岩土爆破设计题与案例分析试题参考答案.doc

岩土爆破设计与案例分析试题参考答案0第一部分 设计题参考答案（内部资料，个人见解，错误难免，仅供参考，灵活使用）设计 1：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 6.5m 高约 7.5m爆区周围环境复杂，山坡脚距湖 1.5m，距开挖 1m 处有围墙，距开挖前 4m 为石碑和凉亭，属国家重点文物施工中要控制飞石，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：(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） 、装药结构、填塞长度；（3）起爆网络设计（只说明孔内、空间、排间雷管段位即可，包含预裂孔）（4）安全防护措施总体方案：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=1.5m1）由于是浅孔爆破，所以选择炮孔直径为 40mm假设岩性为中硬岩，单位炸药消耗量 q 可取 0.35 kg/m3由公式 导出 ，爆区岩性属中硬岩，K 和 α 分别取 200 和)(3maxRQKV3axVR1.65，R=40m，国家重点文物允许质点振动速度取 v=0.3cm/s。

将已知数据代入公式，计算得 Qmax=0.5kg为了控制爆破振动，确定单孔装药量 Q=0.45kg50 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 ： ）（ 班钻 e-1p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） ；p 1=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：scKV/n挖式中，V 挖 ——挖掘机生产率， m3/h；15V——铲斗容积，m 3，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：TB挖式中，V B挖掘机台班实际生产能力，m 3/(台· 班)；V 挖 挖掘机技术生产能力，m 3/h；T班工作时间，h，取值为 8；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，V b=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：（1）32kQmNBby式中 N——自卸汽车需求台数，台；Qy——露天矿年运输量， t/a，Q y=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，N B=2；m——矿山工作日总数， d；m=300d ；k2——自卸汽车不均衡系数，k 2=1.1-1.15；取 1.1；k3——自卸汽车的出车率；取 0.75QB 用下式计算：（2）160tqT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 0.7516t——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：Q B=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/cm 3,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/m 3;（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 ms4）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；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17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：R F=87.5m12m2，岩石坚固性系数 f=7-20 时，炮孔深度19L=1.5-2.2m本题中 S=12.16m2，f=14，所以选择炮孔深度为 2.1m 是合理的在已知巷道断面面积和岩石坚固性系数的前提下，可以用下述公式计算出合理的炮孔数目：个实际共布置 41 个炮孔，与计算值接近，所以布置416.3.. 232fsN41 个是合理的案例 3：为了有效降低爆破振动效应、防止飞石滚石和确保爆破块度均匀，取得满意的爆破效果，还可以采取以下措施：（1）控制爆破规模。

在满足生产需要的基础上，尽量缩小每次爆破规模，减小爆破振动2）控制最大同段药量爆破振动的强度与最大同段药量成正比，所以通过采用逐孔起爆，甚至是单孔起爆，可以有效地减少最大同段药量，达到降低爆破振动的目的3）优化爆破参数可能通过减小爆破参数（缩小直径，减小孔网参数） ，改善爆破效果，避免大块的产生同时，可以降低同段药量，达到降低爆破振动的目的，并控制飞石的产生4）起爆网路采用逐孔起爆技术或单孔起爆，控制最大同段药量和抛掷方向，控制飞石和爆破振动的强度5）炮孔填塞采用大密度物质作为炮孔的填塞物，减小填塞长度，提高装药高度，降低炮孔口部位产生大块的几率6）间隔装药适当地采用间隔装药结构，使炸药在炮孔中分布得更均匀，改善爆破质量，降低大块率，减小爆破振动7）工作线的布置方向通常爆区的抵抗线方向产生的个别飞石最远，所以抵抗线方向应朝向正西，以减少飞石滚石对周围环境和建筑物的影响8）安全防护在开挖区和保护对象之间采用预裂爆破，事先形成预裂缝，从而可以大大降低主爆区爆破时对保护对象的振动影响案例 4：采用以下方法可以控制块度级配和降低粉矿率：（1）装药结构采用空气间隔装药，可以降低炮孔中炸药爆炸时在孔壁上产生的峰值压力，减小压缩圈半径，降低粉矿率。

