爆破设计与施工

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1、例题 1：浅孔台阶爆破与浅孔预裂爆破设计样题（试题库 P90，4.1）样题题目：某风景区改建工程中需要对一处山坡进行开挖，待开挖的山坡长 22m，宽6.5 m,高约7.5m。爆区周围环境复杂，山坡脚距湖1.5m,距开挖区 1m 处有围墙，距开挖区 4m 为石碑和凉亭，属于国家重点文物，是重点保护目 标。施工中要控制飞石，飞石避免落入湖中，还要控制爆破产生的振动强度。要 求采用浅孔分层台阶爆破，开挖边线采用预裂爆破。设计要求内容如下：（1）孔距、排距、孔深、超深、单孔装药量、装药结构、填塞长度。（2）请给出预裂爆破设计：孔径、孔间距、孔深、线密度，单孔药量（可 不计导爆索药量）、药装结构、（沿孔

2、深的装药量分布）、填塞长度。（3）起爆网路设计（只说明孔内、孔间、排间雷管段位即可，包含预裂孔）。（4）安全防护措施。（5）设计提示：炮孔直径40mm、单孔药量不大于0.5kg，单位炸药消耗量 按 0.35kg/m3 计算。样题爆破设计步骤：一、爆破方案选择：根据景区改建工程山坡开挖的环境条件、开挖范围、爆 破设计提示的要求，对山坡开挖采用浅孔分层台阶爆破，开挖边线采用预裂爆破。二、根据周围建筑物的分布，设计钻孔抵抗线方向必须背向保护建筑物。若 自然地形条件不符合背向条件时，应先开创自由面。三、浅孔台阶爆破设计1、台阶高度选择：根据开挖高度 7.5 米，拟定用 5 个台阶循环开挖，台阶 高度

3、H=1.5 米；由上而下进行施工作业；2、炮孔直径 40mm；3、根据提示的单孔药量小于0.5kg，单耗0.35kg/m3的条件，确定孔间距a、 排间距b、前排抵抗线w的取值；孔网参数的选择：孔距： a=1.1 米；排距： b=0.8 米4、前排最小抵抗线的确定： 由于爆破环境非常复杂，为防止爆破飞石，故 前排炮孔的最小抵抗线选择不宜过大。若山坡自然坡度大于 65 度时，炮孔布置 应采用斜孔，倾斜度尽量与坡面一致。若山坡自然坡度小于 65 度时，则前两排 的炮孔布置应采用逐步加大钻孔倾斜度的过度方法，减小前排最小抵抗线的取 值。 设计取值： W= （0.41.0） H = 0.8 米5、钻孔超

4、深。为克服钻孔底部的夹制作用，保持自上而下循环开采台阶的 开采高度不变，钻孔超深： h =（0.100.15） H = 0.15 米式中：h-钻孔超深，m； H-台阶高度，m。6、钻孔孔深。 L = h + H = 0.15 + 1.5 = 1.65 米7、单孔药量计算前排：Q = q (a w H ) = 0.462kg后排： Q = q( a b H)= 0.462kg8、装药结构。装药结构共四种：连续装药、分层装药、孔底气垫装药、混 合装药。本次采用钻孔分层装药结构。 孔内按两层进行装药。 钻孔底部装药 262 克，中上部装药 200 克 ，中间采用空气间隔，间隔段长 25 厘米，上下药

5、 包用导爆索连接，在上部装药段设置孔内起爆雷管。9、填塞长度。钻孔装药长度L1 : 462克/150克卷=3.08卷，3.08卷X20 厘米卷长+25 厘米间隔段= 87 厘米=0.87 米填塞长度：L 2 = L - L1 = 1.65 0.87= 0.78 米填塞长度满足：L2 = (1/3 -2/5) L 基本要求。式中：L 孔深，米；L1-装药长度，米；L 2-填塞长度，米。四、边坡预裂爆破设计预裂爆破的实施有两种方法：与主爆区孔一起微差起爆、预裂先行法。本次 设计根据一次起爆药量的限定，采用预裂孔与主爆区孔一起微差起爆的方法。首 先沿山体设计边坡线布置预裂钻孔，钻孔倾斜度与边坡设计一

