自卸汽車的臺班生產能力，t/（臺班）； NB每日工作班數，NB=2； m礦山工作日總數，d；m=300d； k2自卸汽車不均衡系數，k2；取1.1； k3自卸汽車的出車率；取0.75。QB用下式計算： （2）式在 q自卸汽車載重量，t；20t； T自卸汽車的班工作時間，h；取8h； k1自卸汽車的載重系數，取0.85； 自卸汽車的班工作時間利用系數，取0.75t自卸汽車的運輸周期，min；該值對汽車需求量影響很大，主要取決于裝車時間，行駛時間，卸車時間，等待裝車時間；行駛時

5、間取決于運輸距離和行車速度。假設運輸距離為3km，汽車平均運行速度為30km/h，則t=15-20min，取t=18min。將數據代入公式（1），計算得：QB=340t/（臺班）。再將數據代入公式（1），計算得：N=5.6臺，取N=6臺。（2）爆破參數孔徑：d=100mm；超深：h=（10-12）d，取10d，得h=1m；孔深：L=H+h=10+1=11m；填塞長度：Lt=（20-30）d，取28d，得Lt=2.8m；裝藥長度：Lc=L-Lt=11-2.8=8.2m無水的條件下可以采用銨油炸藥，裝藥密度藥=0.8/cm3,則每米長炮孔可裝藥7.85kg；單孔裝藥量Q=7.85Lc=7.858.

6、2=64.37kg；排距b=w=（25-45）d，取35d，則b=3.5m；采用三角形布置炮孔，a=mb=1.153.5=4.0m；單位炸藥消耗量q=Q/（abH）=0.46kg/m3;（3）起爆網路設計每個爆區(qū)包括54個炮孔，分3排，每排18個炮孔，采用孔內、外毫秒微差斜線起爆（大孔距、小抵抗線），起爆網路如下圖所示。 采用高精度導爆管雷管起爆?？變炔捎?00ms延期的導爆管雷管?？淄庀噜徔字g統(tǒng)一使用25ms延期雷管連接，連接方法如上圖所示。圖中每個孔口位置的數字表示地表延期到該孔時所用的時間，單位為ms。（4）飛石安全距離按照爆破安全規(guī)程的規(guī)定，露天深孔爆破時，個別飛散物對人員的最小安全

7、距離為200m。露天爆破個別飛石安全距離可以參考硐室爆破個別飛石的安全距離計算公式：RF=20KFn2W式中 KF安全系數，一般取1.0-1.5；取KF=1.25； n爆破作用指數；該露天爆破是松動爆破，n值應小于1，但由于起爆時采用的是寬孔距、小抵抗線方式，所以n值應適當增大，取n=1； W最小抵抗線，m；W=3.5m。將數據代入公式，計算得：RF=87.5m12m2，巖石堅固性系數f=7-20時，炮孔深度L=1.5-2.2m。本題中S=12.16m2，f=14，所以選擇炮孔深度為2.1m是合理的。在已知巷道斷面面積和巖石堅固性系數的前提下，可以用下述公式計算出合理的炮孔數目：個。實際共布置

8、41個炮孔，與計算值接近，所以布置41個是合理的。案例3：為了有效降低爆破振動效應、防止飛石滾石和確保爆破塊度均勻，取得滿意的爆破效果，還可以采取以下措施：（1）控制爆破規(guī)模。在滿足生產需要的基礎上，盡量縮小每次爆破規(guī)模，減小爆破振動。（2）控制最大同段藥量。爆破振動的強度與最大同段藥量成正比，所以通過采用逐孔起爆，甚至是單孔起爆，可以有效地減少最大同段藥量，達到降低爆破振動的目的。（3）優(yōu)化爆破參數?？赡芡ㄟ^減小爆破參數（縮小直徑，減小孔網參數），改善爆破效果，避免大塊的產生。同時，可以降低同段藥量，達到降低爆破振動的目的，并控制飛石的產生。（4）起爆網路。采用逐孔起爆技術或單孔起爆，控制最

9、大同段藥量和拋擲方向，控制飛石和爆破振動的強度。（5）炮孔填塞。采用大密度物質作為炮孔的填塞物，減小填塞長度，提高裝藥高度，降低炮孔口部位產生大塊的幾率。（6）間隔裝藥。適當地采用間隔裝藥結構，使炸藥在炮孔中分布得更均勻，改善爆破質量，降低大塊率，減小爆破振動。（7）工作線的布置方向。通常爆區(qū)的抵抗線方向產生的個別飛石最遠，所以抵抗線方向應朝向正西，以減少飛石滾石對周圍環(huán)境和建筑物的影響。（8）安全防護。在開挖區(qū)和保護對象之間采用預裂爆破，事先形成預裂縫，從而可以大大降低主爆區(qū)爆破時對保護對象的振動影響。案例4：采用以下方法可以控制塊度級配和降低粉礦率：（1）裝藥結構。采用空氣間隔裝藥，可以降

