爆破设计与施工(露天台阶爆破试题样板)

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6.5m，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=（0.4~1.0)）H=0.8米5、钻孔超深。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=（0.10~0.15）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（awH）=0.462kg后排：Q=q（abH）=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×20厘米卷长+25厘米间隔段=87厘米=0.87米填塞长度：L2=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；L2---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致。1、炮孔孔径：d=40mm2、钻孔深度与浅孔相同：L=h+H=1.65m。3、炮孔间距：a=（7—10）d,，取：a=10d=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=0.630.670.034dR压式中：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50MPa，计算取值R压=10MPa。将设计参数代入经验公式后：Q线=0.630.670.03410004（.）=0.02kg/m5、堵塞长度。采用L2=（8--10）d=10d=0.40米。6、单孔装药量。钻孔装药长度：L1=L-L2=1.65–0.4=1.25单孔装药:Q=Q线×1.25=0.02×1.25=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32mm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：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=0.5×1.1=0.55m排距：b缓=（1/2–2/3）b=0.5b=0.5×0.8=0.4m（如下图所示）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=0.4×0.462=0.185=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。爆区炮孔布置示意图aL＞1m主炮孔预裂孔缓冲孔a/2b孔内延时段别采用MS10（380ms±30）；孔间微差段别采用MS3（50ms±10）；排间微差段别采用MS5（110ms±15）。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：①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。②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？③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：3QVKR式中：V--质点垂直振动速度，cm/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；α--与爆破条件有关的衰减系数；计算振动速度值应满足≤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=8～10，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、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×1000立方米／日=5000m3。2.2总药量：根据提示的石灰岩坚固系数f=8～10，设计单耗取值按前表取应为0.64kg/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3.5×3米时，每孔爆破岩石量为：3.5×3×12=126立方米；每个循环总孔数为5000/126=40个；总延米40×12=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3.5×3×30=315m3，当1台钻机钻孔施工为2天即4个台班时，钻孔爆方为：315×4=1260m3。钻孔设备配置：5000/1260m3=4台（2）挖掘机设备配置。设备选型：PC350—450日立挖掘机。挖掘机台班铲装能力（松方）：平均950m3/台班。当1台挖掘机施工为2天即4个台班时为：950×4=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（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：130×4=520立方米。运输车辆的配置数量：7500／520=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=（0.12—0.25）H=0.15H=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=qabH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—排距，m；经计算单孔装药量：Q=0.64×12×3.5×3=80.64㎏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：80.64÷7.5=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。孔间微差t=25～50ms；排间传递t=75～110ms。本次例题网路设计采用非电导爆管网路系统；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（760±55）孔间用MS2段（25±10），排间用MS5段（110±15）接力。（2）孔、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325