6、致。1 、炮孔孔径： d = 40 mm2、钻孔深度与浅孔相同： L=h+H=1.65m。3、炮孔间距：a = (710)d,，取：a = 10 d = 0.4m式中： d - 预裂孔孔径， m。4、线装药密度计算(采用长科院计算式)：Q线=0.034压63血67式中：R压岩石极限抗压强度，MPa。根据设计要求提示的单耗0.35kg/m3，判断属于软弱岩石类型，抗压强度50 MPa,计算取值R压=10 MPa。 将设计参数代入经验公式后：Q 线=0.034(10心(0.04 E = 0.02kg/m5、堵塞长度。采用 L2=(8-10)d = 10d = 0.40 米。6、单孔装药量。钻孔装药

7、长度： L1 = L - L 2 =1.65 - 0.4 = 1.25单孔装药:Q= Q 线 X 1.25=0.02 X 1.25 = 0.25kg = 250g7、装药结构。在预裂孔的装药结构方面，为克服孔底夹制作用、保证预裂 缝的效果，本次预裂孔的装药结构采用：孔底部位加强装药、孔中部一般药柱， 孔上部用减弱药柱。孔内装 32 mm 药柱；将 250 克药柱等分成数节，用导爆索 将其串联，串联时孔底部多装药用加强药柱，孔中部用一般药柱，孔上部用减弱 药柱。在上部药卷中安放孔内起爆雷管，然后将其放在孔中，孔口用细棍稳固， 在药卷上部用纸隔堵后进行填塞。8、预裂爆破的缓冲孔布设1) 布设原则：

8、在开挖山坡边界部位进行欲裂爆破时，应在主爆孔与预裂孔 之间设置1- 2排的缓冲孔。2) 缓冲孔的布设：本次设计因均为浅孔，孔深仅1.65米，故在主炮区孔与 预裂孔之间设置1排缓冲孔。3) 缓冲孔的孔网参数：缓冲孔的孔、排间距相应为主爆区孔的1/2-2/3,即:孔距：a 缓=(1/2 -2/3) a = 0.5a = 0.5 X 1.1 = 0.55m排距：b 缓=(1/2 -2/3) b =0.5b=0.5 X 0.8=0.4m(如下图所示)爆区炮孔布置示意图4) 缓冲孔的装药量。缓冲孔的装药量为主炮孔的35 - 40%，即：Q 缓=(35 40%) Q = 0.4 X 0.462 = 0.1

9、85 = 185g。9、爆破网路设计。根据提示：起爆网路设计(只说明孔内、孔间、排间雷 管段位即可，包含预裂孔)。单孔药量小于0.5公斤。网路设计采用非电导爆管 网路系统；(1) 浅孔台阶爆破网路敷设方式采用孔内延时、孔外微差、单孔单响、排 间微差传递的方法进行。孔内延时段别采用MS10 (380ms30)；孔间微差段别采用MS3 (50ms土 10）；排间微差段别采用 MS5（110ms15）。 采用多排炮孔爆破时，一次爆破的排数不易过多；根据排间微差段别单排炮 孔的数量不易超过 8 个。缓冲孔与主爆孔一起起爆。缓冲孔为2 孔一响，孔内装 瞬发雷管，孔间传递为 50ms。（2）预裂爆破网路设

10、计预裂孔与主爆孔一起爆破时，预裂孔先于主爆孔起爆时差为110ms。预裂孔 为 2 孔一响，孔内装瞬发雷管，孔间传递为 50ms。鉴于爆区周围环境复杂，距开挖区4m为石碑和凉亭，属于国家重点文物， 在实际爆破工程中，爆破网路的设计必须考虑一下几点： 爆破网路设计的重点就是要控制最大单响药量，使其爆破产生的振动强度 满足保护建筑物的安全允许振动速度。 石碑和凉亭属于国家重点文物，它的安全允许振动速度是多少？ 根据保护建筑物距爆破地点的实际距离、单段最大一次起爆药量，进行爆 破振动速度计算。通过计算判断是否满足保护建筑物的安全允许振速。（3）安全允许振动速度计算公式：式中：V -质点垂直振动速度，c

