岩土爆破设计分析采矿专业.ppt

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1、岩土爆破设计,设计要点,爆破技术设计分说明书和图纸两部分，应包括以下内容： 工程概况，即爆破对象、爆破环境概述及相关图纸，爆破工程的质量、工期、安全要求；（由来、对象、环境、要求） 爆破技术方案，即方案比较、选定方案的钻爆参数及相关图纸；（工程特点、难点、设计原则） 起爆网路设计及起爆网路图； 安全设计及防护、警戒图。,某道路工程需在花岗岩中开挖一个隧洞，岩石坚固性系数f=16，裂隙中等发育。隧道断面为直墙半圆拱形，半径2.5m。边墙高4m，底宽5m。钻孔直径42mm，空孔直径89mm。爆破开挖循环进尺2.5m。 设计计算要求： (1)绘出炮孔布置图，标出各部位孔位间距，起爆顺序号；掏槽孔布置

2、图。 (2)计算总钻孔量，每立方米钻孔量，单位体积炸药消耗量。 (3)绘出掏槽孔、辅助孔、周边孔的装药结构图。 (4)绘出起爆网路图。,井巷爆破设计题,设计提示： 采用全断面开挖，垂直孔掏槽。确定开挖方法，开挖方向，爆破类型。 先将隧洞的断面画出来，计算其断面面积，在图上按顺序布置炮孔；根据经验公式计算炮孔数量，并与实际布孔数比较，进行适当调整。 按设计程序先确定开挖方法。根据题目知：岩石坚固性系数f=16，裂隙中等发育。确定“全断面开挖”、“采用大直径平行空孔掏槽”，可选择筒形或螺旋形掏槽方法，掏槽孔的参数见相关教材； 由题知爆破开挖循环进尺2.5m，按炮孔利用率80计算，孔深应为3.0m（

3、选择凿岩台车作业）。,井巷爆破设计题,相关知识,(1) 工作面各类炮孔布置的顺序是：首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边孔，最后根据断面大小布置辅助孔。 (2) 掏槽孔的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助孔的布置较均匀。 (3) 周边孔一般布置在断面轮廓线上，按光面爆破要求，各炮孔要互相平行，孔底落在同一平面上，底孔的最小抵抗线和炮孔间距通常与辅助孔相同。为保证爆破后在巷道底板不留“根底”，底孔孔底要超过底板轮廓线。 (4) 布置好周边孔和掏槽孔后，再布置辅助孔。辅助孔是以槽腔为自由面层层布置，均匀地分布在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整

4、好最小抵抗线和炮孔密集系数。,井巷爆破设计题,相关知识,辅助孔（崩落孔）和周边孔,（1）布孔均匀，既要充分利用炸药能量，又要保证岩石按设计轮廓线崩落。其间距根据岩石性质而定，一般辅助孔取0.40.8 m，周边孔取0.51.0 m，周边孔距巷道轮廓线取0.10.2 m。 （2）底孔布置较为困难，有积水时易产生盲炮，因此：底孔间距一般为0.40.7 m。抛碴爆破时，底孔采用较小间距。底孔孔口应比巷道底板高出0.10.2 m，但其孔底应低于底板0.10.2 m。抛碴爆破时，应将炮孔深度加深0.2 m左右。底孔装药量介于掏槽孔和辅助孔之间，装药高度为孔深的0.50.7倍，抛碴爆破时，每孔增加12个药卷

5、。,井巷爆破设计题,相关知识,平行空孔直线掏槽亦称直孔掏槽，所有掏槽孔均垂直于工作面，且相互平行，其中有几个不装药的空孔，作为装药炮孔爆破时的辅助自由面和破碎体的补偿空间。通常分为龟裂掏槽，桶形掏槽和螺旋形掏槽。桶形掏槽亦称角柱形掏槽，各掏槽眼互相平行且呈对称形式。掏槽孔由47个炮孔组成，其中有14个空孔。桶形掏槽应用范围广泛，大、中、小断面均可采用。如果岩石较硬，也采用直径为75100mm的大直径空孔。,井巷爆破设计题,相关知识,依据相应公式或表格计算炮孔数目N，炸药单耗q（参见教材195页表10-5），计算总钻孔量（孔深与炮孔数之积），每立方米钻孔量。 按“炮孔布置”相关内容进行炮孔布置，

