爆破工程课程设计

更新时间：2024-06-20 22:58:01 阅读量：综合文库文档下载

说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。

1 工程概况

1.1 原始条件

某露天矿山开采闭坑后，拟转入地下开采，需要在露天底形成20～50m的覆盖层。露天采场底部走向长约450m，露天底平均宽30m。露天采场实际最高标高为305m，最低标高为-33m，封闭标高为117m，露天采场上口尺寸为：900m×630m，下口尺寸为410m×20m。原台阶高度12m，现已并段。

1.2 地质条件

矿石类型简单，矿石物质组成也较简单，矿石属于中硫、低磷、贫磁铁矿石。矿体围岩主要为石榴黑云斜长片麻岩和混合花岗岩。岩体稳定性中等，岩石坚固性系数f=8～10，节理裂隙发育，岩石一般比较破碎，强度较低。

1.3 设计任务

利用硐室爆破的方法在加10和加11两条勘探线之间形成高度为30m的覆盖层。

2 爆破方案

2.1 爆破类型的确定

硐室爆破按爆破作用程度和结果分为抛掷爆破，松动爆破和加强松动爆破。按爆破的目的和要求，抛掷爆破分为定向爆破、扬弃爆破和抛散爆破。定向爆破要求爆破的岩土按预定的方向运动并堆积在设定的范围之内。当只要求将爆破的岩土抛掷一定的距离，而不要求有固定的方向及堆积范围时，称为抛散爆破，扬弃爆破是在地面平坦或坡度小于 30°的地形条件下，将开挖的沟渠、路堑、河道等各种沟槽或基坑内的挖方部分或大部分扬弃到设计开挖范围以外，使被开挖的工程通过爆破基本成型。

根据抛掷作用的方向不同抛掷爆破又可分为单侧抛掷爆破，双侧抛掷爆破，多向抛掷爆破和上向抛掷爆破等类型。一次爆破也可以同时具有多种性能，可一侧抛掷，另一侧松动。

松动爆破仅将土岩松动和破碎，破碎的岩石不产生抛掷。适用于对周围破坏小，不允许有抛掷的地方，一般抵抗线小于15～20m。炸药单耗小，爆堆集中，

第1页共18页

能有效地控制飞石距离，爆破有害效应小。当地表自然坡度大于60°时，采用松动爆破将岩石松动，破碎的岩石在重力作用下塌落，此时又称为崩塌爆破。

加强松动爆破是介于松动爆破和抛掷爆破之间（0.75

本次硐室爆破目的是在露天坑内形成覆盖层，因此选用单侧抛掷爆破。

2.2 爆破范围的确定

以平面图为依据绘制加10，加11两条勘探线处的剖面图，见附图1，附图2。

2.3 装药形式的确定

硐室爆破装药形式有集中装药和条形装药两种。用装药集中系数来划分，装药集中系数按下式计算：

3??0.62式中：VQ——装药体积，VQ?Q——装药重量，t； Δ——装药密度，t/m3；

VQR （1）

Q，m3； ?R——装药中心至药包最远点的距离，m。

当装药集中系数Φ≥0.41时，为集中装药，Φ<0.41时为条形装药。集中装药的特点是药室布置较灵活，适用于地形地质条件及地质构造较复杂的爆区。与集中装药相比，条形装药爆破时在岩体中的炸药分布比较均匀，因而岩石破碎效果优于集中装药。在抛掷爆破时，堆积体比较集中，药室的开挖跨度和高度比集中药室小，施工比较容易，但装药结构、起爆技术比较复杂。

在可以布置条形药包的地方，宜布置条形药包。该硐室爆破是单向抛掷爆破，宜采用条形药包。

2.4 药包布置规划

2.4.1 药包与药室的布置

第2页共18页

爆区内为斜坡地形，采用单侧抛掷爆破，抵抗线不是太大，布置单排药包即可；量取剖面图中的角度可知爆区地形较缓，采用单层药包布置即可满足要求。 2.4.2 特殊条件药室布置

