爆破工程技术人员培训(岩土爆破设计题参考答案)

第一部分 设计题参考答案

设计1：

总体方案：采用露天浅孔台阶松动爆破，边坡部位采用预裂爆破。 将7.5m高的开挖体分5层进行爆破，每个台阶高度为H=1.5m。

（1）由于是浅孔爆破，所以选择炮孔直径为40mm。为了控制爆破振动，确定单孔装药量Q=0.45kg<0.5kg。采用药卷直径为32mm，长度为200mm，单卷药量150g的炸药。

装药长度：Lc=3×200=600mm=0.6m 抵抗线：W=（24-45）d 或 W=（0.4-1.0）H W=0.8H=0.8×1.5=1.2m

超深：h=(0.1-0.15)H=0.15-0.225,取0.2m。 炮孔深度：L=H+h=1.5+0.2=1.7m

采用三角形布孔方式，炮孔密集系数m=1.15，即a=1.15b，由题已知单耗q=0.35kg/m3 由于Q=q·V= q·a·b·H=1.15b2·q·H，将已知数据代入，计算得排距b=0.85m， 孔距：a=1.15b=1.15×0.85=1.0m。 填塞长度：Lt=L-Lc=1.7-0.6=1.1m

根据经验公式计算填塞长度：Lt=（20-30）d=0.8-1.2m，为了满足控制飞石的要求，取大值，所以Lt取1.1m是合适的。

装药结构：采用连续装药结构，即每个炮孔从孔底向上连续装入3个药卷，装药长度为0.6m，其余1.1m全部用于填塞。

（2）预裂爆破参数设计 孔径d取40mm；

孔间距S=（8-12）d，取10d，S=10×40=0.4m；

预裂孔采用垂直孔，孔深等于台阶爆破时的浅孔深度，L=1.7m；

线装药密度取L线=250-350g/m，由于炮孔较浅，所以取小值，按L线=250g/m计算； 填塞长度Lt=（10-20）d，取15d=0.6m； 装药长度Lc=L-Lt=1.7-0.6=1.1m； 单孔装药量Q=Lc×L线=1.1×250=275g；

装药结构：不耦合装药，底部0.2m采用加强装药（线装药密度400g/m，装药量80g），

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中间0.6m采用正常装药（线装药密度250g/m，装药量150g），上部0.3m采用减弱装药（线装药密度150g/m，装药量45g）。

（3）起爆网路设计

在每个台阶爆破时，预裂孔提前起爆，由于受同段最大药量的限制，预裂孔起爆时按单孔起爆。正常台阶浅孔爆破时也采用单孔起爆。

主炮孔在预裂缝形成的条件下，按单孔顺序起爆。

预裂孔每孔之间逐孔起爆，待预裂孔完全起爆后，主炮孔逐孔起爆。

（4）安全防护措施

严格控制最大同段药量不超过0.5kg，预裂爆破和台阶爆破时都采用单孔顺序起爆。为了防止爆破时产生飞石，在每个炮孔孔口位置用沙袋压盖。另外在被保护的石碑和凉亭上采用草帘或帆布进行防护，以防个别飞石飞溅到石碑和凉亭上时对他们造成损伤。 设计2：

预裂孔 主炮孔 简述你曾参与过的预裂或光面爆破工程技术设计？

提示：从以下几个方面说明：（结合实例）

① 实施预裂或光面爆破地段的地质情况；如在公路路堑开挖时采用了预裂爆破，岩体为花岗岩，坚固性系数f=12-16，中等风化，解理裂隙发育，无水。

② 控制爆破参数。预裂爆破参数应包括：孔径、孔间距、钻孔长度、钻孔角度、线装药密度、单孔装药量、装药结构、填塞长度等。光面爆破参数应包括：孔径、光爆破层厚度（抵抗线）、孔间距、钻孔长度、钻孔角度、线装药密度、单孔装药量、装药结构、填塞长度等。