2）线装药密度通过采用不耦合装药结构，适当减小线装药密度，降低孔壁峰值压力，同样可以降低粉矿率20（3）单位炸药消耗量适当地减小单位炸药消耗量，可以增大爆破后岩块的块度，减少粉矿率4）炸药爆速采用低爆速的炸药，同样可以降低孔壁上的峰值压力，减小粉矿的产出率，增加块石的产出率5）抵抗线和孔间距为了增大矿石的块度，可以通过增大抵抗线和孔间距，达到弱松动爆破的效果，从而增加块石的产出率以上的措施应综合考虑，统一实施，以达到生产对块度的要求，同时又要考虑施工的方便性和生产成本案例 5：（参见 220-221 页）在实际爆破工程设计与施工中，通过以下几个方面体现精细爆破理念：（1）定量化的爆破设计包括：爆破设计理论和方法；爆破效果的预测；爆破负面效应的预测预报2）精心施工包括：精确地测量放样与钻孔定位；基于现场爆破条件的反馈设计与施工优化；精心的装药、填塞、联网和起爆作业等3）精细化管理包括两个方面，一是实时监控，二是科学管理实时监控包括：爆破块度和堆积范围的快速量测；爆破影响深度的及时检测；爆破振动、冲击波、噪声和粉尘的跟踪监测与信息反馈；炸药与起爆器材性能参数的检测；爆破监控信息的及时反馈等。

科学管理的内容包括：建立考虑爆破工程类型、规模、重要性、影响程度和工程复杂程度等因素的爆破工程分级管理办法；爆破工程设计与施工的方案审查与监理制度；爆破技术人员的分类管理与培训体系；爆破作业与爆破安全的管理与奖惩制度等案例 6：（1）控制全耦合装药长度的方法：首先确定全耦合装药长度通常底部全耦合装药段的长度不小于 1.3 倍底盘抵抗线，即 1.3×4=5.2m，选取为 6m其次根据炮孔直径、装药密度、装药长度计算出装药量第三采用散装炸药第四在装药过程中控制装药量，并实时测量药高，控制全耦合装药长度2）上部装药量减半，对爆破效果影响如下：在炮孔不同深度对应部位的岩体受到的约束是不一样的在底盘抵抗线附近，岩体受到的夹制作用最大，阻力也高，所以应加大装药量，通常采用全耦合装药而在中上部的岩体，由于台阶坡面的存在，提供了自由面，岩体受到的阻力较小，所以需要的炸药能量较低，因此应降低装药量，避免爆破后，该部位的岩块过分粉21碎和过分前抛适当减少中上部装药量，可以降低炸药爆炸时炮孔中的峰值压力，降低对岩块的破碎和推移作用，使岩块的移动速度与底部岩块的移动速度基本一致，块度破碎更均匀3）为了达到同样的效果，可以采取以下措施：一是选择低威力炸药，即选择爆速低、密度小的炸药，降低炸药爆炸时的威力。

二是减小炸药装填密度，在炸药威力一定的情况下，减小装药密度，同样可以降低炮孔中峰值压力，达到同样的爆破效果三是采用空气间隔装药和全长不耦合装药根据破碎岩体所的装药量，确定空气间隔装药的间隔长度，或是确定不耦合装药的不耦合系数，分别采用空气间隔装药和不耦合装药，都可以达到降低炮孔孔壁峰值压力的目的，从而减小单孔装药量，确保爆破质量案例 7：本设计中存在的不中之处有以下几点：一是孔网参数过小：采用直径 150mm 钻机，孔距为2.3m，排距 2.0m，爆破对象是砂岩，属于中硬及以下岩体，孔网参数明显太小二是炸药单耗过高：对于中硬岩体，进行露天浅孔爆破时，单位炸药消耗量应控制在 0.4kg/m3 为宜，而该设计选为 1.2kg/m3，高出太多三是单孔装药量高：对于孔深从 0.6m 到 5.6m 的炮孔，平均每孔装药 22.7t/1436=15.8kg，炸药单耗又高，所以单孔装药量也高，致使爆破地震效应等有。