6、和起爆网路设计（起爆顺序）。 炮孔布置可参阅教材工程实例。 装药结构图。 起爆网路图。,井巷爆破设计题,相关知识,与掘进断面、岩石性质、炮孔直径、炮孔深度和炸药性能等因素有关。 基本原则是在保证爆破效果的前提下，尽可能地减少炮孔数目。,N =3.3 式中 N炮孔数目，个； f 岩石坚固性系数； S巷道掘进断面，m2。 该式没有考虑炸药性能、药卷直径和炮孔深度等因素对炮孔数目的影响。,井巷爆破设计题,炮孔数量计算,相关知识,炮孔数量也可参考表中数值根据开挖面积和岩石等级选取。,井巷爆破设计题,炮孔数量计算,相关知识,1.修正的普氏公式： q =1.1 k0 式中 q 单位炸药消耗量，/m3； f

7、 岩石坚固性系数; S 巷道掘进断面，m2； ko考虑炸药爆力的校正系数，ko=525/p，p为爆力(mL)。（2号岩石乳化炸药的爆力p260mL）,井巷爆破设计题,单耗计算,相关知识,2.定额与经验值：,井巷掘进爆破单位炸药消耗量定额标准,井巷爆破设计题,单耗计算,相关知识,确定了单位炸药消耗量后，根据每一掘进循环爆破的岩石体积，按下式计算出每循环所使用的总药量 Q = qV = qSL 式中 V每循环爆破岩石体积，m3； S巷道掘进断面，m2； L炮孔深度，m； 炮孔利用率，一般取0.80.95。,井巷爆破设计题,装药量计算,相关知识,总的炸药量应分配到各个炮孔中去，由于各炮孔的作用及受到

8、岩石夹制情况不同，装药数量亦不同，通常按装药系数进行分配，值可参考下表取值。,井巷爆破设计题,装药量计算,相关知识,井巷爆破设计题,设计范例,2500,4000,5000,200,200,掏槽孔布置图,1,1,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4,4,5,5,5,5,5,5,6,6,6,6,6,6,6,7,7,7,7,7,8,8,8,9,9,9,9,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,11,11,11,11,11,11,11,11,11,11,11,11,11,12,12,12,12,12,12,12,12,13,13,12,炮孔布置及 起爆顺序图,炮孔间距见说明,参

9、考答案,根据岩性，采用全断面开挖，直孔角柱形掏槽。 炮孔间距a与数量n： 1.掏槽：中空孔1个，89mm；掏槽孔按距中空孔a=20cm布置，n=4； 2.周边直墙孔：a=65cm，n=62=12； 3.底板孔：a=50cm，n=11； 4.顶孔：a=65cm，n=11； 5.辅助孔：a=7080cm，n=33。,井巷爆破设计题,设计范例,参考答案,孔数计算：S=450.5R2=29.8125m2 N=3.3 =79.980 单耗计算： q =1.1 k0 ko=525/p，p为爆力(mL) 对2号岩石乳化炸药，p=260mL，ko=525/260=2.01，代入得q=1.63kg/m3 或查表

10、，得q=1.8kg/m3 按循环进尺2.5m，炮孔利用率80计算，孔深l=3m，掏槽孔和底板孔取l=3.2m 总药量Q = qV = qSL =119.2(134.2)kg。,井巷爆破设计题,设计范例,参考答案,计算孔数与实际布孔数差异不大，故实际布孔是可行的。 钻孔总数及总米数：89mm：l=3.2m，n=1； 42mm：n=71，l=222m； 每立方米钻孔量为l/V=2.98m/m3。 掏槽孔、辅助孔、周边孔均采用连续装药结构。 起爆顺序见图。,井巷爆破设计题,设计范例,参考答案,某地下工程的巷道开挖断面底宽4.0m，直墙高为2.0m，顶部半圆拱。岩性为弱风化花岗岩，岩石硬而脆，f=10

11、。 设计要求如下： 请给出开挖爆破设计：掏槽方式、孔深、孔斜、孔距、排距、单孔药量；辅助孔的孔距、排距、孔深、单孔药量、填塞长度；周边孔的孔距、孔深、线装药密度、单孔药量、填塞长度；起爆网路图(起爆顺序与雷管段位)。 设计提示：一次成型，采用倾斜掏槽，周边采用光面爆破。,井巷爆破设计题,井巷爆破设计题,倾斜孔掏槽的特点是掏槽孔与工作面斜交。通常分为单向掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽。楔形掏槽中，每对掏槽眼间距为0.20.6m，孔底间距为0.10.2m。掏槽孔与工作面交角为550750。当岩石在中硬以上，断面大于4m2时，可采用下表所列的参数。当岩石更为坚硬时，宜采用双楔形掏槽。,相关知识,井巷爆破设