③ 起爆方式。注意预裂爆破时，可以先于主爆区单独起爆，也可以与主爆区同一次起爆，但比主爆区要提前90-110ms起爆。光面爆破时，光面孔与主爆区炮孔同次起爆时，光面孔在主爆区起爆后再起爆，时差100ms左右，光面孔也可以在主爆区起爆后单独起爆，主爆区爆破后的碴堆清运后再实施光面爆破，则光面爆破的效果会更好。

④ 爆破效果，说明预裂爆破或光面爆破后的效果如何，从半孔率、壁面的平整度，观感等方面进行描述。

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⑤ 爆破设计的调整，根据爆破效果，对爆破方案进行调整情况及调整后的爆破效果。 某地石方开挖，岩体为花岗岩，坚固性系数f=12-16，中等风化，解理裂隙发育，无水。

主体石方开挖采用从上而下台阶，多点进行。采用光爆方法。 光爆参数：

1、孔网参数：炮孔直径d=70mm，孔距a=1.2-1.3，光爆层厚度1.5-2.0m。钻孔方向与边坡方向一致。钻孔神父与梯段高度吻合，斜边坡孔深L=14.2m(超深0.3m)。

2、装药参数：采用直径32mm乳化炸药，不耦合系数2.3,线装药密度为0.5kg/m，光爆层底部1.3m为加强装药，线装药密度为1.0kg/m.

3、填塞：填塞长度为1.5m。

4、起爆网络：采用导爆索非电起爆系统同时起爆。起爆顺序依次为主炮孔、光爆层、光爆孔。段间隔时间差不小于50ms。

爆破效果：所有的光爆部位均沿光爆炮孔连线方向切开，石质坚硬的口部几乎无破坏。边坡半孔率达到90%以上，围岩稳定、平整。

爆破后出现下列现象，请分析原因并说明如何调整爆破设计？

（1） 表面未产生裂缝；可能的原因：孔间距大、装药量不足、岩石坚硬。调整爆

破设计的方法：缩小孔间距、增加线装药密度。

（2） 孔口破坏严重，壁面也有破损；可能的原因：线装药密度大、填塞长度小、

岩体完整性差（如解理裂隙很发育）。调整爆破设计的方法：降低线装药密度，孔口部位的线装药密度降低得多些，增加填塞长度。

（3） 孔口破坏严重，下部壁面质量正常；可能的原因：上部线装药密度大，填塞

长度小。调整爆破设计的方法：增大填塞长度，减小上部装药密度。

（4） 孔口破坏严重，但下部未形成裂缝；可能的原因：孔口部位岩体解理裂隙发

育或线装药密度高了或填塞长度不足，下部线装药密度低了。调整爆破设计的方法：减小孔口线装药密度、增加填塞长度，增大下部线装药密度。

（5） 下部壁面很好，但表面未形成裂缝；可能的原因：下部药量不足。调整爆破

设计的方法：增加下部线装药密度。

设计3：

根据题意，可以绘出隧道断面形状如图1所示。经计算断面的面积S=29.81m2。

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总体方案：采取全断面开挖。选用垂直孔掏槽，中间钻一个孔径为89mm的空孔，在空孔的四周均匀布置4个掏槽孔。周边孔使用光面爆破。

图1 隧道断面 图2 掏槽孔布置图

（1）掏槽孔数目N1=4个（不含空孔），辅助孔数目N2=32个，周边孔数目N3=30个，炮孔总数N=66个。掏槽孔的布置图如图2所示，6个掏槽孔均匀地布置在半径为200mm的圆上，中心点为直径89mm的空孔，所有掏槽孔都是垂直孔，孔深均为3m。

炮孔布置图如图3所示，在每个炮孔附近的数字表示起爆顺序。周边孔间距，拱顶部位0.55m，立墙部位0.65m，底眼0.6m，辅助孔间距0.75m，光爆层厚度为0.61m，周边孔的炮孔密集系数m=0.9。周边孔距开挖轮廓线0.1m，并向外倾斜4°，使孔底在轮廓线外0.1m。

