1、全国工程爆破技术人员统一考试爆破设计与施工试题库设计题与案例分析题4.1.1风景区一、爆破方案的选定根据题干给出工程概况，采用浅孔分层台阶爆破方式进行开挖，开挖边线采用预裂爆破技术进行边坡爆破。二、爆破参数爆破参数是爆破方案的核心。科学确定爆破参数，是实现预期爆破效果，确保爆破平安，施工进度和节约本钱，提高经济效益的保证。在设计每个爆破参数时都必须从实际出发，以地质勘探资料利爆破理论为依据。并在施工时不断核实，使每个参数都科学合理。1、孔径和台阶高度孔径主要由钻孔设备的性能、台阶高度、岩石性质和爆破作业环境决定。对于浅孔台阶爆破，孔径r控制在4050nm较为理想，孔径太小爆破后的光面效果不好，
2、岩面外表不美观。孔径太大，那么爆破振动和飞石的平安控制难度加大。台阶高度不超过5m时，孔径采用小值。本工程充分考虑控制振动强度，和爆破飞石的危害，设计台阶高度为H=1500mm,孔径采用r=40mm.2、超深h和孔深L钻孔深度由台阶高度和超深决定,确定超深方法有很多,有按最小抵抗线确定的,也有按孔径大小确定的。经过屡次爆破作业和实践总结，超深大小可取台阶高度的10k15%计算，那么本工程取超深h=0.2m,钻孔深度L=L5+0.2=1.7限这种方法计算简单科学合理，实际爆破开挖的效果较好。另外在山坡角钻孔深度缺乏1.7m时，那么根据施工要求降低钻孔深度。按照相关参数及单耗计算装药量。3、最小抵
3、抗线W最小抵抗线是一个对爆破效果和爆破平安影响较大的参数。确定了最小抵抗线的大小，就可根据炸药威力，岩石性质，岩石的破碎程度，炮孔直径，台阶高度和坡面角等因素进行装药计算。本控制爆破工程的最小抵线按照公式W=(0.1.0)H,取W=O.8L0m,取W=O.8m相应的炮孔密集系数为1.2。4、炮孔间距a和炮孔排距b爆孔间距a根据a=(1.02.0)w,本工程取较小值，控制a=1.0m.按照梅花型及等边三角形布置炮孔，那么孔距b=tan60a2=0.866m0取b=0.85m,炮孔密集系数m*l.2。垂直钻孔。5、炸药单位消耗量q炸药单位消耗量是土岩爆破的重要参数。准确确定炸药单耗，对提高岩石破碎
4、率，节约爆破本钱，确保爆破平安具有重要意义。影响炸药单耗的因素很多，岩石结构及破碎程度，炸药性能，起爆方式，破碎要求都对其有影响。因此，要准确确定炸药单耗参数比拟困难，在设计上应根据上述影响因素和以往类似爆破经验确定合理参数。并不断在爆破施工中进行试验校正，以到达准确合理要求,根据类似工程经验总结，本工程取单位炸药消耗量q=0.35kgm3计算。单孔装药量与其爆破方量成正比。那么单孔装药量Q=qabH=O.35*1.0*0.85*1.5=0.45kg孔。6、装药结构和填塞长度1本工程为控制爆破飞石，冲炮等爆破危害的发生，采取连续装药结构，确保填塞长度和质量。填塞长度通常为药孔深度的1/3,而对
5、于需严格控制爆破飞石时，那么填塞长度取炮孔深度的2/5较为稳妥，这样既能防止飞石又可减少冲炮的发生。本工程取填塞长度l=25*L=0.68m.三、预裂爆破参数预裂爆破的根本原理是沿着设计轮廓线钻一排小间距的平行炮孔，采用低药量不耦合装药方式，每个装药孔既是爆破孔，又是相邻爆破孔的导向孔。炸药爆炸后，在每个导向孔上产生集中应力，其结果是沿着炮孔连线方向应力集中最大，而出现拉伸裂隙，并且沿炮孔连线方向延伸，从而沿设计的轮廓线先形成一条平整的、贯穿的预裂缝，当主爆区爆破产生的应力波传在裂缝时，局部应力波被反射，从而降低了透射到预留坡体中的应力波强度，同时爆轰气体也会沿着先形成的裂隙释放，从而抑制了其