11、m/s； Q -最大齐爆药量，kg； R -爆破 中心至被保护目标的距离，m； K -与地质因素有关的系数；a -与爆破条件有 关的衰减系数；计算振动速度值应满足W保护建筑物的安全允许振动速度值。（4）降振措施。当不满足安全允许振动速度时，应采取降低最大单响药量 或相应的减震措施。五、安全防护措施（1）除降低最大单响药量外，还可在靠近凉亭与石碑处开挖减震沟，降低 爆破振动影响。（2）.对石碑、凉亭采取加固措施。（3）爆破飞石防护措施： 爆破产生的飞石、顺坡滚落石块会对保护建筑设施造成破坏，还可能落入湖中，防护措施如下：保证填塞长度和填塞质量；对石碑和凉亭，在其朝向爆区方向上搭防护排架， 排架高

12、度超过被保护物高度；在湖边架设防护排架进行防护、遮挡。对爆区炮孔 口采用压盖竹排（或草垫）或多层沙土袋进行防护。必要时再在沙袋上面罩防护 网，确保爆区无飞石。例题2：深孔台阶爆破设计样题（P94, 4.10）样题题目：某采石场生产石料规模为 30 万立方米年，有效工作时间为 300d，每天二班制，岩石为石灰岩，岩石坚固性系数f=810，岩石松散系数为 1.5。选用潜孔钻机的钻进效率为30m /（台班）孔径100mm，逐孔起爆。设计要求：1、爆破方案：一次爆破规模、爆破岩石量、总药量、总孔数、 总延米数；装运机械和钻机机械的数量；工程进度安排；2、爆破参数：孔径、孔距、排距、孔深、超深、单位炸药

13、消耗量、单孔装 药量、装药长度、填塞长度；3、起爆网路设计；4、飞石安全距离；5、爆破振动影响分析。 设计提示：1、根据石料场的开采强度确定一次爆破规模、总药量。根据钻孔孔径确定总孔数、总延米数和采用的钻机和装运设备数量和工程进度；2、按照一次爆破规模设计相关爆破参数。样题爆破设计1. 工程量分析1. 1.日生产量。根据采石场生产石料规模为30万立方米/年，有效工作时 间为300d,日生产量为1000立方米/日（实方量）。1.2.台班生产量。每天二班制，台班生产量500立方米/台班。2. 爆破方案。爆破方案采用露天深孔台阶爆破设计。根据日均生产量，当 设定爆破施工循环按5天一周期（包括：钻孔、

14、爆破、出渣运输等）时，则：2.1 一次爆破规模、爆破岩石量：应为5天X 1000立方米/日= 5000m3。2.2总药量：根据提示的石灰岩坚固系数f=810，设计单耗取值按前表 取应为0.64 kg/m3，当每个循环爆破岩石5000m3时，所用总药量为3200kg。2.3总孔数、总延米：若深孔台阶高度取12m，当拟定钻孔的孔、排距为 3.5X3米时，每孔爆破岩石量为：3.5X3X12=126立方米；每个循环总孔数为 5000/ 126 = 40 个；总延米 40X12 = 480 米。2.4 工程循环进度安排：当施工循环为5天一周期时的进度安排为：钻孔 2天，装药起爆1天， 出渣2天。2.5

