爆破工程课程设计

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岩土工程爆破

课程设计任务书

一．设计目的与要求

在收集到设计资料的基础上，学生主要的任务就是依据工程概况、环境技术要求、爆破区的地形、地貌、地质条件、被爆体结构等，进行爆破工程量计算、设计方案选择、爆破参数选择与装药量计算，以及装药、填塞和起爆网路设计；绘制药包布置平面和剖面图、药室和导硐平面图、剖面图、装药和填塞结构图、起爆网路敷设图等，确定爆破施工组织方式。

二．课程设计专题

露天硐室爆破

三．课程设计资料

某地有一荒山，周围地形平坦，拟采用爆破方法进行整平，荒山如图所示，台阶高28米，坡面角65°，岩石坚硬系数为6～8。距爆破地点约1000米外有一座钢筋混凝土桥梁。

四．课程设计内容

1. 爆破设计方案 2. 爆破参数选择 3. 装药量计算 4. 药室及导硐布置 5. 起爆网路设计 6. 爆破安全距离计算 7. 爆破施工组织 8. 主要施工简图绘制

岩土工程爆破

五．课程设计要求

该设计采用理论实践相结合的方法，要求学生完成设计后掌握下列知识：

1. 掌握工程爆破设计的基本程序 2. 掌握工程爆破的土石方计算 3. 掌握工程爆破的凿岩设备的选择 4. 掌握工程爆破的爆破方案的选择

5. 掌握工程爆破的爆破器材的选择与使用方法 6. 掌握工程爆破中各种爆破方法的参数选择与计算 7. 掌握工程爆破中的安全操作规定 8. 掌握工程爆破中的安全距离的计算

六．课程设计时间

第13～14周

岩土工程爆破

一．工程概况、环境与技术要求………………………………… 4 二．爆破设计方案选择…………………………………………… 5 三．爆破参数选择与装药量计算………………………………… 6

1.装药量计算…………………………………………………… 6 2.药包间距计算………………………………………………… 6 3.延时时间确定………………………………………………… 6 4.爆破漏斗计算………………………………………………… 7

四．药室及导硐布置……………………………………………… 8

1.导硐设计……………………………………………………… 8 2.药室设计……………………………………………………… 9 3.硐挖工程量…………………………………………………… 9

五．装药、填塞和起爆网路设计………………………………… 10 六．爆破安全设计………………………………………………… 11

1.爆破振动的安全距离………………………………………… 11 2.个别飞石的安全距离…………………………………………… 12 3. 爆破冲击波的安全距离…………………………………………12

七．施工组织设计…………………………………………………… 13 八．爆破预期效果…………………………………………………… 14 九．附图………………………………………………………………

岩土工程爆破

一．工程概况、环境与技术要求

1．设计依据：

根据中华人民共和国《爆破安全规程》（GB6722—2003）规程要求，结合本工程实际情况进行设计方案制作。 2．技术要求：

（1）破碎质量好，块度均匀，基本无大块；（2）爆破地震、噪声冲击波和飞石危害较小。 3．基本概况：

本工程施工初始阶段需进行场地平整，地基以上部分土岩需进行爆破开挖，本工程应用了硐室爆破技术进行爆破作业。爆区面积约1800㎡，高约28m，形状较规则，坡度角约为65°。爆破岩石多为砂岩、页岩质砂岩，少部分含有花岗岩等坚硬岩石，坚固性系数f=6～8。 4．周边环境：

