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爆破方案设计

瑞枫公路瑞安至湖岭段改建工程第二合同段

路基和隧道工程爆破设计案

一、工程概况

〔一〕、工程概况

第二合同段路线全长1.525km，里程桩号：

K3+975~K5+500。

分路基爆区和隧道爆区，路基爆区分别为：

①K3+975~K4+040，长65m，开挖工程量4.9万m3，按70%需爆破，那么爆破工程量约3.4万m3；②K5+160~K5+220，长60m，开挖工程量1.8万m3，按70%需爆破，那么爆破工程量约1.3万m3。

路基爆破量共4.7万m3。

隧道爆区里程桩号：

K4+520~K4+705，名称叫秋坦隧道，全长185m，进口桩号K4+520，出口桩号K4+705。

隧道口开挖量2.05万m3,按70%需爆破，那么爆破工程量约1.4万m3；隧道洞〔暗洞〕开挖量3.4万m3（注：

均被认为需爆破，爆破工程量和开挖量一样）。

明挖局部爆破工程量小计6.1万m3，隧道洞爆破工程量3.4万m3，合计爆破工程量为9.5万m3。

爆区经简易公路与各乡镇公路网相通，再与104国道和高速公路连接，交通较便。

〔二〕、爆区围环境情况

1、路基爆区

〔1〕K3+975~K4+040路基爆区：

爆区距南西侧厂房和民房约150m，爆区环境复杂程度一般。

〔2〕K5+160~K5+220路基爆区：

南侧距高速公路约160m；有两条简易乡村公路从爆区南侧通过，距爆距离分别约为30m和120m；南侧距380V低压线约120m。

东侧距民房约10m；南西侧距民房约20m，北西侧距庙宇约100m。

路基围民房属拆迁对象。

爆区围环境情况较复杂。

2、隧道爆区

〔1〕、隧道进口〔桩号K4+520〕：

单向掘进口。

西北侧距简易房约20m，东南侧距民房约20m，南侧距低压线和小型通讯光缆约70m，南侧距简易厂房约80m。

爆区围环境较复杂

〔2〕、隧道出口〔桩号K4+705〕：

不做掘进施工口。

北西侧距村庄民房约40m、北西侧距甬台温高速公路约200m，北西侧距简易公路约100m,距山顶高压150m左右。

爆区围环境复杂，且无工作面，故不做隧道施工掘进开挖口。

〔三〕、技术要求

1、对块度的要求：

块度尽量符合路基填筑利用的要求。

2、确保爆破飞、地震波、冲击波、噪声及粉尘尽量减少造成破坏作用。

二、爆破区的地形、地貌、地质条件

爆区为丘陵地貌，秋坦隧道穿越低丘，轴线最大高程61m，洞口和路基爆区均处在山坡一侧，爆区所处山体自然坡度为15-25°，区植被发育一般。

矿区地层主要有上侏罗统高坞组和第四系全新统组成，第四系主要为残坡积层组成，厚度2~5m，平均厚约3m；高坞组岩性为灰~深灰色熔结凝灰岩，凝灰构造，块状构造，全~强风化层约1~3m，平均厚度2m。

三、爆破总体设计案选择

本案主要是针对边坡开挖和隧道开挖爆破案的选择和爆破参数设计，根据本工程特点，山体特点、地质条件、环境情况、工程技术要求和加快工程进度的需要，特别考虑本工程围环境复杂情况，分别对路基边坡、隧道洞口和洞爆破案做如下选择：