12、计题,相关知识,双楔形掏槽,垂直楔形掏槽,水平楔形掏槽,单楔形和双楔形掏槽的平均爆破效果比较,掏槽孔应比其它炮孔加深0.150.25m。,炮孔深度，简称孔深，指孔底到工作面的垂直距离。 炮孔方向的实际长度称为炮孔长度。 孔深的大小，不仅影响着掘进工序的工作量和完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速度。 普通型孔径（4042 mm）时，其孔深(m)可按表选取， 采用小直径（3435 mm）时，以浅孔为宜。,井巷爆破设计题,相关知识,光面爆破主要参数有：炮孔直径d孔、炮孔间距a、光爆层厚度W光、周边孔的密集系数m、不耦合系数D和线装药密度q。 一般取： a=(1216) d孔 或 a=(0.5

13、0.7)m W光=(1525) d孔 或 W光=(0.60.8)m m=a/ W光 或 m=0.60.8 D= d孔/ d药 或 D=1.252.0 q=0.10.2kg/m,井巷爆破设计题,平巷光面爆破参数,相关知识,井巷爆破设计题,起爆顺序（参考图）,相关知识,根据题意，岩石取f=10，采用全断面开挖，一次成型。 巷道断面积S=24R2/2=14.28m2，取孔深L=1.5m。采用双楔形掏槽，取掏槽角为63，每组掏槽孔间距1.7m，掏槽孔长1.90m，掏槽孔排距30cm。,井巷爆破设计题,参考答案,170,30,30,190,80,150,单位：cm,单孔装药量：按装药系数0.8计算，外孔

14、装药量Q1=1.6kg，内孔装药量Q1=0.6kg，掏槽孔总孔数N=6，总装药量Q=7.6kg。,周边孔采用光面爆破，钻孔直径40mm，孔距6070cm，线装药密度取q=150g/m，孔深1.7m，单孔装药量Q=195g，取Q=200g，填塞长度0.4m，直墙部分布孔23=6个（不含角孔），半圆拱部分布孔9个；底板布孔7个（含角孔），孔距67cm，孔深1.7m，装药系数0.7，单孔装药量Q=1.2kg。 辅助孔均布在掏槽区和周边孔之间，共布孔14个，孔距与排距为6575cm，孔深L=1.5m，装药系数0.6，单孔装药量Q=0.9kg，填塞长度0.6m。 合计总孔数42个，开挖体积V=S1.5=

15、21.42m3，总药量Q=7.6+0.215+1.27+0.914=31.6kg。实际单耗为1.5kg/m3。,井巷爆破设计题,参考答案,计算校核： 孔数计算：S=240.5R2=14.28m2 N=3.3 =42 单耗计算：q=1.1 k0 ， ko=525/p，p为爆力(mL) q=1.84kg/m3 或查表得： q=1.63kg/m3,井巷爆破设计题,参考答案,起爆顺序见图：,井巷爆破设计题,参考答案,掏槽区,底板孔,辅助孔,光面孔,具体段别为：,露天深孔台阶爆破设计题,某石灰石矿山采区离民宅最近距离约300m。该矿山采用露天深孔开采方式，穿孔用KQGS一150潜孔钻机穿孔，钻孔直径均为

16、165mm，深孔爆破，台阶高度为15m，爆破采用塑料导爆管毫秒雷管分段起爆，主要采用硝铵炸药爆破。随着水泥产销量的不断增加，石灰石需求量为年产480万吨(矿石200万立方米)。因此，为减小爆破振动，保证居民的生活稳定，同时，又不要影响采矿强度和矿山中长期生产计划。 设计要求： (1)露天深孔台阶爆破设计； (2)降低爆破振动的技术措施。,设计提示： 爆破安全降振措施主要包括： (1)采用毫秒延期爆破，尽量减少最大一段装药量； (2)实现逐孔起爆，将单响药量降到最低； (3)采用气体间隔器间隔装药。 (4)合理布置采场工作线方向。 注意： 深孔爆破设计的内容：技术设计（参数）、网路设计、防护设计