爆区周边环境情况比较简单，四周几乎都是荒地，但在距爆区约1000m外有一座钢筋混凝土桥梁，安全控制时需加以考虑。

二．爆破设计方案选择

1．爆破类型：

由于本工程为开挖大量土石方的工程，因此首先考虑采用集中或条形装药的

岩土工程爆破

硐室爆破。而集中药包适用与各种地形条件下的硐室爆破，随意性较强，尤其适用于定向爆破中的地形改造，因此采用集中药包爆破。

按爆破的作用又可分为：

（1）松动爆破。爆破仅仅使岩石松动、破碎，而破碎岩块不产生抛掷的爆破。松动爆破的炸药单耗小，能有效控制爆破的堆积范围和飞石距离，爆破有害效应小。

（2）抛掷爆破。爆破作用范围内的岩石不仅破碎，而且部分破碎小块被抛掷出爆破漏斗以外，以减少土石方装运工作量。

经综合考虑分析，采用集中药包的加强松动和抛掷爆破。 2．起爆方式：

在工程爆破中的起爆方法应根据环境条件、爆破规模、经济技术效果、是否安全可靠以及仍掌握起爆操作技术的熟练程度来确定。通常可分为以下几类起爆方式：

（1）导火索起爆：优点：操作方便、机动灵活、不需复杂电气线路；

缺点：劳动条件差、安全性较差。

（2）导爆索起爆：优点：操作技术简单、安全性较高、稳定性较好；

缺点：起爆成本较高、噪声较大。

（3）导爆管起爆：优点：操作简单、使用安全、运输安全；

缺点：爆破时有较大冲击波，有一定危险。

（4）电力起爆法：优点：可靠性、准确性、安全性较高，爆破效果好；

缺点：起爆要求较高，看杂散电流能力弱。

起爆网路是硐室爆破保证安全起爆，达到设计要求的关键。《爆破安全规程》（GB6722—2003）规定，硐室爆破必须采用复式起爆网路。经综合考虑分析，采用复式起爆网路方式起爆。

三．爆破参数选择与装药量计算

1．装药量计算：

加强松动和抛掷爆破集中药包装药量为Q

岩土工程爆破

Q=eqW3（0.4n+0.6n3）式中 Q—装药量（Kg）；

e—炸药换算系数，采用2号岩石炸药，e=1.1； q—标准抛掷爆破单位体积炸药消耗量（Kg/m3）； W—最小抵抗线（m）； n—爆破作用指数。

单耗选择（q）由岩石的坚固性系数f=6～8 查下表取q=1.35。

最小抵抗线取决于爆破规模和爆破地形，取16m。由《爆破工程》表6-6查得 n=1.0。

则，Q=1.1×1.35×163×（0.4+0.6）=6082.56Kg 2．药包间距计算：集中药包间距a

药包间距根据最小抵抗线和爆破作用指数确定。 a=0.5W（1+n）=0. 5×16×（1+1.0）=16m 3．延时时间的确定

合理的延时爆破设计应同时考虑延时时间间隔和起爆顺序、药包之间的相对位置、地质结构、岩土松散系数和工程经验等因数，并依据现有爆破器材合理搭配。硐室爆破药室之间起爆时间间隔按表选取。

爆破规模与时间间隔的关系

所以同排相邻时间间隔为 55 ms 前后排时间间隔为 120 ms 4．爆破漏斗计算：

（1）压碎圈半径Ry 集中药包为Ry=0.0623Q / 式中 Q—集中药包装药量（Kg）；

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μ—岩石压缩系数； ρ—装药密度（Kg/ m3）；

岩石压缩系数μ 当σ=f×10=60～80时取μ=10

一般袋装硝铵炸药取ρ=0.8 Kg/m3

则，Ry=0.062×（6082.56×10/0.8）1/3=2.63m （2）爆破漏斗下破裂半径R

对于斜坡地形R= n2W 则，R=22.63m

（3）爆破漏斗上破裂半径Rˊ 对于斜坡地形Rˊ= n2W

对于中硬岩石β=1+0.016（α/10）3=1+0.016（65/10）3=5.39 则，Rˊ=（1+5.39×1.02）1/2×16=40.45m （4）可见爆破漏斗深度P