〔一〕路基边坡、隧道明洞爆破案的选择

爆区以中深松动控制爆破和浅松动控制爆破相结合，特别以本工程围环境复杂情况互有侧重，最终边坡必要时采用预裂爆破，结合浅松动爆破、人工、机械修整最终边坡。

采用非电导爆管一次性点火微差起爆法。

K3+975~K4+040路基爆区：

爆区环境复杂程度一般，爆破工程量约3.4万m3，量较大，以中深松动控制爆破为主，浅松动控制爆破为辅。

K5+160~K5+220路基爆区：

爆区围环境情况较复杂，爆破工程量约1.3万m3，爆破量较少。

以浅松动控制爆破为主，中深松动控制爆破为辅。

隧道进口〔桩号K4+520〕明洞爆区：

为本工程采用单向掘进口，其爆破围环境比拟隧道出口〔桩号K4+705〕相对简单，且有工作面和车辆运输道路和场地，应选择为单向掘进口。

洞口岩质较软，大局部可用挖掘开挖，爆破量不大，以浅松动控制爆破为主，中深松动控制爆破为辅。

隧道暗洞〔洞〕开挖爆区：

因是连体洞，先在中部采用小导洞开挖法，浇筑混凝土墙后，再对两洞体进展开挖。

洞根据围岩类别来确定开挖法，Ⅲ类围岩采用正台阶法施工，Ⅳ类、Ⅴ类围岩采用全断面开挖。

主体采用浅爆破法，边采用光面爆破法。

四、路基爆破参数选择

A、中深松动控制爆破参数选择与装药量计算

〔一〕爆破台阶要素

本工程中深拟采用倾斜深台阶爆破，其台阶要素见下列图。

倾斜深爆破台阶要素图

H为台阶高度；W1为前排钻的底盘抵抗线；h为超钻深度；L为钻深度；L1为堵塞长度；θ为台阶坡面角；b为排距；a为距；W为最小抵抗线。

〔二〕、爆破参数选择

1、台阶高度H的定

根据山体条件及挖装设备状况，已确定取H=10-20m。

2、钻直径D确实定

钻直径的大小，主要取决于钻机械，台阶高度，岩性质，本工程钻机拟采用简易潜钻机，钻头直径d=90mm。

3、钻形式采用倾斜，倾角Φ：

为75°-90°。

4、超钻深度h和钻深度L确实定

超钻深度h：

超钻是为了克制底板阻力，使爆破后不留岩坎，本工程超钻深度按1米计算；钻深度L：

钻深度按L=〔H+h〕/sinα，计算L=11~21.7m〔H=10~20m〕。

5、底盘抵抗线w1计算

底盘抵抗线〔W1〕W1＝〔30－40〕D＝2.7-3.6m，

式中：

W1－底盘抵抗线〔m〕D－钻直径〔mm〕

6、炮间距a确实定

a=mW1=（１-２）×3=3-6m取a=3.5-4.5m计算参数。

式中：

a－距（m）W1－底盘抵抗线（m）

m－密集系数（m），对于一般条件下的爆破，取m=0.7-1.4，通常m≧1；对于宽爆破，m=2.0-5.0。

7、排距b确实定

按b=0.866a公式计算，优化后取：

前排：

b=0.866=2.8~3.2m后排：

b=0.866a=3~3.5m

8、炸药的单耗〔k〕

本矿区主要为中硬-硬岩，那么选：

k=0.30-0.40kg/m3

9、单装药量〔q〕

本设计认为单装药量是由炮直径、炸药密度、含水条件等因素决定的。

计算值往往与实际数据有一定相差，按规定此参数应通过试验来选取。

建议采用现场试爆或在生产实践中不断摸索，使各项参数逐步接近和优化，以到达良好的爆破效果。

〔1〕单排爆破或多排爆破的第一排的每装药量暂按下式计算后，以后在生产实践中不断摸索，对单装药量还要再优化

q=k×a×W1×H＝0.37×4×3×〔10-20〕=45-89kg，

式中：

k－炸药单耗kg/m3a－距〔m〕

W1－底盘抵抗线〔m〕H－台阶高度〔m〕

〔2〕多排爆破时，从第二排起，以后各排的每装药量按下式计算：

q=η×k×a×b×H＝（1.1-1.2）×0.37×4.5×3×20=49-106kg。

式中：

η－考虑受前排各排的矿岩阻力作用的增加系数，一般取1.1-1.2b－排距〔m〕其余符号同上式。

10、装药构造、堵塞及堵塞长度〔l〕

〔1〕装药构造：

采用人工装药、连续装药构造。

〔2〕堵塞及堵塞长度：

本设计优先选取填塞长度〔l〕：

l＝3-5m

填塞长度受填塞料质量的影响，当填塞物料是均匀颗料的岩粉时，填塞长度按上式计算的数值可获得比拟理想的爆破效果。

堵塞本设计建议采用钻的岩屑，制止使用块和易燃材料，在有水炮堵塞时，还应防止堵塞料悬空；且施工中要确保填塞长度。

