露天钻孔爆破 课程教案

第八章 露天工程爆破,一、概述（定义、分类） 二、露天深孔台阶爆破1 台阶要素、2 钻孔形式、3布孔方式、4露天深孔爆破参数、5 爆破施工工艺 三、工程实例1 泰安市东岳大街西段改扩建2 宁波大榭岛环岛公路 四、作业露天深孔台阶爆破设计说明书,一、概述定义、分类,台阶爆破定义：也称梯段爆破。通常在一个是先修好的台阶上进行，每个台阶有水平和倾斜两个自由面，在水平面上进行爆破作业、爆破试验是朝着倾斜自由面的方向崩落，形成新的自由面的一种爆破形式。 台阶爆破分类：深孔台阶爆破：孔径大于50mm，孔深大于5m的台阶爆破；浅孔台阶爆破：孔径小于50mm，孔深不超过5m的台阶爆破。,二、露天深孔台阶爆破,1 台阶要素： H为台阶高度； h 为超深； W1为前排钻孔的底盘抵抗线；l为钻孔深度； l1为装药长度；l2为堵塞长度； b为排距；a 为台阶坡面角；W为炮孔的最小抵抗线； B为台阶上眉线至前排孔口的距离 。 为达到良好的爆破效果，必须正确确定上述各项台阶要素。,炸药,2 钻孔形式,深孔爆破钻孔形式一般分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种：a垂直深孔； b倾斜深孔,2 钻孔形式垂直深孔与倾斜深孔比较,3布孔方式,布孔方式有单排布孔及多排布孔两种。多排布孔又分方型、矩形及三角形（或称梅花形）三种。 从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想，所以许多矿山多采用三角形布孔，而方形或矩形布孔多用于挖沟爆破。 目前为了增加一次爆破量广泛推广大区多排孔微差爆破技术，不仅可以改善爆破质量而且可以增大爆破规模以满足大规模开挖的需要。,3布孔方式,a单排布孔； b方型布孔； c矩形布孔； d三角形布孔,4 露天深孔爆破参数,露天深孔爆破参数包括孔径、孔深、超深、底盘抵抗线、孔距、排距、堵塞长度、单位炸药消耗量和每孔装药量等。 1）孔径孔径主要取决于钻机类型、台阶高度和岩石性质。当采用潜孔钻机时，孔径通常为100200mm，牙轮钻机或钢绳冲击式钻机，孔径为250310mm，也有达500mm 的大直径钻孔。一般来说钻机选型确定后，其钻孔直径已固定下来，国内采用的深孔孔径有80、100、150、170、200、250、310mm 几种。,2）台阶高度、超深、孔深,(1)台阶高度主要考虑为钻孔、爆破和铲装创造安全和高效率的作业条件，一般按铲装设备选型和矿岩开挖技术条件来确定。多采用1012m 的台阶高度，也有采用1520m的高台阶。有人认为经济的台阶高度为1218m。 (2)超深：根据实践经验，超深可按下式确定：式中：W底为底盘抵抗线，m。,2）炮孔超深、孔深,超深讨论：a)当岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值，如果采用组合装药，底部使用高威力炸药时可以适当降低超深。b)国内也有的矿山按孔径的倍数确定超深值，一般取812 倍。c)矿山的超深值一般波动在0.53.6m 之间。d)在某些情况下，如底盘有天然分离面或底盘岩石需要保护，则可不留超深或留下一定厚度的保护层。 (3)孔深由台阶高度和超深相加确定。,3）底盘抵抗线,底盘抵抗线是影响露天爆破效果的一个重要参数。 过大的底盘抵抗线会造成根底多、大块率高、后冲作用大；过小则不仅浪费炸药、增大钻孔工作量而且岩块易抛散和产生飞石危害。 底盘抵抗线的大小同炸药威力、岩石爆破性、岩石破碎要求以及钻孔直径、台阶高度和坡面角等因素有关，这些因素及其互相影响程度的复杂性，很难用一个数学公式表示。在设计中可以用类似条件下的经验公式来计算，然后在实践中不断加以调整，以达到最佳效果。,底盘抵抗线计算公式,（1）根据钻孔作业的安全条件 式中：w1为底盘抵抗线，m；H为台阶高度，m；a为台阶坡面角，一般为600750；B为从钻孔中心至坡顶线的安全距离，对大型钻孔B>2.53.0m （2）按台阶高度 （3）按炮孔装药量应等于爆破的岩石体积所需药量的原理导H.H.