6、它方向裂隙的产生和开展，到达减震的目的：另一方面主爆区向保存区的延伸裂缝被预裂缝切断，保护了预留区岩体的完整性。成功实现预裂爆破，药量的控制是最为关键的。1.孔径D预裂爆破炮孔直径确实定直接关系到爆破施工的效率与本钱，是决定预裂爆破抵抗线和炮孔间距的依据。本工程孔径采取D=40mm钻孔，钻孔坡度按照工程具体要求施工。2 .孔距a预炮孔间距设计得当与否直接关系到坡体稳定、平整和美观。假设孔距选取过大，爆破后会造成孔与孔之间不能形成平滑的坡面，甚至会导致孔与孔之间裂缝难以贯穿，造成预裂爆破失败。假设孔距过小,会在钻孔过程中会造成人力和物力的浪费，增加预裂爆破的工程本钱。预裂爆破一般采用不耦合装药，
7、本工程不耦合系数取2。孔距a预=(812)D=320480mmo本工程取a预=45Omm。3 .孔深L预为控制预裂孔单响药量，钻孔深度略深与主爆区深度及L=l.8m。4 .线密度q线和单孔药量Q预根据经验取全线平均线装药密度q线=150gm,那么Q预=150*1.8=27Og/孔。采取分段装药结构，中间采用空气柱间隔，孔内用导爆索连接。底部装药150g,距离孔口0.5m装120g。填塞长度取0.5m。四、起爆网路为保证爆破平安和质量，孔内采用EXel亳秒导爆管雷管16段400ms,孔间采用Exel地表延时导爆管雷管孔间延时17ms,排间延时42ms。预裂爆破孔先于主爆区100mS起爆，采用EX
8、el亳秒导爆管雷管12段300ms,捆绑导爆索起爆。五、平安防护措施爆破飞石的控制分为主动和被动两个方面，主动控制是通过合理设计、精心施工，从爆源上控制药量的有效分布；被动控制是在爆体、被保护体上采取覆盖防护措施，或在爆区与保护物之间进行立面防护，用以阻挡飞石，从而到达保护的目的。对于本项工程，爆破飞石和振动采用了如下技术措施进行控制：(1)通过试爆或小范围的爆破，确定合理的爆破参数。(2)检查并处理第一排炮孔的底盘抵抗线，使其控制在设计范围内；(3)根据爆破设计，确定钻孔孔位、倾角和孔深，并严格控制钻孔质量，装药前要逐孔进行验收，特别注意前排炮孔范围是否存在节理、裂隙等，装药时要保证堵塞长度
9、和堵塞质量。(4)分段装药。假设岩体内有软弱夹层，特别是当软弱夹层与坡面的节理、裂隙等相通时，应采取间隔装药。(5)爆破体防护。在炮孔孔口外表覆盖荆芭并加压沙袋。(6)如果石碑和凉亭不是很高大的话，可以在朝向爆破区方向上搭设遮挡板。(7)通过预裂爆破形成缝隙，有效的控制爆破振动危害。预裂爆破和光面爆破1概述预裂爆破和光面爆破己广泛应用于露天工程和地下工程。在公路、铁路的路基的开挖，水利工程、公路和铁路工程的隧道开挖，井工工程和矿山开采的巷道掘进，露天矿山开采和场地平整的边坡处理等方面都应用预裂爆破和光面爆破技术。2爆破参数的选取(D炮孔直径D炮眼直径确实定直接关系到施工的效率和木钱，应综合考虑