11、布式采用三角形布式。

12、中深爆破参数选取一览表

中深爆破参数选取一览表

工程

参数值

单位

备注

台阶高度

10-20

米

可根据实际情况调

径

毫米

钻倾角

75-90

度

最小抵抗线

3-4.5

米

可根据实际情况调

距

3.5~4.5

米

可根据实际情况微调

排距

3~3.5

米

可根据实际情况微调

深和超深

10-20，1

米

可根据实际情况及倾角情况调整

堵塞长度

3-5

米

可根据实际情况微调

炸药单耗

0.30-0.40

公斤/立米

可根据实际情况微调

单药量

45-100

公斤

按深调整

一次起爆药量

＜3

吨

B、浅松动爆破参数选取与装药量计算

〔一〕、台阶高度H确实定H=1-5m。

施工时根据山体条件及钻设备状况，灵活确定。

〔二〕、钻直径DD=38-40mm。

〔三〕、钻形式采用倾斜，倾角Φ：

为75°-90°。

〔四〕、超钻深度h和钻深度L确实定

钻超深h：

h=（0.15-0.3）W（m）钻深度L：

L=〔H+h〕/sinα〔m〕。

〔五〕、最小抵抗线w计算w＝〔0.4-0.8〕H（m）

〔六〕、炮间距a确实定a=〔1.1-1.2〕W（m）

〔七〕、排距b确实定b=W（m）

〔八〕、炸药的单耗〔k〕取k=0.3-0.40〔kg/m3〕

〔九〕、单装药量〔q〕q＝kaWH（kg）

〔十〕、装药构造、堵塞及堵塞长度〔l〕

1、装药构造：

采用人工装药、连续装药构造。

2、堵塞及堵塞长度：

l＝0.4-0.6L（m）

〔十一〕、布式采用三角形布式。

优化后浅松动爆破参数选取一览表

工程

参数值

深〔m〕

径〔mm〕

38-40

钻倾角〔°〕

75-90

最小抵抗线〔m〕

0.6-0.8

0.9-1.1

1.3-1.5

1.5-2

2.2-2.8

距〔m〕

0.7-0.9

1-1.2

1.5-1.6

1.8-2.2

2.5-3

排距〔m〕

0.6-0.8

0.9-1.1

1.3-1.5

1.5-2

2.2-2.8

堵塞长度〔m〕

0.7-0.8

1.2-1.3

1.4-1.5

1.6-1.8

2-2.5

炸药单耗〔kg/m3〕

0.3-0.4

单药量〔kg〕

0.2-0.3

0.5-0.6

1-1.2

1.6-1.8

2.2-2.5

最大段药量〔kg〕

＜20

一次起爆药量〔kg〕

＜200

C、预裂爆破参数选取与装药量计算

以本爆区岩实际情况，爆破参数做如下选取：

1、炮直径〔D〕：

D＝90mm

2、距〔a〕:

a=（8-12）D=0.72-1.08m，取0.7-1.1m,以a=1计算参数，岩坚硬完整取大值，岩软松散取小值。

3、缓冲〔既松动爆破与预裂爆破的邻近〕间距〔b〕:

b=1.5-2m

4、炸药单耗（q）:

q=0.25-0.50kg/m3

5、线装药密度〔QL〕:

QL=qa2=（0.25-0.50）×12=0.25-0.50kg/m

6、不偶合系数〔C〕：

C＝D／d=90/32=2.81

（d—2#岩炸药直径，取值32mm）

7、装药构造：

采用底部加强药量后再均布。

为保证底部充分炸开，深炮底部约１米，加装药量，其药量为上部装药的２倍。

口留约１米长，用炮泥或干砂封固。

在炮泥下加一木塞或硬纸壳垫。

堵塞不要求捣实，要封到口。

五、隧道开挖法及爆破参数的选取

〔一〕小导坑开挖

因是连体洞，先在中部采用小导洞开挖，开挖完成后浇筑混凝土墙，强度到达要求后，再对两隧道进展开挖。

小导洞断面高×宽=4m×5m左右，开挖每次循环进尺控制在2.5m-3m左右。

1、爆破参数设计

①掏槽式

采用直线掏槽

②炮间距

a×b=（0.4m-0.5m）×（0.4m-0.5m）,岩硬时取小值，岩软时取大值。

③深

掏槽眼为3.2m，辅助眼和边眼为3.2m。

〔二〕Ⅲ类围岩采用正台阶法施工

也就是半断面微台阶爆破开挖法，洞身拱部约超前3-5m，以满足新奥法施工工作台的需要，后拱与洞身的下半部可同时爆破开挖，在洞身开挖的正面，始终保持一个3-5m的微台阶，洞身开挖后，立即进展喷锚支护作为临时支护。

