工程爆破课设

第1页共16页设计题目某隧道光面爆破优化设计某隧道采用矿山法开挖，其横断面形状如图所示，围岩坚固性系数为f，围岩密度为2.60t/m3，炸药单耗为q，每次爆破长度约为L米（详见附表一），则应如何进行爆破设计才能满足要求。第2页共16页目录一、工程概述………………………………………………………………………041、设计依据……………………………………………………………………042、设计要求……………………………………………………………………043、工程地质条件………………………………………………………………044、爆破规模及爆破区周边环境………………………………………………04二、设备选型………………………………………………………………………041、炸药的选择…………………………………………………………………042、钻孔设备的选择……………………………………………………………043、供风设备的选择……………………………………………………………04三、穿孔爆破参数…………………………………………………………………051、掏槽方式的选择……………………………………………………………052、爆孔参数的确定……………………………………………………………053、炮眼的布置…………………………………………………………………074、炮眼分布……………………………………………………………………08四、确定装药结构…………………………………………………………………081、装药结构的选择……………………………………………………………08五、网络敷设………………………………………………………………………091、起爆方式的种类……………………………………………………………102、起爆网路的选择……………………………………………………………103、雷管段别的选择……………………………………………………………104、爆破网路敷设图……………………………………………………………10六、计算爆破工程量………………………………………………………………101、爆破体积……………………………………………………………………102、炸药量………………………………………………………………………10七、最大炸药量的计算……………………………………………………………101、爆破地震安全距离…………………………………………………………102、爆破地震强度计算…………………………………………………………103、冲击波安全距离计算………………………………………………………11八、预测爆破效果及安全距离……………………………………………………11九、警戒距离、施工及安全组织…………………………………………………111、爆破警戒……………………………………………………………………112、安全组织与施工……………………………………………………………12十、爆破设计感想…………………………………………………………………12十一、参考文献……………………………………………………………………13十二、附图第3页共16页某隧道光面爆破优化设计一、工程概述1、设计依据：根据爆破安全规程（GB6722-2003）、简明爆破工程设计手册等要求，进行某隧道的爆破优化设计。尺寸要求为R1=1.8m,R2=2m，采用全断面开挖方式，坚固系数f=12～14，围岩密度2.60t/m32、设计要求：（1）断面平整、大块率小：（2）爆破地震、噪音、冲击波、飞石危害小。3、工程地质条件：由普氏分级表可知岩石坚固系数12～14的岩石主要为粗粒花岗岩、非常坚硬的白云岩、蛇纹岩、含有岩浆之卵石的石、石英胶结的坚硬砂岩以及粗粒正长岩。这一类岩石的天然湿度下平均容积密度为2600～2800kg.m-3，极限压碎强度为120～140MPa，用轻型钻孔机钻进1m耗时18.5min。4、爆破规模及爆破区周边环境需要进行隧道开挖的地方，一般地处偏远地带，人烟稀少，交通不便，对工程爆破的限制作用小。二、设备选型1、炸药的选择此工程的围岩属于中硬性岩石，故采用二号岩石炸药进行此次的爆破作业。对于光面和预裂爆破也同样采用此种炸药，运用药卷直径的方式，已取得良好的爆破效果。2、钻孔设备的选择国产凿岩设备型号分析比较：1）手持式气动凿岩机：重量轻，手持操作，可钻各种方向的的较小直径，较浅深度的炮眼，主要用于凿小向炮眼孔径40mm孔深〈3米，用于软，中，硬岩性，型号有y24,y26等。2）气腿式凿岩机：重量一般24~30千克，主机安设在气腿上，靠气腿推动钻进，可凿水或倾斜的炮眼，孔径38~45mm孔深〈5米，用于软，中，硬岩性，型号有ysp45等。3）向上式凿岩机：重量一般为40千克左右，气腿与主机纵轴线向轴线连成一体，用于天井掘进凿岩中，孔径40~50mm孔深〈5米，于软，中，硬岩性，型号有ysp55等。由上面几种凿岩机综合题目设计要求知，宜采用型号为ysp45气腿式凿岩机。钎头直径为38~45mm。钎头形式为一字型，此设备重量轻，冲击动力高，冲击频率大，扭力矩大，凿岩效果好，方便快利，辅助作业时间相对短，有快于加快工作进程。3、供风设备的选择供风设备的选择应遵循以下原则：1）供风机必须安装在地面；装有供风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升第4页共16页设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。2）必须保证主要供风机连续运转。3）必须安装2套同等能力的主要供风机装置，其中1套作备用，备用供风机风机必须能在10min内开动。在建井期间可安装1套供风机和1部备用电动机。生产矿井现有的2套不同能力的主要供风机，在满足生产要求时，可继续使用。4）严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。5）装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次。6）至少每月检查1次主要供风机。改变供风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。