10、岩石特性、现场机械设备情况及工程具体要求进行选择。一般情况下，主要应依据爆破的现场和钻工机具确定。如在地下小断面的巷道实施光面预裂爆破时，孔径取3545mm;而在露天情况下实施光面及预裂爆破时，孔径那么可取大些；深孔爆破时，公路、铁路与水电取D=80100mm,大直径多用于矿山，D=150310mm;浅孔爆破，取D=4250mm.(2)最小抵抗线TV对光面爆破，最小抵抗线也即光面厚度。由经验公式有Q=Calb式中C是爆破系数，相当于炸药单耗值，Ib为炮孔深度；Q为单孔药量最小抵抗线W还应根据岩石性质及地质条件加以调整。经验说明，岩石坚韧、可爆性差时，最小抵抗线可小些；岩石松软、易破碎时W可取大
11、些。最小抵抗线W也可通过炮眼密集系数m来确定。光面爆破中的炮眼密集系数是指孔距a与最小抵抗线W的比值，即m=aW一般取m=0.8L(3)炮眼间距a光面、预裂爆破的实质是使炮眼之间产生贯穿裂隙，以形成平整的断裂面。因此，炮眼间距对形成贯穿裂隙有着非常重要的作用。炮眼间距的大小主要取决于炸药的性质、不耦合系数和岩石的物理力学性质。a=(812)D(D60mm)a=(914)D(D60mm)at=mW光式中m一炮孔密集系数，一般取m=0.60.8(4)台阶高度H台阶高度H与主体石方爆破台阶相同，一般情况，深孔取HW15m,浅孔取1.5WH5为宜。(5)炮孔超深Ahh=0.5-1.5m,孔深大和岩石坚
12、硬完整者取大值，反之取小值。(6)炮孔深度L1.=(H+h)sin式中a-边坡钻孔角度(6)不偶合系数B不偶合系数B是指孔径与药径之比，它反映药包与孔壁的接触情况，现已有研究不少。当药包全部填满药孔整个断面时，不耦合系数就到达最小值1。这时装药起爆后，能量可直接传入岩壁，防止了传播过程中的损耗。随着不耦合系数的增大，药孔周壁上的切向最大应力急剧下降，作用时间延长，使得爆炸能以应力波形式传播能量的局部减少，而以准静态压力形式传播能量的局部增多。在岩石中就有利于形成应力叠加、应力集中以及拉伸裂隙，而不易产生粉碎。一般情况下，光面爆破采用的不偶合系数B是L63.0当不耦合系数增大到一定值时，可使作用
13、于孔壁的压应力等于或小于岩石的极限抗压强度，不使孔壁发生破坏的条件。由于岩石的极限抗拉强度一般仅为岩石级限抗压强度的1/10-1/40,因此，孔壁周围以外的岩石很容易受拉而破坏。预裂爆破中预裂孔只是要求形成预裂缝，而不是大量崩落岩石，因此不宜采用太大的孔径和装药直径。根据试验及经验数据，不偶合系数B一般取24,坚硬岩石因抗压强度高，可采用较小的不耦合系数；而松软岩石那么应取较大的不耦合系数。(7)每米深炮眼装药量q对光面爆破，有q=AKmklW式中A一炮眼口堵塞系数，一般取1.0,K是与岩石性质有关的介质系数，软岩为0.50.7,中硬岩0.750.95,硬岩1.0-1.5；m一炮眼密集系数,k
14、l依炮眼密度定的系数，一般为0.5,每加深1.Om增加0.2,W为最小抵抗线。对预裂爆破，有q=KDal2式中K一岩石系数，坚硬岩石为0.6,中等强度岩石为0.40.5,软岩为0.30.4。其它同前。上述药量计算公式具有形式简单、方便计算的特点。公式经工程实践应用，证明是根本可行的，但考虑到各个工程的实际情况，建议以此公式计算药量为参考数，在现场做局部试验，根据试验情况再进行适当调整，最终确定符合工程实际情况的药量值。3起爆网路光面爆破宜与主体爆破一起分段延期起爆，也可预留光爆层在主体爆破后起爆。预裂炮孔可先行起爆，也可和主体爆破一起起爆，但起要比主体爆破提前一定时间。4确保光面、预裂爆破质量