设计总思路是拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，核心是采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术。

以尽可能减轻对围岩的扰动，维护围岩自身的稳定性，到达良好的轮廓成形。

在围岩过于软弱、岩体极风化、破碎、松散的情况下，可采用拱部先打通〔先爆破开挖拱部，并予以支护〕，后进展下断面的开挖与支护。

七、起爆法选择和起爆网路设计

〔一〕、微差爆破间隔时间确实定

确定合理的微差爆破间隔时间，对改善爆破效果与降低地震效应具有重要作用。

在确定间隔时间时主要要考虑岩性质、布参数、岩体破碎和运动的特征等因素。

微差间隔时间过长那么可能造成先爆破坏后爆的起爆网路，过短那么后爆可能因先爆未形成新自由而影响爆破质量。

间隔时间的长短可按以下经历公式确定:

Δt=KPW1（24-f）=0.75×3×[24-（9-17）]=16-34,选取Δt＝50-100

式中：

Δt－微差间隔时间，ms

KP－岩裂隙系数。

对于裂隙小的岩，KP＝0.5；对于中等裂隙的岩，KP＝0.75；对于裂隙发育的岩，KP＝0.9。

W1－台阶底盘抵抗线，f－岩巩固性系数。

本爆区f＝9－17

雷管：

以非电毫秒延时雷管为主，毫秒微差间隔起爆。

非电毫秒雷管抗水性和耐火性较好，不受杂散电流影响，操作平安、使用简单，起爆可靠性高，防止早爆、拒爆性能好，本工程一般以2~10段非电毫秒雷管为主。

普通非电毫秒雷管段别与秒量

段别

延时时间（ms）

段别

延时时间（ms）

段别

延时时间（ms）

段别

延时时间（ms）

150

460

1020

200

550

1200

250

650

1400

310

760

1700

110

380

880

2000

〔二〕、多排微差爆破的起爆案选择

为保证到达良好的爆破质量，必须正确选择起爆案。

起爆案是与深布置式和起爆顺序严密结合的，要根据自由面、岩性质、裂隙发育程度、构造特点、对爆堆要求和破碎程度等因素进展选择，特别是自由面的情况。

本设计以台阶高度10-20米，三角布的前提条件，本建议采用提供以下几种起爆案，供现场根据不同情况选择使用。

采用、外延时复式回路联接起爆网络。

1、排间顺序微差起爆

排间顺序微差起爆是从临空面开场由前排往后排起爆。

这种起爆顺序施工简便，爆堆比拟均匀整齐，岩破碎质量较非微差爆破有所改善，但地震效应仍然强烈，且后冲破坏较大。

2、“V〞形微差起爆

二那么对称起爆，加强了岩块的碰撞和挤压，从而获得较好的破碎质量，也可减少爆堆宽度，降低地震效应，适用于四排以上的爆区，用于开沟效果也较好。

3、对角线微差起爆

一般情况下，对角线起爆的序数大大超过排间微差起爆序数，当高段雷管精度高时，其爆破效果较好，减震效果也很显著。

在三角布时，对于有两个临空面台阶爆破效果更好。

八、爆破平安距离计算

〔一〕、爆破地震平安距离计算

根据爆区围建筑物情况，根据?

爆破平安规程?

6722-2003相关规定，本次按地面质点垂直振带Vc≤2.0cm/s计。

爆破地震平安距离按下式计算：

R=（K/V）1/ɑQm

取K=150,a=1.5,m=1/3，Q=300kg（按最大一响为3~5个计算），将Vc=2cm/s代入那么R=（150/2）1/1.5901/3=17.78*6.69=119（m）

式中：

R－爆破地震平安距离，m

Q－炸药量，kg；齐发爆破取总炸药量；微差爆破或秒差爆破取最大一段药量；

V－地震平安速度，cm/s

m－药量指数，取1/3

K、a——与地形、地质条件有关的系数和地震波衰减指数，可按下选取，或由试验确定。

爆区不同岩性的K、a值

岩性

坚硬岩

50~150

1.3~1.5

中硬岩

150~250

1.5~1.8

软岩

250~350

1.8~2.0

爆破地震平安距离与最大一段〔次〕起爆药量的关系

根据爆区围建筑物情况，按?