药室应避开断层，溶洞、破碎带或软夹层等特殊的地质构造地带，必要时可增加辅助药包以满足工程的要求。在边坡附近，考虑保护边坡的需要，在药室和边坡之间应留有足够的保护层，如图1所示。

保护层边坡WBR1M

图1 边坡保护层

3 爆破参数计算与选择

药包布设参数包括最小抵抗线W，爆破作用指数n及药包间距a。

3.1 最小抵抗线的确定

3.1.1 抛掷方量的确定

在附图1和附图2中量取30m覆盖层岩石的面积，得S1?1570.2822m，

2S2?1266.1663m2（松方）；

据：S1??S1S S2??2 KK2式中：S1?、S2?—覆盖层面积的实方，m；

K—岩石的碎胀系数，取K=1.5（见文献1第96页，表5-2）。代入数据得：

S1??1570.2822?1046.85m2

1.5第3页共18页

S2??1266.1663?844.11m2

1.5则覆盖层处的面积为：

S?(S1??S2?)/2?(1046.85?844.11)/2?945.48m2（实方）。

3.1.2 爆破作用指数的确定

斜坡地形单侧抛掷爆破，设定抛掷率E=60%，可根据地形坡面角?的不同选取。

由附图1和附图2中可量取加10和加11勘探线上的坡面角分别为：

?1?58?，?2?51?。所以选取n?1.3（见文献1第181页，表7-2）。

3.1.3 最小抵抗线W的确定

一般最小抵抗线在5～50m范围内，常用20～30m，初步选取W=30m。 3.1.3.1 爆破漏斗的确定

由最小抵抗线得上、下破裂半径为：

R?1?n2W

R??1??n2W

式中：R—下破裂半径，m； R?—上破裂半径，m；

??? ? —岩石破坏系数，取??1?0.016??。

?10?则：

3????58? ?1?1?0.016?1??1?0.016????4.12

?10??10? ?2?1?0.016?233??2??51??1?0.016?????3.12

?10??10?33 R?1?1.3?30?49.20m

??1?4.12?1.3?30?84.66m R1??1?3.12?1.3?30?75.14m R2第4页共18页

3.1.3.2 爆破方量的确定

由上面所确定的最小抵抗线及上、下破裂半径，在附图1和附图2上画出破碎漏斗，量取爆破方量为：

S1???1772.96m2 S2???1497.92m2

结合抛掷率E=60%，得落入覆盖层处得爆破方量为：

S1????1772.96?60%?1063.78m2?S1??1046.85m2 S2????1497.92?60%?898.75m2?S2??844.11m2

由此可知落入覆盖层处的爆破方量稍大于覆盖层处的的面积，即当最小抵抗线W?30m满足要求，因此确定最小抵抗线为W?30m。

3.2 药包间距的确定

3.2.1 同排药包间距

同排药包间距应使爆破后药包之间不留岩埂，最大限度地提高炸药利用率。药包间距过大，各药包之间分别作用，形成相互孤立的爆破漏斗，药包之间留有岩埂，达不到群药包共同作用的目的。药包间距过小，则相当于一个药包作用，抛掷作用加强。

药包间距通常以间距系数m来表示，m?a，a?mW，W为两相邻药包最小W抵抗线平均值。一般情况下，可按m?3(0.4?0.6n3)计算。其中n为两相邻药包爆破作用指数平均值，即n?1.3。代入数据计算得：

m?3(0.4?0.6?1.33)?1.20

4 装药量计算

4.1 确定炸药单耗

单位炸药消耗量，与炸药性能、岩石性质有关，可以通过查阅定额、采用工程类比法或通过模拟爆破实验来确定。由于矿体围岩主要为石榴黑云斜长片麻岩和混合花岗岩。岩体稳定性中等，岩石坚固性系数f=8～10，节理裂隙发育，岩石一般比较破碎，强度较低，选1号铵油炸药，其做功能力为330ml（文献1第55页，表3-9）。

