爆破工程课程设计.docx
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爆破工程课程设计
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目录
1.工程概况··············································1
1.1原始条件·····················································1
1.2设计目标·····················································1
1.3设计任务·····················································1
1.4设计成果及要求···············································1
2.爆破方案··············································1
2.1爆破类型的确定···············································1
2.2爆破范围的确定···············································1
2.3装药形式的选择···············································2
2.4药包布置规划·················································2
3.爆破参数计算与选择····································2
3.1绘制CAD图形················································2
3.2最小抵抗线的确定·············································3
3.3爆破作用指数的确定···········································3
3.4药包间距的确定···············································3
3.5装药量的计算·················································3
3.6爆破漏斗计算·················································5
3.6.1压缩圈半径·························································5
3.6.2爆破漏斗作用半径···················································5
3.6.3可见漏斗深度·······················································6
3.6.4爆破方量计算·······················································6
4.装药、填塞与起爆网络··································6
4.1药室与导硐设计···············································6
4.1.1药室的容积·························································6
4.1.2药室的形状·························································7
4.1.3导硐设计···························································7
4.1.4装药设计···························································7
4.1.5填塞设计···························································8
4.2起爆网路设计·················································8
4.2.1起爆网路选择·······················································8
4.2.2起爆网路设计·······················································8
4.2.3起爆网路的保护措施·················································10
4.2.4起爆站·····························································10