爆破平安规程?

规定，地面质点垂直振带Vc≤2.0cm/s计，那么爆破地震控制震动计算公式为：

V=K（Q1/3/R）a

令V=Vc，Q=Qmax，变形后即得不同距离R处允的最大一段〔次〕起爆药量Qmax关系式

Qmax=（Vc/K）3/a×R3

Qmax——最大一段〔次〕起爆炸药量（kg）

（Vc——被保护目标的平安震动速度（cm/s）

K、a——与地形、地质条件有关的系数和地震波衰减指数。

K=150，a=1.5。

将Vc=2cm/s代入，可求出不同距离处R处所对应最大一段〔次〕装药量Qmax，见下表。

不同程度与最大一段〔次〕装药量Qmax的值对应表

R（m）

Qmax（kg）

R（m）

Qmax（kg）

38.4

0.18

60.98

0.60

91.02

1.42

129.6

2.78

100

177.78

4.8

110

236.62

7.62

120

307.2

11.38

150

600.00

16.2

200

1422.22

22.22

250

2777.78

29.58

300

4800.00

〔二〕、爆破冲击平安距离

设计对空气冲击平安距离不做计算，对于中深爆破和浅爆破只要满足地震波和飞的平安距离必定能满足爆破冲击平安距离。

〔三〕、爆破飞平安距离推算

1、Rf=20kn2W1=20*1.5*0.56*3=50.4m

Rf—爆破飞平安距离（m）

k—与爆破式、填塞长度、地形、地质条件有关的系数；取k=1.0~1.5。

n－爆炸作用系数，按松动控制爆破，n＝0.75

W1－台阶底盘抵抗线，m

2、露天土岩爆破根据?

爆破平安规程?

〔GB6722-2003〕规定爆破飞平安距离按下表取值

硐室

深

浅

药壶

裸爆

扩壶

300m

200m

300m

400m

50m

〔四〕、平安距离及爆破戒备围确定

综上所述，平安距离确实定应参照以上法推算得出的最大值，虽最大值为119m，还是按上表确定爆破戒备半径，中深≥200米，浅≥300米。

〔五〕、最大段药量及一次起爆药量确实定

根据计算及围建〔构〕筑物的距离情况，结合本工程实际情况，对最大段药量及一次起药量做如下确定。

最大段药量确实定：

浅爆破＜20kg，中深爆破＜300kg。

一次起爆药量确实定：

因年爆破工程量为12.78万m3，除中深爆破外，还有修坡、修道路及最终边坡预裂等增加药量的因素，综合炸药单耗按0.5kg/m3左右计算总药量，那么年需要炸药约65吨，考虑雨天、节假日、审批时间等延误，按10个月左右正常生产，每月爆破一次计算，并考虑炸药用量平安储藏系数，那么每次爆破炸药不能小于6.5吨。