平坦地面抛掷爆破 P=0.33W（2n－1）则，P=0.33×16×（2×1.0－1）=5.28m

表2 各种岩石单位炸药消耗量参考值

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四．药室及导硐布置

1．导硐设计

连通地表与药室的井巷称为导硐。导硐一般分为平硐与立井两类，考虑到工程实际，采用平硐方式。导硐的布置原则是：

（1）平硐与药室之间要有横巷连接，横巷的方向与主硐垂直，长度不小于5

米，以保证堵塞效果。

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（2）平硐掘进超过20米时，应采用机械通风。平硐设计应考虑出碴和排水，

由硐口向里应打成3%～5%的上坡。

（3）硐口位置应尽量避免正对建筑物，并应选择在运输方便的地方。（4）导硐的断面尺寸应根据药室的装药量、导硐的长度及施工条件等因素确

定，以掘进和堵塞工程量小、施工安全方便及工程速度快为原则。《爆破安全规程》（GB6722—2003）规定：平硐设计开挖断面不宜小于1.5m×1.8m，导硐断面尺寸表如下

经综合考虑分析，导硐采用平硐形式断面尺寸为1.6m×1.8m

横巷尺寸为1.6m×1.8m，长度为15m 平硐掘进进深15m

2．药室设计

集中药包的药室设计药室容积为Vk Vk=KvQ/ρ0

式中 Vk—药室开挖体积（m3）； Q—装药量（Kg）； ρ0—装药密度（Kg/m3）； Kv—药室扩大系数。

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药室有支护和袋装时Kv=1.4 2号岩石硝铵炸药密度取1000Kg/m3 则，Vk=1.4×6082.56÷1000=8.5m3

药室形状主要根据装药量的大小确定，当装药量小于50t时，通常开挖成正方形或长方形，药室高度2～4m，长宽尺寸按装药量要求设计，当装药量大于50t时，考虑到药室跨度太大不安全，常开凿成T字形、十字形、回字形、日字形等形状。

经综合分析考虑，药室可设计成1.8m×2.4m×2m=8.64m3 3．硐挖工程量

（1）药室体积V1=8.64×2=17.28m3 （2）平硐体积V2=1.6×1.8×15=43.2m3

（3）横巷体积V3=1.6×1.8×15－（1.6×1.6×1.8）=38.59m3 则，硐挖总体积V=V1＋V2＋V3=17.28＋43.2＋38.59=99.07m3

五．装药、填塞和起爆网路设计

1．装药结构及防水防潮

采用耦合装药的结构形式，即炸药直径与炮孔直径相同，炸药与炮孔壁之间不留间隙。这样能降低炸药消耗量和增大抛掷距离。若药室岩壁有渗水、滴水情况，先在洞底埋设导管将渗水引出洞外；后在药室底部积水部位垫放木板，渗水的岩壁及底部均以彩条布覆包炸药，以起到防潮作用。 2．炮孔的堵塞

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在标明的封堵段内用编织袋装砂土或粘土，按由里向外的顺序进行封堵。封堵的堵塞高度必须达到洞顶，以确保设计封堵段堵塞密实；并注意保护好起爆网路。填塞料用开挖导硐和药室时的弃渣，或外运碎块砂石土，药室口采用装有砂、碎石的编织袋堆砌。 3．起爆网路的敷设

由于毫秒爆破有破碎效果强、岩石爆破块度小、抛掷距离小、爆破时震动作用小以及装岩效率高等等优点，因此采用毫秒爆破。两药室之间以串联网路连接，主导爆索由电雷管引爆。硐内传爆采用两套独立的起爆网路，网路主导爆索由双股导爆索串联形成；并分别在两套传爆网路上以串联形式捆绑联结３发导爆管毫秒延期雷管，以实现各段的毫秒微差延时，控制单响药量；药室各起爆体均以双向导爆索与主导爆索顺向联结。

六．爆破安全设计

1．爆破振动的安全距离

为了避免爆破振动对周围建筑物产生破坏性的影响必须计算爆破振动的危险半径，如果建筑物位于危险半径以外，是安全的。爆破振动安全距离 Ra=（K/Va）1/αQ1/3 式中 K—与爆破场地条件有关的系数；

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Va—安全允许振速（cm/s）； α—与地质条件有关的系数； Ra—爆破振动安全距离（m）；