5.安全距离计算········································10
5.1爆破地震安全距离···········································10
5.1.1爆破震动强度及安全判据···········································10
5.1.2爆破地震安全距离.·················································12
5.2个别飞散物安全距离·········································12
5.2.1个别飞散物产生的原因·············································12
5.2.2个别飞散物安全距离计算.···········································13
6.安全距离措施········································14
6.1防震技术措施···············································14
6.2个别飞散物的预防措施·······································15
7.主要技术经济指标····································16
8.参考文献············································17
9.课程设计考核评分表··································18
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。
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。
1.2设计目标
利用硐室爆破的方法形成高度30~45m不等的覆盖层，设计两个勘探线之间的部分。
具体设计任务和覆盖层厚度见附表。
1.3设计任务
①选择爆破方案②选择与计算爆破参数③设计装药、填塞、起爆网路④计算安全距离⑤编写安全技术措施及注意事项⑥编写主要技术经济指标
1.4设计成果及要求
编制工程设计说明书，绘制相关图纸。
工程设计说明书按给定格式撰写，并符合科技写作规范。
用CAD作图。
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。
此次硐室爆破由于杏山露天矿山开采闭坑后，拟转入地下开采，需要在露天底形成30m的覆盖层，故可采用抛掷爆破。
选取爆破作用指数n=1.5。
2.2爆破范围的确定
爆破范围应符合工程的总体要求，工程已经给出了爆破范围的，按给定的爆破范围确定。
工程上要求须达到一定的抛掷方量时，按抛掷量的要求确定。
确定爆破范围还应考虑以下因素：
（1）在地形条件允许的情况下，爆破有效方量大的地区，可以考虑尽量扩大爆破范围，争取较大的抛掷率；
（2）在爆区内有永久边坡或利用硐室爆破形成永久边坡时，应留有足够的保护层，限制爆破规模；
（3）考虑爆破对周围建（构）筑物、设施、地下采场、巷道、露天边坡的影响时，应限制爆破规模；
（4）必要时进行不同方案的技术经济比较，选择合适的爆破规模。
应优先选择单侧抛掷爆破，按照要求计算抛掷体积时简化为抛掷面积的计算，并在在保证抛掷量的情况下应尽量加大抛掷率。
2.3装药形式的选择
硐室爆破装药形式有集中装药和条形装药两种。
由于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，施工比较容易的特点，本次爆破工程使用条形装药可以满足要求，因此选择条形装药。
2.4药包布置规划
药包的规模与最小抵抗线有直接的关系。
一个药包的规模主要考虑的是爆破方量的要求和安全范围。
一般最小抵抗线在5～50m范围内。
大药室常用为25~40m。
经试算，选择最小抵抗线为28m。
且选择单侧单排条形药包。
经计算W/H=0.77>0.6，选择单层可以即满足要求。
在优先选择条件下，选择单层药室布置。
3.爆破参数计算与选择
3.1绘制CAD图形
首先根据地质地形图绘制加12和A5两勘探线上的剖面图，经测量，在满足30m厚度的情况下，则两勘探线所需覆盖面积（即抛掷量）分别为
、
。
选择岩石碎胀系数为1.5。
3.2最小抵抗线的确定
最小抵抗线是药包中心到自由面的最短距离，是破碎和抛掷的主导方向。
确定最小抵抗线的实质是确定药包的具体位置，即平面位置和高程位置。
增大最小抵抗线，相应地增大药室装药量，可以节省药室及导硐的开挖工程量，但同时破碎均匀性下降，重力作用增强，因此单位炸药消耗量应相应增加以克服重力作用，降低大块率。
所以最小抵抗线不宜过大，一般最小抵抗线在5～50m范围内，大药室的最小抵抗线一般在25~40m者多。
在保证抛掷量的情况下，经不断计算验算，本次爆破选择28m最小抵抗线。