第5页共18页

填塞工作开始前，应在平硐口附近备足填塞材料，填塞材料宜选用开挖导硐和药室排出的碎石，或外挖碎块砂石土，不应使用腐植土、草根等密度较低的材料（易发生冲炮）。

靠近平硐的药室填塞长度不应小于最小抵抗线。其他药室，一般只填塞横巷，填塞从药室边缘开始，填塞长度一般为巷道断面最大边长的3～5倍，若横巷的长度小于此长度应连续在平硐中填塞。此次爆破填塞长度为12m，因此平硐中应填2m。

填塞时，药室口和填塞段各端面应使用装有砂、碎石的编织袋进行堆砌，其顶部用袋料码砌填实不应留空隙。在有水的导硐和药室中填塞时，应在填塞段底部留一排水沟，并随时注意填塞过程中的流水情况，防止排水沟堵塞。

平硐填塞，应在导硐内壁上标明按设计规定的填塞位置和长度。填塞时，应保护好从药室引出的起爆网路，保证起爆网路不受损坏。填塞时，应有专人负责检查填塞质量。填塞完毕，应进行验收。

7.3 起爆网路设计

硐室爆破应采用复式起爆网路。以电爆网路和导爆索起爆网路配合使用。电力起爆网路的所有导线接头，均应按电工接线法联接，并确保其对外绝缘。在潮湿有水的地区，应避免导线接头接触地面或浸泡在水中。电力起爆网路的导线不宜使用裸露导线和铝芯线。硐内导线应用绝缘性能良好的铜芯线。装入起爆体前、后，以及填塞过程中每填塞一段，均应进行电阻值检测；当发现电阻值有较大的变化时，应立即清查，排除故障后才准许进行下一施工工序。

电力起爆网路联接，应按从里到外（从工作面到电源）的顺序进行；电力起爆网路联接前，应检查各硐口引出线的电阻值，经检查确认合格后，方可与区域线联接；只能当各支路电阻均检查无误时，方准许与主线相联接；电爆网路的主线应设中间开关；指挥长（或爆破工作领导人）下达准备起爆命令前，电爆网路的主线不得与起爆器、电源开关和电源线联接；电源的开关应设保护装置并直接由起爆站站长（或负责起爆的人员）守候看管；只有在无关人员已全部撤离，爆破工作领导人下达准备起爆命令后，方准许打开开关箱，并将主线接入电源线的开关上或起爆器的接线柱上。

第11页共18页

敷设导爆索起爆网路时，不应使导爆索互相交叉或接近；否则，应用缓冲材料将其隔离，且相互间的距离不得少于10cm。

网络联好后，由联网技术负责人进行检查，鉴别联网方式与段别等是否有误；确认无误后再进行防护；起爆网路可用线槽或对开竹竿合札进行防护，接头及交叉点用编织袋包裹好，悬挂在导硐上角；也可将起爆网路束紧后用编织袋作整体外包扎，安置在导硐下角的砂包上，上部再用砂包压实。

硐室爆破时，所有穿过填塞段的导线、导爆索和导爆管，均应采取保护措施，以防填塞时损坏。非填塞段如有塌方或硐顶掉块的情况，也应对起爆网路采取保护措施。

硐室爆破的起爆工作应在专门设置的起爆站内进行。起爆站应设在安全地点，并需备有良好的通讯设备，通讯信息应清楚、准确。起爆站应在装药前建成，从开始联网就应设专人看管，站长全面负责站内工作。

8 安全距离的计算

8.1 爆破地震安全距离

由于爆炸能量引起的爆区周围介质质点发生振动而形成地震波，地震波传播造成相关介质质点振动过程的总和，称为爆破地震。与自然地震相比，爆破地震振动频率较高，一般为10～30Hz，大大超过普通建筑物的自振频率。而自然地震振动频率一般为2～5Hz，与普通建筑物的自振频率接近，所以自然地震更容易引起建筑物破坏；爆破地震振动持续时间一般较短，为0.1～2.0s，自然地震振动持续时间较长，可以达到10～40s。爆破地震与自然地震一样对建筑物都有危害。