Q—一次爆破允许的最大起爆药量（Kg）。两个药室所起爆药量Q=6082.56×2=12156.12Kg 系数K、α的选取依据下表

取K=200 α=1.6

对于钢筋混凝土桥梁取Va=4 cm/s

则，Ra=（200/3）1/1.6×（12156.12）1/3=317.3m 所以，爆破振动对建筑物的安全距离为317.3m。

由于安全距离为317.3m 所以对1000m外的钢筋混凝土桥无危险。

表5 爆破振动安全允许标准

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2．个别飞石安全距离

在进行硐室爆破时，个别飞石的飞散距离受地形、风向和风力、堵塞质量、爆破参数等影响。

硐室爆破飞石的安全距离 Rf=20n2WKf 式中 Rf—个别飞石的飞散距离（m）； n—最大药包的爆破作用指数； W—最大要报的最小抵抗线（m）； Kf—安全系数。取n=1.0 W=16m Kf=1.5 则，Rf=20×1.02×16×1.5=480m

所以，个别飞散物对人员的安全允许距离为480m。 3．爆炸空气冲击波

炸药爆炸所产生的空气冲击波是一种在空气中传播的压缩波。这种空气冲击波具有比自由空气更高的压力，常常也会造成爆区附近建筑物的破坏、人类器官的损伤和心理反应。

爆炸空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全距离允许距离Rk Rk=25Q

式中 Rk—爆炸空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全距离允许距离； Q—一次爆破总药量（Kg）；则，Rk=25×（12156.12）1/3=575m

所以，爆炸空气冲击波对人员的安全允许距离为575m 表6 爆破个别飞散物对人员的安全允许距离

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七．爆破施工组织

根据中华人民共和国《爆破安全规程》（GB6722—2003）进行以下说明： 1．安全技术与防护措施

建立爆破施工安全管理机构，建全爆破施工组织。从事爆破工施工的主要人员，应经过爆破安全技术培训考试合格并取得相应的作业证书；爆破员、安全员及物品管理员应由经验丰富的爆破人员担任加强现场管理，设立专职爆破管理人员对爆破器材和火工品进行管理，检查爆破器材和火工品，负责炸药和雷管的验

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收、发放、退库、统计。爆破过程中，火工用品实行层层签收责任制，每一环节使用管理都具体到人，责任负责到人。 2．爆破时安全措施

爆破施工前，应疏散现场施工人员，按照安全规程要求划定警戒范围，用红旗和彩带设立警戒标志，放炮前20分钟派出专人负责警戒，严禁任何人员进入警戒范围。在进行爆破施工前，应制定爆破施工安全事故紧急预案，应急措施到位，以应对可能出现的紧急事件。 3．爆后安全检查与处理

爆破结束后，由技术人员对爆破现场及时进行检查。检查内容包括：有无拒爆药包，有无危石、滚石以及爆后山岩边坡是否稳定等，待确认上述问题无重大安全隐患后，由指挥长发布解除警报命令。如发现有重大安全隐患，立即按照爆破安全规程有关规定进行及时处理，处理结束后，方可发布解除警报命令。每次爆破完成后，爆破员应认真详细地填写爆破记录，作为资料整理后保存。

八．爆破预期效果

1．雷管消耗量

共消耗毫秒延期雷管6个，电雷管1个。共计7个。

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2．总炸药消耗量

共消耗炸药Q=6082.56×2=12156.12Kg

3．硐挖工程量

硐挖总体积Vw=V1＋V2＋V3=17.28＋43.2＋38.59=99.07m3

4．总爆破方量

总爆破方量=总炸药消耗量÷标准抛掷爆破单位体积炸药消耗量即，V= Q÷q=12156.12Kg÷1.35Kg/m3=9004.53m3

5．其他材料消耗量

双股导爆索800m，双向导爆索100m，25V直流电源1个起爆控制开关1个，堵塞炮孔用编织袋若干，排水导管若干。