迈利尼科夫公式近似得式中： d为钻孔直径，dm； 为装药密度，g/ml；为深孔装药系数。,底盘抵抗线计算公式,（4）按炮孔孔径倍数确定底盘抵抗线我国露天矿山深孔爆破的底盘抵抗线一般为孔径的2050 倍。 采用清碴和压碴爆破的W1/D 比值如下,4）孔距与排距,孔距a 是指同一排深孔中相邻两钻孔中心线间的距离。孔距按下式求得：a=mW1密集系数m值通常大于1.0，在宽孔距爆破中则为34 或更大。但是第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，应选用较小的密集系数，以克服底盘的阻力。,4）孔距与排距,排距指多排孔爆破时，相邻两排钻孔间的距离，即是第一排孔以后各排孔的底盘抵抗线值。因此确定排距的方法应按确定最小抵抗线的原则考虑，在采用正三角形布孔时，排距与孔距的关系为b=a*sin600 多排孔爆破时，孔距与排距是一个相关的参数。因为在炸药性能一定时对各种矿岩有一个合理的炸药单耗，因此在给定的孔径条件下每个孔有一个适宜的负担面积S，即：或,5）堵塞长度,确定合理的堵塞长度和保证堵塞质量，对改善爆破效果和提高炸药能量利用率具有重要作用。合理的堵塞长度应能降低爆炸气体能量损失和尽可能增加钻孔装药量。 堵塞长度过长将会降低延米爆破量，增加钻孔费用，并造成台阶上部岩石破碎不佳；堵塞长度过短，则炸药能量损失大，将产生较强的空气冲击波、噪声和个别飞石的危害，并影响钻孔下部破碎效果。 一般堵塞长度不小于底盘抵抗线的0.75 倍，或取2040 倍孔径，最好不小于20 倍孔径。 安全规程中规定禁止无堵塞爆破。,6）单位炸药消耗量,影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的爆破性、炸药种类、自由面条件、起爆方式和块度要求等，因此，选取合理的单位炸药消耗量! 值往往需要通过试验或长期生产实践来验证。 冶金矿山的单耗一般在0.10.35kg/t 之间。 也可以按下表选取单位炸药消耗量。,7）每孔装药量,单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量按下式计算：多排孔爆破时，从第二排孔起，以后各排孔的每孔装药量按下式计算：式中：k为考虑受前面各排孔的矿岩阻力作用的增加系数，一般取1.11.2；,5 爆破施工工艺,施工工艺包括：钻孔、装药、堵塞、敷设网路与起爆。 1）钻孔：严格按设计孔位、深度、倾角钻孔。钻孔结束后及时将岩粉吹干净，并封好孔。钻孔误差不大于孔深的1%。 2）装药：装药前的准备：炮眼装药前应认真做好准备工作。首先要对炮眼参数进行检查验收，测量炮眼位置、炮眼深度是否符合设计要求。然后对钻好的炮眼进行清碴和排水。,5 爆破施工工艺,3）装药：装药时一定要严格按照预先计算好的每个炮眼装药量装填。在干燥的炮眼内装药时，可将药卷的包皮用小刀划开少许裂缝，装入炮眼后，在放入起爆药包之前，用木制炮棍压紧、以增加炮眼的装药密度。在有水或潮湿的炮眼中，不能采用这种装药方法，以免破裂的药包受潮。水很大时，应采取防水措施或改用能防水的炸药。在装药过程中，当炮眼内放入起爆药包后，不可用猛力去捣实起爆药包，,5 爆破施工,4）堵塞炮眼装药后眼口未装药部分应该用堵塞物进行堵塞。良好的堵塞可以提高炸药的爆轰性能，使炮眼内的炸药反应完全而产生较高的爆轰压力，还能阻止爆轰气体产物过早地从炮眼口冲出，提高爆炸能量的利用率。 常用的堵塞材料有砂子、粘土、岩粉、尾矿砂等。 小直径炮眼则常用炮泥堵塞。炮泥是用砂子和粘土混合配制而成的，其重量比为3：1再加上20%的水。混合均匀后再揉成直径稍小于炮眼直径的炮泥段。,5 爆破施工工艺,5）敷设网路与起爆：采用电、非点起爆网路、或复式起爆网路，保证网路的可靠性。,作业露天深孔台阶爆破设计说明书,主要内容包括： 一、工程概况 二、台阶爆破设计方案 三、爆破参数的设计 四、起爆网路设计 五、钻孔设备、爆破器材的选择 六、爆破作业安全技术措施（内容）,范例工程概况,福州铁路分局沙县采石场是鹰厦，外福，横南，京九，梅坎等铁路碎石道碴的主要 供应基地。