15、的技术措施4.1 保证外表产生符合要求的裂缝光面、预裂爆破的关键技术就是控制爆破裂缝的方向，使其只沿要求方向形成裂缝，而其它方向不产生或少产生裂缝。在一些光面(预裂)爆破施工中，往往由于对装药量缺乏或装药结构不合理、堵塞长度过大，出现外表末产生裂缝，应采取必要的措施保证外表产生符合要求的裂缝。因此，除了对爆破参数进行优化选和选取合理的药量外，还要从施工技术上予以保证，根据岩体的不同地质条件，考虑合理利用结构面或根据结构面改变爆破工艺。(1)改变炮孔的性状改变炮孔性状常用的方法是孔壁切槽、设导向孔、异形炮孔等。这类方法的实质是人为地改变炮孔的形状或孔间的相关关系，从而改变圆形炮孔的均匀受力状态，
16、按所要求劈裂面的方向产生应力集中，防止裂缝方向的随机化。孔壁切槽包括机械切槽、水射流切槽、聚能药柱切槽。工程实践说明，机械切槽和聚能药柱切槽确实可以控制裂缝的始裂位置和扩展方向，并可能采用更宽的孔距和较少的装药量。(2)改变药包的性状压铸药柱、聚能药包、带缺口药包、扁平药包等属于此类。这类方法的实质是改变常用的圆形药包爆炸产物均匀在作用于炮孔壁的受力状况，使其最大的压力作用于所要求的劈裂面的方向。(3)改变装药结构切缝套管、挤压钢棒、水压聚能及半圆套管中以改变装药结构。其实质是利用装药结构使爆生气体的最大压力作用于所要求劈裂面的方向。(4)利用结构弱面根据结构面的方向，控制钻孔与结构面的夹角，
17、调整孔间距，可获得较理想的预裂缝；当预裂孔与结构面一致时，可将预裂孔沿结构面布置。这样只需少量的炸药，即可获得理想的预裂缝。一些断层、节理对爆炸应力波的衰减影响较大，可以起到类似预裂缝的作用，爆破时可以加以合理利用。(5)根据结构面改变爆破工艺根据弱面的位置，对炸药进行分散化、微量化处理，同时改变装药方式，在炮孔穿过的断层、裂隙处，局部间隔装药，以减少爆破对弱面的过度破坏及爆生气体的逸散现象。4.2 优选爆破参数，做到装药量适当、装药结构合理在光面(预裂)爆破施工中会出现：孔口破坏严重，壁面也有破损；孔口破坏严重，下部壁面质量正常；孔口破坏严重，但下部未形成裂缝；下部壁面很好，但外表未形成裂缝
18、等现象；这是由于爆破参数选择不合理，装药量不当、装药结构合理造成的，因此必须通过调整设计方案予以保障。(1)光面(预裂)爆破炮孔的整体装药结构宜分为底部加强装药段、正常装药段和上部减弱装药段，可将减弱装药段减少的药量和孔口填塞段应计药量移至加强装药段。减弱装药段长度宜为加强装药段长度的14倍。(2)在实际装药过程中，应根据不同装药结构进行处理。采用分段装药时，即底部为加强装药段、中部为正常装药段、顶部为减弱装药和填塞段，在保证填塞长度条件下，取加强装药段长度L3=0.2L,中部正常装药段长度L2=0.5L,顶部减弱装药和填塞段Ll=O.3L预裂爆破一般采用不耦合装药，不耦合系数大于2为佳。一般
19、取孔距口a预二(812)D,计算时，应使a预符合上述关系。质量标准预裂爆破后，裂缝应沿预裂孔中心连线贯穿，边坡在预裂面上形成贯穿的裂缝，裂缝宽度以520n三为合格。光面1预裂)爆破残留的半孔壁面上应没有肉眼明显可见的爆振裂缝，坡面观感应到达稳定、平整、美观的要求。炮孔处出现半壁孔，平均半壁孔率在完整性好的硬岩中不小于50%60%(孔径大时为50%,孔径小时为60%）；在完整性好的软岩中不小于30%（孔径大时）40%（孔径小时）；对于大孔径垂直孔预裂爆破，其质量标准除了半壁孔率和不平整度以外，更侧重于降振率和破坏范围。光面（预裂）爆破面保持平整，壁面不平整度小于30Cm（310mm）,或25Cm