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图3 炮孔布置图（单位：mm）

（2）利用下述公式估算出总钻孔数：

N?3.33fs2?3.3316?29.812?78

实际布置炮孔数为66个（不包含空孔），与计算结果相近，比较合理。设炮孔利用率为90%，已知每循环进尺L进=2.5m，所以炮孔深度为L=2.5/90%=2.8m，掏槽孔深度比其他孔加深0.2m，即掏槽孔的深度为3.0m。

总钻孔量L总=4×3.0+（66-4）×2.8=185.6m（不包括空孔） 每次循环爆破方量V=S×L进=23.6×2.5=59m3 每立方米钻孔量=L总/V=185.6/59=3.15m/m3

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③采用气体间隔器进行中间间隔装药，底部装药高度6.2m，上部装药4m，中间间隔2.3m。这样可以降低炸药爆炸时产生的峰值压力，从而进一步降低爆破振动。

④合理布置采场工作线方向。爆破时，抵抗线的方向与工作线方向垂直或斜交。抵抗线方向产生的爆破振动最小，相反方向产生的振动最大，而两侧产生的振动居中。但由于抵抗线方向易产生飞石，不该直接对着保护对象。所以，布置工作线时，应使民宅处于工作线的端部，即爆区的侧面，以降低爆破振动对其产生的影响。 设计10：

总体方案：露天深孔台阶松动爆破。 （1）爆破方案

已知石灰石的松散系数Ks=1.5，年产量30万m3（实方）； 每天爆破方量V天=30万m3/Ks/300d=1000m3/d；（实方）

每次爆破量满足5-10昼夜铲装要求，取7.5天，则一次爆破规模为V7.5=7500m3；

每次爆破岩石量Q次：设石灰石的密度为ρ岩=2.6t/m3，则有：Q次=V次×ρ岩=7500×2.6=19500t；年产量Q年=30万m3×ρ岩=78万t>50万t，属于中型矿山。

由于岩石是石灰石，f=8-10，属于中硬岩石，炸药单耗q=0.4-0.5kg/m3左右，根据爆破参数计算得炸药单耗q=0.46kg/m3。选取台阶高度H=10m，

每次爆破所需总药量Q总=qV次=0.46×7500=3450kg

每次爆破所需总孔数n总=V次/（a×b×H）=7500/（4.0×3.5×10）=54个； 每次爆破所需总延米数L总=n总×L=54×11=594m； 潜孔钻机所需数量N钻： N钻?次

=V天×

L班p（11-e）

式中 L班-每班需钻孔米数，m；L班=V天（/a×b×H）×L/2=1000/(4.0×3.5×10) ×11/2=39.3m；

p1-钻机台班效率，m/（台班）；p1=30 m/（台班）； e-废孔率，一般为3%-6%，取5%。 将数据代入上式，得N钻=1.38台，取2台。

根据矿山的规模，选用2m3的单斗挖掘机用于铲装，其生产效率可用下式计算：

V挖?V?n?Kc/Ks

式中，V挖——挖掘机生产率，m3/h；

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V——铲斗容积，m3，取值为2 m3；

n——挖掘机每小时循环次数，取值为160次；

Kc——铲斗充满系数，对于岩石取0.5-0.9，取值为0.7； Ks——松散系数，1.5。

将数据代入上式，计算得V挖=149 m3/h。

挖掘机的台班效率，按下式计算：

VB?V挖T?

V挖?挖掘机技术生产能力，m3/h； T?班工作时间，h，取值为8；

式中，VB?挖掘机台班实际生产能力，m3/(台·班)；

??班工作时间利用系数，即铲装时间占班工作时间的比例，取值60%。

将数据代入上式得，Vb=715.2 m3/(台·班).