采石场所开采的岩石属白垩系上统塞下组(K2Z)，主要以晶屑熔结凝灰岩和复成份角砾凝灰岩和火山角砾岩为主，具有块状构造，斑状结构。下方有次火山岩脉侵入，上部有少量第四系残积土土层厚度08m；岩石裂隙较为发育，整体上呈北东走向，倾向130°，倾角70°80°，各个结构面之间相互牵制，岩体相对稳定。 矿区北边是京福高速公路；矿区南边有矿山自有的铁路专用线，铁路的南面是沙县化肥厂；矿区东北方向有沙县林业汽车保修厂。 由于露天开采，产生较多的粉尘、噪声、对周围的地区产生一定的不良影响，特别是爆破产生的飞石，易发生伤人伤物事故；同时，由于高速公路以及铁路的存在，爆破产生的震动效应也不可忽略。,设计参数校核： 1单孔装药量Q孔(kg/孔)Q孔=V炮 式中： V炮为炮孔装药部分体积，m3； V炮=l1d2/4l1为炮孔装药长度，m；d为炮孔直径，m；为炸药密度，kg/m3； =1.0g/c m3 =103 kg/m3 2炸药单耗q（ kg/m3 ）q= Q / V 式中： Q为总装药量，kg；V为爆破岩石总体积，m3；,范例开采台阶设计,根据采石场的岩石处于陡斜山坡上，为山坡露天开采，境界范围内开采最高标高为+2816m，最低开采水平标高设计为+125m，落差为1556m。因此，从+270m水平依次划分为13个台阶至+130m水平，从+270m台阶工作面开始，当一个工作面完成以后，再开采下一个水平。 根据现场实际情况，取台阶为10-15m。,设计施工实例 泰安市东岳大街西段改扩建工程爆破设计,一、工程概况 东岳大街西段改扩建工程第一合同段爆破开挖工程作业环境十分复杂。由于各施工段地形不同，周围环境也不一，有的爆破点离民房最近处仅有3米。该段石质一般，主要岩石为弱风化花岗岩，上覆薄层表土，最大开挖深度约8.5米，边坡成形要求自由面良好。 二、爆破方案 根据施工路段特征、开挖深度及工期要求，考虑到爆破工点离周围设施很近，为保证周围设施和生命财产安全，应严格限制用药量，减少爆破震动，宜采用潜孔钻和7655型手持风钻钻孔的台阶松动爆破方式，以保证施工安全和满足路基填方用碴量的需要。,三、爆破参数,31孔径决定炮孔直径有三个方面：设备能力、爆破深度及与最近建筑物的距离。在此根据设备情况，实际取和89mm。 32炮眼长度 考虑炮眼超深和开挖深度，选用L=29m。 33堵塞长度 通常需充填的炮泥长度lc=（0.51）W，在此取0.6W和1.0W。,34抵抗线,炮眼深度与抵抗线有直接关系。 炮眼深，抵抗大。根据梁的弯曲破裂理论研究表明，孔深与抵抗线的最优比值为3:1，即为达到最大破碎和最小超挖工作面高度应是3倍抵抗线大小。为提高爆破效果，改善破碎质量，保证周围设施安全，满足填方路段用碴块度要求，结合类似工程，取W=1.2m和W=2.7m。 35孔间距 对单排即发爆破，孔距常为抵抗线的1.8倍；延期爆破时，孔距近似为11.4。采用宽孔距小抵抗线爆破技术，孔距为：a=1.5m和a=3.0m。,36炸药单耗q与装药量Q,根据岩石坚硬程度，取炸药单耗q=0.30.5kg/m3，各孔装药量根据孔网参数来定。 四、起爆网路设计为避免飞石和爆破震动，主要采用非电起爆网路,导爆管簇式并联，由电雷管串联，组成延期起爆网路。,第四节 边坡控制爆破,一、概述 二、预裂爆破,一、概述,光稳控制爆破是指爆破后原岩体的切割面（或爆裂面）具有一定的平整度以及能保持原岩体本身稳定性的一种控制爆破方法。 该类爆破技术在露天矿永久边坡、铁路与公路的路堑及边坡爆破，以及井下巷道与峒室等爆破工程中，有着重要的推广使用价值。目前，国内外普遍使用的光面、预裂和缓冲爆破等，均属于光稳控制爆破。,二、预裂爆破,预裂爆破早在50 年代初已在世界许多国家和地区的洞、堑开挖工程中得到了广泛的应用。 1 定义：预裂爆破是在主爆区爆破之前，沿开挖边界钻一排密集炮孔，装入小直径药包，先爆破出所希望获得的最后轮廓的裂缝。其起爆可采用瞬发电力起爆或没有时差或时差极小的导爆线起爆。这种裂隙一旦形成后，便在某种程度上保护着周围岩体在主体爆破时不受基岩振动的作用。,