17、。,露天深孔台阶爆破设计题,相关知识,台阶高度H 钻孔直径d 药卷装药直径d1 底盘抵抗线W1 ：W1=kd (k=3035) W1=(0.60.9)H 超深h： h=(0.150.35) W1 h=(0.120.30)H h=(812)d 孔距a： a = mW1 m= 1.01.25 排距b：b = (0.61.0) W1 b = asin60= 0.866a 钻孔深度L：L=(H+h) /sin L= L1 L2 填塞长度L2 ：L2 = (2040) d L2 0.75W1 L2 =（0.71.0）W1 装药长度L1 ： 单耗q：查表 线装药密度q1：q1=QL1 单孔装药量 Q：,露

18、天深孔台阶爆破设计题,相关知识,根据以上参数经验公式对深孔爆破进行设计： H=15m，d=165mm，确定单耗q0.350.45kg/m3，计算W1、a、b、h、L、L2、单孔药量Q和线装药密度q1。 如果计算的单孔药量不能满足填塞长度的要求，则要调整W1、a、b等数值，再重新计算调整。一般来说，岩性、炸药和爆破要求确定后，单耗的数值不应变化太大。,露天深孔台阶爆破设计题,相关知识,根据装药药卷直径d1 (mm)、装药密度(gcm-3 )，计算线装药密度q1 (kgm-1 )：,根据岩石性质和爆破要求选取（或通过试验确定）单位耗药量 q (kgm-3 ) 根据钻孔孔径 d，单位耗药量 q、爆区

19、周围环境及要求控制飞石的范围确定合理填塞长度 L2 (m) ： n=2040,露天深孔台阶爆破设计题,相关知识,由 和 或 可得：,露天深孔台阶爆破设计题,相关知识,对不同的底板抵抗线W1或排距b，通过上式计算得到的W1 a值或a b值（炮孔负担面积S）可以计算孔距a。 b= a = m b 一般情况下，考虑自由面对爆破作用的影响和相邻炮孔爆破时共同的作用效应，孔距应大于抵抗线和排距，即炮孔间距系数m大于1，通常取值范围为1.21.25。 当需要通过爆破获取大块岩块时，孔距应小于抵抗线和排距。,露天深孔台阶爆破设计题,相关知识,传统的孔距、排距是在布孔过程中反映炸药在岩体中空间位置的一个概念。

20、在毫秒延时爆破中，孔距应为同时起爆的炮孔之间的距离，排距应为先后起爆炮孔之间的距离（抵抗线），除非是排间起爆，其他起爆模式中的孔、排距已经与空间概念上的孔、排距完全不一样了。 ab或W1a称为炮孔负担面积S。在给定的孔径条件下，每个孔都有一个合理的负担面积。,孔距和排距对爆破效果的影响：,露天深孔台阶爆破设计题,相关知识,根据一些难爆岩体的爆破经验，保证最优爆破效果的炮孔负担（孔网）面积（ ab或W1a ）是孔径断面积（r2）的函数，两者之间比值是一个常数，其值为13001350。按密集系数m=1.2计算，对不同孔径深孔的孔网参数（按1350计算）可见下表。,露天深孔台阶爆破设计题,相关知识,

21、参数设计： H=15m，d=165mm， W1=35d=5.8m，h=1.6m， L=16.6m， a=7m，b=5.8m， 确定单耗q0.350.45kg/m3， 单孔药量Q=qHab=240kg， 采用耦合、连续装药结构，按每m装药量20kg计（装药密度0.95gcm-3 ）， 装药高度L1=12m，填塞长度L2=4.6m。,露天深孔台阶爆破设计题,参考答案,安全设计： 由 可得 取K=150，=1.5，R=300m处民宅的安全允许振动速度V=1cm/s，代入上式计算得：Q=1200kg。即每次爆破最大段发药量控制在 1200kg以下可以保证民宅的安全，即最大可以5个炮孔齐发。考虑矿山生产时间长、爆破频次高，每次爆破最大段发药量控制在500kg以下，爆破时在民宅处的爆破振动速度可控制在0.65cm/s以下。同时采取以下减振措施（略）,露天深孔台阶爆破设计题,参考答案,注：爆破参数应根据现场试验及爆区地质条件变化做出修整，以取得良好爆破效果,表1 爆破参数汇总表,