3.3爆破作用指数的确定
根据剖面图可知θ在45~60度范围内，由表1知选择爆破作用指数为1.5即可。
表1斜坡地形单侧抛掷时的爆破作用指数
坡面角θ/°
15~30
30~45
45~60
60~70
n
1.75~2.0
1.5~1.75
1.25~1.5
1.0~1.25
3.4药包间距的确定
对于条形药包，两个同时起爆、端头相临的药包，中间间距取（W1+W2）/6~（W1+W2）/4。
其中W1=W2=28m，即中间间距为9.3m~14m。
取为10.75m。
3.5装药量的计算
假定条形装药长度与最小抵抗线之比足够大，端部效应可以忽略不计，则按并列集中装药间距a=mW及药量计算公式换算成条形装药药量计算公式。
加强松动、抛掷爆破：
l=44.75m，m=0.5（1+n）=1.25m
由表2选择
，n=1.5。
代入数值，计算得：
Q=95288kg=95.3t
即总装药量约为95.3t。
表2各种岩石单位炸药消耗量参考值
岩石名称
岩体特征
普氏系数f
q/kg·m-3
q松/kg·m-3
各种土
较松软的
<1
1~1.1
0.3~0.4
坚实的
1~2
1.1~1.2
0.4~0.5
土夹石
密实的
1~4
1.2~1.3
0.4~0.6
页岩、千枚岩
风化，破碎
2~4
1~1.2
0.4~0.5
完整的
4~6
1.2~1.3
0.5~0.6
板岩、泥灰岩
较破碎，层面张开，薄层
3~5
1.1~1.3
0.4~06
较完整，层面闭合
5~8
1.2~1.3
0.5~0.7
砂岩
泥质胶结，薄层，风化，破碎
4~6
1.1~1.2
0.4~0.5
钙质胶结，中厚层，裂隙不甚发育
7~8
1.3~1.4
0.5~0.6
硅质胶结，厚层，裂隙发育
9~14
1.4~1.7
0.6~0.7
砾岩
胶结较差，以砂为主
5~8
1.2~1.4
0.5~0.6
胶结较好，以砾石为主
9~12
1.4~1.6
0.6~0.7
白云岩、大理岩
较破碎，裂隙频率大于4条/m
5~8
1.2~1.4
0.5~0.6
完整，原岩
9~12
1.4~1.6
0.6~0.7
石灰岩
中薄层，含泥质，裂隙较发育
6~8
1.3~1.4
0.5~0.6
厚层，含硅质，致密状
9~15
1.4~1.6
0.6~0.7
花岗岩
风化严重，裂隙频率大于5条/m
4~6
1.1~1.3
0.4~0.6
轻风化，伟晶结构，节理裂隙不甚发育
7~12
1.3~1.6
0.6~0.7
未风化，完整，细粒结构，致密
12~20
1.6~1.8
0.7~0.8
片麻岩
片理，节理裂隙发育
5~8
1.2~1.4
0.5~0.7
完整，坚固致密
8~14
1.4~1.7
0.7~0.8
正长岩、闪长岩
较风化，整体性差
8~12
1.3~1.5
0.5~0.7
未风化，完整致密
12~18
1.6~1.8
0.7~0.8
风化，裂隙频率大于5条/m
5~7
1.1~1.3
0.5~0.6
石英岩
较完整
8~14
1.4~1.6
0.6~0.7
完整
14~20
1.6~2.0
0.7~0.8
安山岩、玄武岩
裂隙、节理较发育
7~12
1.3~1.5
0.6~0.7
完整，致密
12~20
1.6~2.0
0.7~0.8
3.6爆破漏斗计算
3.6.1压缩圈半径
由图1可知，
为压缩圈半径。
按式
计算。
式中：
q——条形装药单位长度药包重量，t/m；q=Q/l′，l′是条形药包总长度，l′=l－10.75m=34m；
Δ——装药密度，t/m3，取1.0t/m3；
μ——岩土压缩系数，按表3选取10。
m。
图1抛体、坍塌体与爆落体
表3岩土的压缩系数
岩土性质
黄土
松散岩土
软岩
硬岩
普氏系数f
0.5~0.5
0.8~2.0
3~5
>6
岩土压缩系数μ
200~150
50
20
10
3.6.2爆破漏斗作用半径
R为下破裂半径，R'为上破裂半径：
式中：
β——岩土破坏系数，取
（土壤），或者
（岩石），θ为地形坡面角（°）。
代入数值：
θ=50，n=1.5，W=28，得
R=50m，
=78m
3.6.3可见漏斗深度
由于是单层药包，故采用教材公式（7-25），即h=（0.39+0.27n）W。
代入数值，得h=（0.39+0.27*1.5）*28=22.2m。
3.6.4爆破方量计算
首先计算剖面面积。
通过CAD画图，可直接在剖面上计算出爆破漏斗面积S（实方），爆破漏斗内堆积面积S'2（松方），则抛出岩体的面积为：
（实方）
（松方）
式中：
η——岩石松散系数，按教材表5-2选取。
由于是坚硬岩石，故可取η=1.5。
由CAD量得，对于加12剖面，
=1643.46
，
=460.57
，
=2004.52
；
对于A5剖面，
=1635.81
，
=466.86
，
=1986.85
。
两个剖面之间的方量按面积法计算：
式中：
Si，Sj——两个剖面的面积；
lij——两个剖面之间的距离。
按公式分别计算出爆破方量和抛掷方量（实方和松方）。
V=60010.58
，
=73078.43
。
4.装药、填塞与起爆网络
4.1药室与导硐设计
4.1.1药室的容积