8.1.1 爆破振动强度与安全判据

爆破振动强度可以用质点振动的位移、速度和加速度等物理量来描述。我国通常采用质点振动速度和振动频率作为爆破振动强度的指标。

评价各种爆破对不同类型建（构）筑物和其他保护对象的振动影响，应采用不同的安全判据和允许标准。目前，我国《煤矿安全规程》规定：一般建筑物的爆破地震应满足安全振动速度的要求，主要类型的建（构）筑物地面质点的安全振动速度规定如表8-1-1所示。

第12页共18页

表8-1-1 质点最大允许速度cm/s

序号 1 2 3 4 5 建（构）筑物类型土窑洞，土坯房，毛石房屋一般砖房，非抗震大型砌块建筑物钢筋混凝土框架房屋水工隧道交通隧道矿山巷道： 6 围岩不稳定，有良好支护围岩中等稳定，有良好支护围岩稳定，无支护质点最大允许速度 1.0 2～3 5 10 15 10 20 30 此外，时间证明，下列安全判据在爆破设计时也有较大的参考价值：（1）年久失修的窑洞房屋等，0.5m/s；

（2）需特殊保护的建筑物，重点文物，1～2cm/s；（3）修建良好的木房，5cm/s。 8.1.2爆破地震安全距离

在爆破设计时，需划定爆破振动安全距离，以确定爆破地震效应的影响范围，以及采取必要的减震措施。由下式可以根据保护对象的爆破振动安全允许速度和装药量，计算爆破地震安全距离：

11?K??Q3 R???V??安??式中：R—安全距离，m；

V安—质点最大允许速度，由表8-1-1中选取，cm/s；

Q—炸药量，齐发药包为总药量，延时爆破为最大一段装药量，kg。

K、α—与爆破点至测点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可

按表8-1-2选取，或通过现场试验确定。

估算此次爆破的安全距离，其中：V安=3cm/s，Q=64950kg，K=100，α=1.4。故R=495m。

第13页共18页

表8-1-2 爆区不同岩性的K、α值

岩性坚硬岩石中硬岩石软岩石

K 50～150 150～250 250～350 α 1.3～1.5 1.5～1.8 1.8～2.0 8.2 个别飞散物安全距离

爆破时被破碎的某些介质碎块具有较大的动能，可以从原位抛出至很远的距离，称为个别飞散物，在岩石爆破中一般称为飞石。 8.2.1 个别飞散物产生的原因及预防措施

因为炸药爆炸能破碎岩石后，还有剩余的气体能量继续作用于破碎后的碎块，使之获得较大的动能和初始速度从而将碎块抛掷很远，形成个别飞散物。如果某个方向的最小抵抗线过小或遇有岩体构造上的结构面，在此方向上的碎块获得极大的动能和初始速度，个别飞散物的抛掷距离更远。抛掷爆破、裸露爆破非常容易产生个别飞散物。炮孔或硐室爆破当填塞长度不够或填塞质量较差时，也容易产生个别飞散物。

任何爆破工程都应采取有效措施预防和控制个别飞散物的产生。在爆破设计施工时，应注意以下几个方面：

（1）药包位置应避开夹层、裂缝或混凝土结合面等。

（2）装药前应认真校核各药包的最小抵抗线，根据实际测量结果修正装药量，避免盲目装药。

（3）应确保炮孔或硐室的填塞长度和填塞质量，禁止无填塞爆破。（4）必要时对爆破体进行覆盖或遮挡。 8.2.2 个别飞散物的安全距离

为防止个别飞散物伤及人员和设备设施，防止伤亡事故发生，应根据个别飞散物的安全距离划定安全警戒范围。警戒范围内撤走所有的人员和设备，不能移走的设备做好防护。个别飞散物对人员的安全距离不应小于表8-2-2-1的规定；对设备或建筑物的安全允许距离应由设计确定。抛掷爆破时，个别飞散物对人员、设备和建筑物的安全允许距离，应由设计确定。