20、25Omm和中20OnIm）。花岗岩中开挖隧道采用空孔垂直孔对称掏槽，距离空孔W=L2*89=106.8mm,考虑岩石节理裂隙中等发育。取W=130mm,且不大于1.5倍空孔直径，应该能取得很好的掏槽效果。掏槽孔之间孔距a=180mm,排距b=0.7a=128mm,取b=130mm,除空孔共8个掏槽孔。周边孔间距C=812）d=336504mm,取c=500mm0底孔取800mm。光爆层厚度W光=（1012）d=336504mm,取W光=50Onlnb及距离周边孔50OmnI开始布辅助孔。辅助孔孔距d=1.52.0）W光=750l光Omin,取900mm。布孔个数，周边孔40个，辅助孔54个
21、掏槽孔8个。共102个孔。按照公式炮孔个数N=3.3（fS2）1/3,式中f为硬度系数，S为断面面积，进行估算得到N=102孔。实际施工中可适当根据效果进行总结调整，在保证爆破效果的情况下，适当减少钻孔数目。周边孔钻孔深度11=2.5+0.4=2.9m,倾斜85钻孔；辅助孔钻孔深度12=2.5+0.3=2.8m；掏槽孔钻孔深度13=2.5+0.5=3.Omo共钻孔深度1=317.3m。断面面积S=43平方米，爆破开挖循环进尺2.5m对应爆破方量V=107.5立方米。那么立方米钻孔量=2.95m孔径D=165mm。B、孔深L与超深h台阶高度H=15m,取台阶坡面角a=75。第一排孔钻孔超深取h
22、LOm,从第二排开始超深h=0.5%那么倾斜深孔孔深L=Hsin+h=16.03m,取16.0m,第一排孔深16.50m。C、底盘抵抗线W根据钻孔作业的平安条件WeHeOt75+B,式中B为钻钻孔中心至坡顶线的平安距离，对大型钻机,B22.53.0m。那么计算可知W26.527.02m,本工程取W=7.00m。D、孔距a和排距b首先取炮孔密集系数m=l.2.那么孔距a=mW=8.4m,b=al.2=7m.E、填塞长度1合理的填塞长度和良好的填塞质量，对改善爆破效果和提高炸药利用率具有重要作用。能增加爆炸气体在孔内的作用时间和减少空气冲击波，噪声和个别飞散物的危害。对于倾斜深孔I=(0.1.0
23、)W,为确保平安,取1=7.0m。F、单孔装药量根据施工经验对于石灰石矿，取q=0.55kgm3。那么第一排炮孔每孔装药量Ql=qaWH=485.1kg,取Ql=485kg0从第二排以后每孔Q=kqabH,k为增强系数，去k=l.1.那么Q=533.61kg,取Q=530kg0E、装药结构采取分段装药结构，先在孔底装填34m炸药，同时装一个起爆药包在距离孔底0.5m处，中间采用空气间隔器间隔，间隔之后继续装药同时在距离药柱顶端0.5m处，装一个起爆药包。最后填塞。F、起爆网路使用毫秒延期导爆管雷管，采取孔内延期，孔外接力起爆技术，孔间间隔17ms,排间间隔42ms,孔内采用延期400ms雷管。
24、实现逐孔起爆。根据生产规模要求，按照每年生产300天计算，每天平均爆破8个孔即可满足生产要求，实际爆破可根据开采面实际情况确定。二、降低爆破振动的措施A、采用毫秒延期爆破，尽量减少最大一段装药量；B、实现逐孔起爆，将单响药量降到最低；C、采用气体间隔器间隔装药；D、合理布置采场工作线方向。从以上逐点进行分析采石场爆破一、爆破参数A、孔径D=100mn1。B、孔深L与超深h台阶高度H=15m,取台阶坡面角=75。第一排孔钻孔超深取h=L0m,从第二排开始超深h=0.5m。那么倾斜深孔孔深L=H/sina+h=16.03m,取16.Om,第一排孔深16.5OnUC、底盘抵抗线W根据清渣爆破底盘抵抗