所需挖掘机的数量N挖=V天/2/ Vb=1000/2/715.2=0.7台，取1台。

选用自卸汽车进行运输，车箱的容积与铲斗的容积比选为5，得车箱的容积为5×2=10m3，所以，选用载重量为20t的汽车。自卸汽车的需求量可用下式计算：

N?Qyk2mNbQBk3 （1）

式中 N——自卸汽车需求台数，台；

Qy——露天矿年运输量，t/a，Qy=30万m3×2.6t/m3=78万t； QB——自卸汽车的台班生产能力，t/（台班）； NB——每日工作班数，NB=2； m——矿山工作日总数，d；m=300d；

k2——自卸汽车不均衡系数，k2=1.1-1.15；取1.1； k3——自卸汽车的出车率；取0.75。 QB用下式计算：

QB?60qTk1? （2） t式在 q——自卸汽车载重量，t；20t；

T——自卸汽车的班工作时间，h；取8h； k1——自卸汽车的载重系数，取0.85；

η——自卸汽车的班工作时间利用系数，取0.75

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t——自卸汽车的运输周期，min；该值对汽车需求量影响很大，主要取决于装车时间，行驶时间，卸车时间，等待装车时间；行驶时间取决于运输距离和行车速度。假设运输距离为3km，汽车平均运行速度为30km/h，则t=15-20min，取t=18min。

将数据代入公式（1），计算得：QB=340t/（台班）。再将数据代入公式（1），计算得：N=5.6台，取N=6台。

（2）爆破参数 孔径：d=100mm；

超深：h=（10-12）d，取10d，得h=1m； 孔深：L=H+h=10+1=11m；

填塞长度：Lt=（20-30）d，取28d，得Lt=2.8m； 装药长度：Lc=L-Lt=11-2.8=8.2m

无水的条件下可以采用铵油炸药，装药密度ρ药=0.8/cm3,则每米长炮孔可装药7.85kg； 单孔装药量Q=7.85×Lc=7.85×8.2=64.37kg； 排距b=w=（25-45）d，取35d，则b=3.5m； 采用三角形布置炮孔，a=m×b=1.15×3.5=4.0m； 单位炸药消耗量q=Q/（a×b×H）=0.46kg/m3; （3）起爆网路设计

每个爆区包括54个炮孔，分3排，每排18个炮孔，采用孔内、外毫秒微差斜线起爆（大孔距、小抵抗线），起爆网路如下图所示。

采用高精度导爆管雷管起爆。孔内采用400ms延期的导爆管雷管。孔外相邻孔之间统一使用25ms延期雷管连接，连接方法如上图所示。图中每个孔口位置的数字表示地表延期到该孔时所用的时间，单位为ms。

（4）飞石安全距离

按照《爆破安全规程》的规定，露天深孔爆破时，个别飞散物对人员的最小安全距离为200m。露天爆破个别飞石安全距离可以参考硐室爆破个别飞石的安全距离计算公式：

RF=20KFn2W

式中 KF——安全系数，一般取1.0-1.5；取KF=1.25；

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n——爆破作用指数；该露天爆破是松动爆破，n值应小于1，但由于起爆时采用的是宽孔距、小抵抗线方式，所以n值应适当增大，取n=1； W——最小抵抗线，m；W=3.5m。

将数据代入公式，计算得：RF=87.5m<200m。所以安全警戒距离可确定为200m，飞石不会超出该范围。

（5）爆破振动影响分析

从起爆网路图可以看出，最大同段孔数有3个，最大同段药量为Qmax=64.37×3=193kg。考虑石灰石矿岩性属于中等硬度，所以爆破振动公式中的k和α取值分别为200和1.65，警戒线位置距爆区的距离为R=200m，代入公式V?K(3Qmax?)，计算得V=0.577cm/s。计R算结果表明，在警戒范围以外任何位置所产生的爆破振动都小于0.6cm/s，而安全规程规定一般民宅最小的允许振动速度也在1.0cm/s，所以该矿山的爆破不会对周围的民宅及其他建（构）筑物产生破坏性影响，距离稍远时，甚至都感觉不到爆破振动。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/og26.html