第14页共18页

表8 爆破个别飞散物对人员的安全允许距离

爆破类型和方法 a）破碎大块岩矿：裸露药包爆破法浅孔爆破法 b）浅孔爆破 c）浅孔药壶爆破 1．露天岩土爆破 d）蛇穴爆破 e）深孔爆破 f）深孔药壶爆破 g）浅孔孔底扩壶 h）深孔孔底扩壶 I）硐室爆破 2．爆破树墩 3．森林救火时，堆筑土壤防护带 4．爆破拆除沼泽地的路堤个别飞散物的最小安全允许距离/m 400 300 200（复杂地质条件下或未形成台阶工作面时不小于300） 300 300 按设计，但不小于200 按设计，但不小于300 50 50 按设计，但不小于300 200 50 100 5．水下爆破 a）水面无冰时的裸露药包或浅孔、深孔爆破与地面爆破相同水深小于1.5m 不考虑飞石对地面或水面以上人水深大于6m 员的影响水深1.5～6m 由设计确定 b）水面覆冰时的裸露药包或浅孔、深孔爆破 c）水底硐室爆破 a）爆破薄冰凌 b）爆破覆冰 c）爆破阻塞的流冰 d）爆破厚度大于2m的冰层或爆破阻塞流冰一次用药量超过300kg a）在露天爆破场 b）在装甲爆破坑中 200 由设计确定 50 100 200 300 1500 150 由设计确定按设计、但不小于30 由设计确定由设计确定按设计，但不小于100 按设计，但不小于30 按设计，但不小于50 6．破冰工程 7．爆破金属物 c）在厂区内的空场中 d）爆破热凝结物 e）爆炸加工 8．拆除爆破、城镇浅孔爆破及复杂环境深孔爆破 9．地震勘探爆破 10．用爆破器扩大钻井 ba）浅井或地表爆破 b）在深孔中爆破 a沿山坡爆破时，下坡方向的飞石安全允许距离应增大50%。

b当爆破器具置于钻井内深度大于50m时，安全允许距离可缩小至20m。

第15页共18页

8.3 确定爆破烟尘可能的影响范围

炮烟是炸药燃烧或爆炸后产生的有毒有害气体的总称。炮烟中有毒有害气体主要有一氧化碳、氮的氧化物、二氧化碳等。

炮烟对人体的危害很大，其中一氧化碳与血色素的亲和力比氧与血色素的亲和力大250～300倍，致使血液中毒，造成严重缺氧窒息而死。氮的氧化物比一氧化碳的毒性大6.5倍以上，有强烈的刺激性，能和水结合成硝酸，对人的肺部组织起破坏作用，造成肺水肿死亡，对眼膜、鼻腔、呼吸道等也具有强烈的刺激作用。许多有毒气体是无色无味的，靠视觉嗅觉很难判断，必要时应使用仪器测定CO和NO的含量。

爆破还会扬起大量粉尘，若粉尘颗粒太小则会在空气中停留较长时间，也会通过呼吸道进入肺部影响人员健康。

因此，爆破烟尘的影响不可忽略，必须将烟尘浓度控制在安全范围内，必要时还应采取一定的措施来降烟降尘，如加强通风来降低炮烟浓度，喷水来降低粉尘浓度。

9 安全技术措施

此次硐室爆破属C级爆破

9.1 施工组织

设指挥组或指挥人，指挥组应适应爆破类别、爆破工程等级、周围环境的复杂程度和爆破作业程序的要求，并严格按爆破设计与施工组织计划实施，确保工程安全。

9.2 施工通告

（1）开工前1d～3d应在作业地点张贴施工通告。施工通告内容应包括：工程名称、业主单位、设计单位、监理单位、业主单位、工程负责人、爆破作业时限等。

（2）装药前1d～3d应发布爆破通告，内容包括：爆破地点、每次爆破起爆时间、安全警戒范围、警戒标志、起爆信号等。爆破通告除以书面形式通知当地有关部门、周围单位和居民外，还应以布告形式进行张贴。

第16页共18页

（3）邻近交通要道的爆破需进行临时交通管制时，应预先申请并至少提前3d由交管部门会同公安部门发布爆破施工交通管制通知。

（4）在邻近通航水域进行爆破施工时，应在3d以前通知港航监督部门（5）爆破可能危及供水、排水、供电、供气、通讯等线路以及运输交通隧道时，爆破前都应向有关单位发出通知，并采取相应的应急措施。