15、施工机械设备的配置（1）钻孔设备配置:选用潜孔钻机的钻进效率为30m /台班，孔径100mm； 钻孔爆方/台班为3.5X3X30= 315m3，当1台钻机钻孔施工为2天即4个台 班时，钻孔爆方为：315 X 4 = 1260m3。钻孔设备配置：5000 / 1260m3 = 4 台（2）挖掘机设备配置。设备选型：PC350450日立挖掘机。挖掘机台班铲 装能力（松方）：平均950 m3/台班。当1台挖掘机施工为2天即4个台班时为: 950X 4 = 3800m3。根据每个循环爆破实方5000m3，当虚方系数为1.5时，总 虚方为7500m3。挖掘机配置数量：7500 / 3800m3 = 2台

16、（3）运输车辆配备。设备选型：载重量20T东风自卸式汽车。台班运输 能力（松方）：130立方米/台班。1台2天4个台班运输的松方量为：130X4=520 立方米。运输车辆的配置数量：7500520= 15辆。3. 爆破设计参数孔径：100mm；孔距：3.5 米；排距：3 米；孔深：L = H + h = 12 +1 = 13.8 米；超深：h = （0.120.25） H= 0.15 H = 1.8米；单位炸药消耗量：0.64 公斤/立方米；单孔装药量计算公式按：Q = q a b H式中：q单位炸药消耗量，kg/m3； H孔深（或台阶高度），m； a孔距， m； b一 排距，m；经计算单孔装

17、药量：Q =0.64X12X3.5X3=80.64 kg装药长度：钻孔孔径为100mm，钻孔延米装药量为7.5公斤左右。故装药长 度为：80.64F7.5 =10.75 米填塞长度：L2=L- L1=13.8 - 10.75 = 3.05 米4. 起爆网路设计。深孔台阶爆破视作业面环境条件、爆破规模，一般采用孔内微差起爆方法。采用孔内微差网路时，一般孔外采用瞬发电雷管或非电雷管 集簇击爆的混合敷设方法，使其形成孔内微差、排间传递的网路设计形式。可采 用梯形、小斜线和排间直线形等多种起爆模式。孑L间微差t = 2550ms ；排间 传递 t 二 75110ms。本次例题网路设计采用非电导爆管网路

18、系统；一次爆破循环40个钻孔，将 其布置为3排（第一排14个，二、三排各13个）。根据设计要求逐孔起爆时， 网路设计应采用孔内延时、孔外微差的方法进行：（1）孔内延时采用MS14段（76055）孔间用MS2段（2510），排间用MS5段（11015 ）接力。（2）孑L、排延时效果：第一排14个逐孔微差传递时间为350ms ；第二排 13个逐孔微差传递时间为325ms；当第一个炮孔孔内延时760ms起爆时，孔外 网路已传过第三排（675ms）,故飞石不会破坏未爆网路。（3）孔内起爆体的设置。本次孔深12米，应在每孔的上、下部个各装置 1 个同段位导爆管雷（每孔两个起爆体），上部正向起爆雷管聚能穴

19、向下方，下 部反向起爆雷管聚能穴向上方。5. 飞石安全距离。飞石安全距离控制按爆破安全规程规定：深孔台阶 爆破个别飞石对人员的安全允许距离不小于200m，对于设备不小于100m；爆破 时安全警戒范围按不小于200m确定，故人员撤离到安全警戒范围之外安全的。6. 爆破振动影响分析。爆破振动速度计算公式：V=K （Ql/3/R）a式中：V振速，cm/s； Q最大单响允许的药量；R 安全距离, m；K,a与岩性相关系数，本工程岩体按普坚石考虑，取K=150,a=1.5。 爆破振动速度控制标准，根据周围保护建筑物距爆破点的实际距离确定。 例如：根据爆破振速计算公式，当逐孔爆破的最大单响药量为80 . 64公斤， 按爆破安全规程对一般砖混建筑物安全允许振速为 2.3 2.8cm/s 时，爆 破产生的振动影响分析如下表所示：通过上表计算可以看出：当逐孔爆破的最大单响药量为80 . 64公斤当时，附 近70米以外的砖混结构建筑物（安全允许振速为2.32.8 Cm/s ）、50米以外 的框架结构建筑物（安全允许振速为3.54.5 Cm/s ）是安全的。