10、低炮孔中炸藥爆炸時在孔壁上產生的峰值壓力，減小壓縮圈半徑，降低粉礦率。（2）線裝藥密度。通過采用不耦合裝藥結構，適當減小線裝藥密度，降低孔壁峰值壓力，同樣可以降低粉礦率。（3）單位炸藥消耗量。適當地減小單位炸藥消耗量，可以增大爆破后巖塊的塊度，減少粉礦率。（4）炸藥爆速。采用低爆速的炸藥，同樣可以降低孔壁上的峰值壓力，減小粉礦的產出率，增加塊石的產出率。（5）抵抗線和孔間距。為了增大礦石的塊度，可以通過增大抵抗線和孔間距，達到弱松動爆破的效果，從而增加塊石的產出率。以上的措施應綜合考慮，統(tǒng)一實施，以達到生產對塊度的要求，同時又要考慮施工的方便性和生產成本。案例5：（參見220-221頁）在實際

11、爆破工程設計與施工中，通過以下幾個方面體現精細爆破理念：（1）定量化的爆破設計。包括：爆破設計理論和方法；爆破效果的預測；爆破負面效應的預測預報。（2）精心施工。包括：精確地測量放樣與鉆孔定位；基于現場爆破條件的反饋設計與施工優(yōu)化；精心的裝藥、填塞、聯網和起爆作業(yè)等。（3）精細化管理。包括兩個方面，一是實時監(jiān)控，二是科學管理。實時監(jiān)控包括：爆破塊度和堆積范圍的快速量測；爆破影響深度的及時檢測；爆破振動、沖擊波、噪聲和粉塵的跟蹤監(jiān)測與信息反饋；炸藥與起爆器材性能參數的檢測；爆破監(jiān)控信息的及時反饋等?？茖W管理的內容包括：建立考慮爆破工程類型、規(guī)模、重要性、影響程度和工程復雜程度等因素的爆破工程分級

12、管理辦法；爆破工程設計與施工的方案審查與監(jiān)理制度；爆破技術人員的分類管理與培訓體系；爆破作業(yè)與爆破安全的管理與獎懲制度等。案例6：（1）控制全耦合裝藥長度的方法：首先確定全耦合裝藥長度。通常底部全耦合裝藥段的長度不小于1.3倍底盤抵抗線，即1.34=5.2m，選取為6m。其次根據炮孔直徑、裝藥密度、裝藥長度計算出裝藥量。第三采用散裝炸藥。第四在裝藥過程中控制裝藥量，并實時測量藥高，控制全耦合裝藥長度。（2）上部裝藥量減半，對爆破效果影響如下：在炮孔不同深度對應部位的巖體受到的約束是不一樣的。在底盤抵抗線附近，巖體受到的夾制作用最大，阻力也高，所以應加大裝藥量，通常采用全耦合裝藥。而在中上部的巖

13、體，由于臺階坡面的存在，提供了自由面，巖體受到的阻力較小，所以需要的炸藥能量較低，因此應降低裝藥量，避免爆破后，該部位的巖塊過分粉碎和過分前拋。適當減少中上部裝藥量，可以降低炸藥爆炸時炮孔中的峰值壓力，降低對巖塊的破碎和推移作用，使巖塊的移動速度與底部巖塊的移動速度基本一致，塊度破碎更均勻。（3）為了達到同樣的效果，可以采取以下措施：一是選擇低威力炸藥，即選擇爆速低、密度小的炸藥，降低炸藥爆炸時的威力。二是減小炸藥裝填密度，在炸藥威力一定的情況下，減小裝藥密度，同樣可以降低炮孔中峰值壓力，達到同樣的爆破效果。三是采用空氣間隔裝藥和全長不耦合裝藥。根據破碎巖體所的裝藥量，確定空氣間隔裝藥的間隔長

14、度，或是確定不耦合裝藥的不耦合系數，分別采用空氣間隔裝藥和不耦合裝藥，都可以達到降低炮孔孔壁峰值壓力的目的，從而減小單孔裝藥量，確保爆破質量。案例7：本設計中存在的不中之處有以下幾點：一是孔網參數過?。翰捎弥睆?50mm鉆機，孔距為2.3m，排距2.0m，爆破對象是砂巖，屬于中硬及以下巖體，孔網參數明顯太小。二是炸藥單耗過高：對于中硬巖體，進行露天淺孔爆破時，單位炸藥消耗量應控制在0.4kg/m3為宜，而該設計選為1.2kg/m3，高出太多。三是單孔裝藥量高：對于孔深從0.6m到5.6m的炮孔，平均每孔裝藥22.7t/1436=15.8kg，炸藥單耗又高，所以單孔裝藥量也高，致使爆破地震效應等