药室容积的大小与药室装药量、支护情况和装药密度有关。
药室容积按下式计算：
式中：
Δ——装药密度，
；
Kv——药室扩大系数，药室不支护和袋装炸药时，Kv=1.2~1.3；有支护和袋装炸药时，Kv=1.4。
代入数据得V=133.42
，药室长度为34m，面积为3.92，若高为2，则宽为1.96。
4.1.2药室形状
条形药室一般设计成直线形或折线形的巷道，断面与导硐断面相同。
药室断面取2m*1.96m。
长度34m。
4.1.3导硐设计
导硐分为平硐、小井两类。
一般选用平硐，因为平硐便于通风、排水、运输，施工进度快。
平硐断面取1.5m*1m导硐布置须遵循以下原则：
（1）导硐布置应便于施工和作业安全，平硐或小井井口应布置在较稳固的岩层中，并尽量减少掘进工作量；硐口正前方无重要建筑结构设施。
多层导硐布置时，上下硐口应尽量错开布置，以避免上下导硐施工时相互干扰。
（2）为了提高爆破效果，药室与平硐或小井之间须用横巷相联，横巷与平硐或小井垂直。
与平硐相联的横巷长度不小于5m，与小井相联的横巷长度不小于3m。
（3）导硐的断面根据岩石的稳固性，工程量大小及施工方法来确定。
平硐设计开挖断面不宜小于1.5m×0.8m；
（4）为了便于通风和运输，导硐不宜过长。
一般情况下，平硐长度不超过200m，小井深度不超过15m，横巷长度不超过20m平硐长度选择15m；
（5）平硐应有一定的坡度，一般按5‰设计，便于排水和出渣。
小井井下应设积水坑，药室中的地下水应沿横巷自流到井底的积水坑内。
4.1.4装药设计
使用1号铵油炸药炸药，应采取防潮防水措施。
共装药95.3t，
顶板和岩壁有淋水时，在药室内应设防水棚，使淋水从四周流向底板。
药室底板用木料垫起，涌水从排水沟中自流排出。
起爆体外壳宜用木箱或硬纸箱制成，其内装满经选择的优质炸药。
起爆体木箱正面应预留出线孔，从出线孔引出的雷管联接线、导爆索等须在木箱内壁固定，避免施工时拉动起爆雷管和导爆索。
加工起爆体使用的雷管应逐个挑选。
装入起爆体内的电雷管脚线长度为20~30cm，置于起爆体内的电雷管与联接线接头，应严密包扎，不应有药粉进入接头中，接头不应在搬运和联线时承受拉力。
起爆雷管应与导爆索结、导线联接头紧密捆绑，且固定在木箱中央。
起爆体包装还应有防潮防水措施。
起爆体加工完后应重新测量电阻值。
加工好的起爆体上应标明药包编号、雷管段别和电雷管起爆体装配电阻值。
4.1.5填塞设计
填塞工作开始前，应在平硐附近备足填塞材料，填塞材料选用开挖导硐和药室排出的碎石，或外挖碎块砂石土。
填塞长度为（W1+W2）/6~（W1+W2）/4，选取长度为10.75m。
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。
4.2起爆网路设计
4.2.1起爆网路选择
硐室爆破应采用复式起爆网路。
一般以电爆网路和导爆索起爆网路或电爆网路与导爆管起爆网路配合使用。
工程实践表明，电力起爆系统可以在起爆前的每一个阶段检测网路参数，确定起爆网路是否正常可靠，万一发现网路参数不正常时，也较容易通过对各支路的检查找出原因并加以处理。
4.2.2起爆网路设计
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。
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。
采用导爆管起爆网路时，每个起爆体的雷管数不应少于4发。
起爆网路联接时应复核雷管段别。
联接网路人员应持起爆网路图，按从后爆到先爆、先里后外的顺序联接；所有导爆管雷管与接力雷管，在接点部位应有明显段别标志；接头用胶布包紧，并不少于三层，然后再用力扎紧。
采用导爆管和导爆索混合起爆网路时，宜用双股导爆索联成环形起爆网路，导爆管与导爆索宜采用单股垂直联接。
靠近接点的导爆索应用土袋或细砂袋隔开，接点与导爆索隔开距离不应小于20cm，搭接点应有段别标志。
导爆管起爆网路应用电雷管或导爆管雷管引爆；只有在爆破工作领导人下达准备起爆命令后，方准许向主起爆线上联接起爆雷管。
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。
4.2.3起爆网路的保护措施
硐内起爆网路铺设时，应将网路挂在硐壁侧上方，避免装药充填时损坏电线，造成拒爆。
4.2.4起爆站
爆破主抛方向为东侧方向，起爆站拟改在北侧240米的山头上，可确保安全，并有利瞭望和通讯联络。
5.安全距离计算
5.1爆破地震安全距离
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。
5.1.1爆破震动强度与安全判据
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。
国内外实测结果表明，爆破振动速度与装药量、观测点到爆源的距离、岩土性质、地形条件和爆破方法等因素有关。
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