25、线和装药直径的关系。W=Kd,取K=3035,得W=30003500n三,再结合施工经验取W=3.5m。D、孔距a和排距b首先取炮孔密集系数m=L2.那么孔距a=mW=4.2m,取a=4.0m。排距b=al.2=3.33m.取b=3.Om根据爆破效果进行调整，效果可以的话也可以取到b=3.5m,降低单耗，节约生产本钱)E、装药长度11填塞长度12合理的填塞长度和良好的填塞质量，对改善爆破效果和提高炸药利用率具有重要作用。能增加爆炸气体在孔内的作用时间和减少空气冲击波，噪声和个别飞散物的危害。对于倾斜深孔12=(0.9L0)W,为确保平安，取12=3.5m。那么装药长度11=12.5m。F、单孔
26、装药量岩石巩固性系数f=810,采用2号岩石硝铁炸药，结合施工经验，取q=0.610.67kg11)3。本工程取q=0.64kgm3。那么第一排炮孔每孔装药量Ql=qa阳=134.4kg,取Ql=135kg.从第二排以后每孔Q=kqabH,k为增强系数，取k=l.1.那么Q=126.72kg,取Q=126kg.二、爆破方案根据生产规模和有效工作天数，可知平均每天生产爆破岩石方量100Om3,考虑影响实际生产因素较多，本设计按照每天1200nf进行设计。根据爆破参数可知每孔所负担方量为180疗，平均每天爆破7个孔即可满足生产需求。实际生产采取每次爆破2428个炮孔，每次爆破4排，每排67个炮孔。
27、平均4天爆破一次。每次爆破岩石总量为45001)?左右，总药量3.03.5t。总延米数416m左右。根据开采工作面情况，可以对工程进度做适宜的调整。一台潜孔钻每台班钻凿30m,每天钻凿60m,4天钻凿240m,需要配备两台浅孔钻机。平均每天挖运100Om3,岩石松散系数1.5,及需要挖运150011?的爆破岩石，可配备装载机效率150Om3/d的挖掘机或装载机一台。如果选用10立方自卸车运输，每天运输15车次，需要自卸车10台。运输车辆可根据实际工程距离等再行调整。三、起爆网路采用导爆管非电起爆系统，毫秒延期起爆网路。为了减少爆破振动对围岩的影响，采用逐孔起爆,每次爆破28个孔。采用炮孔内装4
28、00亳秒延期雷管，孔外孔间延期17ms,排间延期42ms的复式网路接力逐孔起爆。四、爆破飞石平安距离根据爆破平安规程的规定深孔爆破的平安距离为200m。五、爆破振动影响分析炸药在岩土介质中爆炸,其释放的一局部能量以波动形式沿地面传播,形成了爆破的地震效应,振动速度计算公式如下：V=K（Q13R）式中：R一建（构）筑物距爆破点距离，m:Q一一炸药量，kg齐发爆破取总炸药量，微差爆破或毫秒爆破取最大一段药量。V一一质点振动速度，cms,按国家相应标准对于框架结构建筑物为V=3.54.5cmsK、a一一与爆破地形、地质条件有关的系数和衰减指数。参照同类工程经验K取180,a按硬岩远区取L7,Y按建构）筑物允许振动速度，取2cms,那么由萨道夫斯基公式可计算出在距爆破区
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