15、有害效應突出。四是起爆器材選用導爆索：爆破時共消耗導爆索9600m，其中地表敷設4000m，導爆索本身具有很強的起爆能力，所以敷設在地表，會產生強烈的沖擊波和爆破噪聲以及爆破振動。五是齊發(fā)起爆，同段藥量過大：該次爆破共消耗22.7t炸藥，使用導爆索連接網路，屬于齊發(fā)起爆，同段藥量過大，造成民房受損等爆破危害。案例8：該爆破設計與施工工藝存在以下不合理和不安全因素：（1）開挖過程中，同段孔數多，同段藥量大，每次爆破時對附近水庫的壩體等建（構）筑物產生較強的振動，嚴重時會造成壩體產生裂紋等缺陷，影響壩體的穩(wěn)定性。（2）孔網參數偏小，取排距b=W=（25-45）d，對于灰?guī)r，可取35d，b=3.2m

16、，按三角形布孔，a=1.15b=3.7m。（3）孔深過大。一般來講，炮孔深度與炮孔直徑成正比關系，對于直徑為90mm的炮孔，孔深不宜超過8m。該爆破設計中全部炮孔孔深都為10m，顯然偏大，而且爆破后，臺階平面不平整，所以應該根據地形高差的變化，調整每個炮孔的深度，最大不能超過8m，并保證孔底在同一水平面上。（4）裝藥過程中，工人將整包炸藥直接倒入孔內，操作方法不當。裝藥時應根據設計定量裝藥，而且裝藥過程不能過快，應緩慢地進行。（5）采用石渣進行炮孔的填塞，填塞質量得不到保證，爆破時容易產生飛石，而且會影響爆破效果。應選用細沙、尾砂、沙土等物質進行填塞。（6）起爆時，兩排為一段，共十四排，分別采

17、用MS1至MS7段導爆管雷管，實施孔內分段延時起爆，起爆網路設計不合理。首先不應該將兩排作為同段起爆，十四排炮孔至少要分十四段起爆，即實現排間微差起爆。其次，排間微差時間應隨排數的增加而增大，不能都使用相同的時間間隔?？紤]到水庫壩體等構筑物的安全，應采用逐孔起爆，降低同段藥量，減小爆破振動等有害效果。案例9：爆破對邊坡的穩(wěn)定有以下影響：（1）鄰近邊坡爆破時，爆破后巖體中的裂縫會延伸到邊坡中，對邊坡巖體造成永久性損傷。這種損傷程度隨著爆破規(guī)模的增大而增加，隨著爆源距離的縮小而增加。（2）爆破產生的振動會對邊坡產生累積損傷，這種損傷累積到一定程度時，也會造成邊坡的位移，甚至是滑坡等危害。爆破振動對

18、邊坡的影響程度也隨著爆破規(guī)模的增大而增加，隨著爆源距離的縮小而增加。（3）起爆順序和地質條件對邊坡承受爆破損傷的能力有較大影響。當巖體拋擲方向與臺階坡面垂直向外時，在爆區(qū)的后方（邊坡）產生的振動強度最大，對邊坡的影響也最大。所以在鄰近邊坡進行爆破時，應調整起爆順序，改變拋擲方向，減輕爆破對邊坡的影響。為了減小爆破對邊坡的影響，應采取以下措施：（1）控制鄰近邊坡的爆破規(guī)模，減少一次起爆藥量和最大同段藥量，降低爆破對邊坡的影響。（2）鄰近邊坡爆破時，在邊坡界線處采用預裂爆破，先形成預裂縫，降低主爆區(qū)爆破時對邊坡的損傷。（3）改變起爆順序，使爆破的拋擲方向與邊坡走向平行，減小爆破振動對邊坡的影響。（4）對于邊坡上存在貫通節(jié)理、斷層等缺陷時，可以采取打抗滑樁、用長錨索錨固等增加邊坡阻滑力措施。也可以清理邊坡上部不穩(wěn)定的被斷層、節(jié)理割裂的巖體，減少下滑力，保證邊坡的穩(wěn)定性。案例10：對于豎井掘進，炮孔利用率達90%以上，說明該工程爆破參數的選擇較為合理，爆破效果較理想。首先對于井筒斷面較大的豎井掘進，選擇YGZ-70型鑿巖機進行鉆孔，孔徑選擇合理?？咨顬?m，與炮孔直徑相匹配，屬于中深孔爆破掘進，進尺大，效