最后确定：

浅爆破＜200kg，中深松动控制爆破＜6.5T。

九、平安技术和防护措施

〔一〕、最终边坡按设计开采平安技术措施

1、边坡角度

治理区开采，对边坡的要平安第一，根据边坡设计，边坡最终角度按设计，既能保证边坡的平安、又能满足设计要求。

2、边坡施工

（1）邻近边坡爆破

在边坡附近爆破时，应注意以下二点：

一是尽量减小一次爆破规模或分段药量；二是采用预裂爆破，以降低爆破对最终边坡的冲击和保证坡面的平整度。

（2）坡面的处理

必要时挂网锚杆喷砼，厚度10～15mm，以防掉块，保持坡面稳定。

〔二〕、爆破施工关键平安技术措施

1、保证爆破坡度的技术措施

①选用合理的网参数。

②选用合理的合格炸药品种。

③选用合理的装药构造。

④采用毫秒延时起爆，并选取合理的微差间隔和起爆顺序。

2、保证爆区边坡稳定、整齐美观的技术措施

①交界限上采用预裂爆破。

②交界限附近采用缓冲爆破。

③减小交界处爆区的规模和炮排数。

④格控制预裂爆的施工质量。

3、爆破有害效应控制平安技术措施

本采场的爆破平安主要是考虑爆破地震、飞、空气冲击波对环建筑物的影响。

1〕爆破振动、飞的控制

为控制爆破震动效应，采用了微差起爆技术，分段起爆，以减少最大段药量和控制一次起爆药量。

其值按设计计算得。

为控制爆破飞不飞向民房、高压线、光缆等建〔构〕筑物采取以下技术措施：

①控制抵抗线向，以防止炮的侧向抵抗线指向建〔构〕筑物向；

②加强覆盖措施，特别浅爆破距爆碎设备平安距离不到100米的口，加砂袋，油布或竹篱笆形成双层覆盖防护措施。

必要时可采用压渣爆破；

③控制最大段药量，格按设计装药；

④加强填塞，保证填塞质量，用黄泥或钻粉等材料填塞；

⑤保证填塞高度，对特殊部位按排距的1.2～1.3倍填塞。

2〕空气冲击波的影响

爆破是在山坡露天进展，但由于炸药分散装入泡，而且经过充分填塞后，炸药爆炸能量转变为空气冲击波的成分很小，因此，爆破冲击波不会对边民房造成影响。

爆破时，所有人员已撤离到平安地带，不会受上述因素影响。

〔三〕、爆破平安常规技术措施

1、深入现场仔细调查

在设计之前首先要查阅原始地形，地质资料，深入现场仔细勘查，详尽地掌握被爆岩体的各种地质资料，尽量地防止将药包放在软弱的夹层里，防止从薄弱面冲出飞。

2、按照控制爆破的要求选取爆破参数

对于需采用松动控制爆破的部位，即按照多打、少装药的原那么，采用较小的距和排距，降低单装药量，以到达控制爆破飞的目的。

3、保证炮堵塞质量

保证堵塞质量有两个面，其一是保证足够的堵塞长度，比一般爆破的堵塞长30%～50%。

其二是采用有效的堵塞材料，采用有钻粉或黄土作为堵塞材料，堵塞物用竹竿必须填满捣实，不得夹杂碎，保证堵塞材料与炮壁之间有一定的摩擦力，使炸药能量不易从炮溢出产生爆破飞。

4、选取合理的炸药单耗

采用较低的炸药单耗进展小规模爆区试验炮，以找到即能保证爆破效果，以不产生爆破飞的合理炸药单耗。

5、微差爆破

采用微差爆爆破，既能控制爆破地震和空气冲击波，又能改善爆破效果和控制爆破飞距离。

6、起爆顺序

采用逐起爆、V型和梯形起爆等法，保证先爆炮为后爆炮创造出良好的自由面。

7、控制自由面向

保证自由面向不要对着建筑物向。

8、控制爆区规模

每次爆破都须进展认真校核，控制爆破一次总药量，中深药量于6.5T，浅爆破药量小于200kg。

9、平安戒备：

爆破时做好戒备围人员、设备和车辆的撤离工作。

十、爆破施工组织设计

〔一〕、施工总体部署

1、施工总体部署

1〕、组织布置：

可下设四个专业性施工班组：

穿凿岩组，装药填塞组，网路敷设组，机械组；二个辅助组：

修理维护组，后勤采购组。

穿凿岩组负责穿、清碴等，装药填塞组负责装药和填塞料的准备及填塞工作，网路敷设组负责网路敷设和检查，机械组负责爆碴的开挖、施工台阶和运输道路的修筑，车辆运输；修理维护组负责钻机、空压机、挖掘机、铲车及车辆等设备修理维护，后勤采购组负责生活、食堂及炸药等材料采购。

2〕、主要施工机械设备部署

凿岩法全部采用机械凿岩法，采用大型空压机（15m3/min）一台集中供风，2台电动潜凿岩机钻凿炮眼，假设采用风动潜凿岩机钻凿炮眼，可采用7m3/min空压机二台带2台钻机。

另用2-4台YT-20凿岩机，选用2-3台3m3/min移动式空气压缩机。

〔二〕、临时工程设计

1、临时工程设计案

1〕、施工道路：

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