7）新安装的主要供风机投入使用前，必须进行1次供风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。8）生产矿井主要供风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40％。三、穿孔爆破参数1、掏槽方式选择工程采用台阶开挖平巷掘进，平巷掘进中的炮眼，按其位置和作用的不同，分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。周边眼又可分为顶眼、底眼和帮眼。掏槽眼用于爆出新的自由面，为其他后爆炮眼创造有利的爆破条件。平巷掘进中只有一个自由面，四周的岩石夹制力很大，爆破条件困难，因此，掏槽眼的布置极为重要。根据巷道断面、岩石性质和地质构造等条件，掏槽眼的排列形式种类繁多，归纳起来有3种：倾斜眼掏槽、平行空眼直线掏槽和混合式掏槽。混合式掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使用，在遇到岩石特别坚硬或巷道断面较大时采用，此工程围岩属于中硬岩，且混合掏槽工序复杂，所以此工程不考虑用混合式掏槽。直眼掏槽和斜眼掏槽的适用条件：直眼掏槽：大小断面均可以，小断面更优越；韧性岩石不适用；一次爆破深度可以较大；技术要求高，钻孔精度影响大；炸药用量较多；需用雷管段数多；钻研互相干扰小；碴堆较集中。斜眼掏槽：大断面较适用；对各种地质条件均较适用；受隧道深度限制，不易太深（＜5m）；技术要求相对来说可稍微差一些；炸药用量相对少；需用雷管段数少；钻眼时，钻机干扰大；抛碴远，易打坏设备。结合两种掏槽方式的适用条件和工程特点，以及提高施工进度的目的，采取直眼掏槽的方式。2、爆破参数确定（1）炮眼直径炮眼直径的大小直接影响钻眼速度、工作面的炮眼数目、单位岩石炸药消耗量、爆落岩石的块度和巷道轮廓的平整性。炮眼直径的增加，有利于爆炸稳定性的提高、爆速的增大。但是，炮眼直径过大不仅钻速降低，而且因炮眼数目减少药量的均匀分布，使岩石破碎质量变差。对于掏槽眼，空眼直径可与装药眼直径相同，直径可取40。对于其他的炮眼（辅助眼、周边眼、底眼），由于用的是普通径型钻机，炮眼直径取40mm。装药直径为32mm。（2）孔位确立孔位的确定直接影响爆破面形状、大小和轮廓。而对炮孔有影响的是岩石的坚固系数、爆破面积和深度等。根据辅助眼和周边眼的布置原则，其间距根据岩石的性质而定，第5页共16页一般辅助眼取0.4~0.8m，周边眼取0.5~1.0m，周边眼距巷道轮廓线取0.1~0.2m。对于掏槽眼，由于岩石较为坚硬，眼的间距一般为8~15cm.本次采用15cm。（3）炮眼深度炮眼深度（简称眼深）是指眼底到工作断面的垂直距离。眼深的大小不仅影响掘进工序的工作量和完成各工序的工作时间，而且影响爆破效果和掘进速度。它是决定没办掘进循环次数的主要因素。为了实现快速掘进，在提高机械化程度、改进循环技术和改进施工组织的前提下，应力求加大眼深并增多循环次数。由于本工程采用小直径炮眼，且岩石坚固性系数为12～14，掘进面积小，以浅眼为宜。在同样岩石条件下，巷道断面积大的炮眼深度可取大一些，实验证明：眼深在1.5m时，炮眼利用率达90%以上：眼深在1.8m以上时，炮眼利用率仅80%左右。掏槽眼应比一般的炮眼深0.15～0.25m，岩石坚硬时取大值。综合考虑工程的岩石特性、断面的面积、炮眼直径和炮眼利用率等要求，采用炮眼深度为2m，掏槽眼的深度为2.2m。（4）孔脚确定对于掏槽眼的形式有倾斜掏槽眼、平行眼直线掏槽眼和混合式掏槽眼。倾斜掏槽眼的特点是与工作面相交，分为:单向掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽。在此设计中炮眼深度小于等于2m，适用直眼掏槽。其他炮眼采用平行眼。（5）炮眼数目炮眼数目与掘进断面、岩石性质、炮眼直径、炮眼深度、和炸药性能等因素有关。确定炮眼数目的基本原则是在保证爆破效果的前提下，尽可能的减小炮眼数目。由于采用全断面开挖方式，全断面采用光面爆破。1）光面爆破设计光面爆破抵抗线的确定一般光面爆破的抵抗线按如下经验公式确定d）～2010(Wmin式中Wmin——光面爆破最小抵抗线（m)d——炮孔直径（m）Wmin=15×0.04＝0.6（m）孔距光面爆破的孔距采用如下公式选定min)8.06.0(aW～式中a——光面爆破孔间距（m）a=0.7×0.6=0.42（m）N1=10.4÷0.42=25（个）单个周边眼装药量0.12kg周边眼总装药量的计算NLQminWqa计算：Q=0.23×2×0.42×0.6×25=2.90kg2）炮孔数目nrLqQ-KSLN第6页共16页式中N——全断面炮眼数（不包括光面爆破的）个；K——单位岩石体积耗药量（kg/m3)；S——开挖断面积（m2)；η——各类炮眼装药系数（查下表）；r——炸药的线装药密度（根据实际用的炸药获得）kg/m；L——炮眼深度（m）；Qq——周边光爆药量（kg）。深眼爆破各类炮眼装药系数η炮眼名称掏槽眼扩槽眼掘进眼内圈眼二台眼底板眼备注全断面93%8580628285全断面一次成型有下导坑6272627783有4×3的超前导坑计算：全断面开挖面S=7.5（m2)N=（2.33×7.5×2.0-2.9）/0.81×1.25×2.0=25.4≈15（个）掏槽眼个数取5个，包括一个空孔，辅助眼15-5=10个3、炮眼的布置掏槽眼的布置原则为了便于石碴装运，爆后找顶，及喷混凝土等作业，要求碴堆集中一些，堆得高一些，掏槽区应布置在断面的中下方。通常偏中心线1.5~1.8m，设置在中心线的左侧和右侧，距底板线1.5~1.8m。辅助眼和周边眼的布置原则布眼均匀，既要充分利用炸药的能量，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，一般辅助眼取0.4~0.8m，周边眼取0.5~1.0m，周边眼距巷道轮廓线取0.1~0.2m.底眼布置较为困难，有积水时易产生盲炮，因此要注意一下几点：一是底眼间距一般为0.4~0.7m.抛碴爆破时，底眼采用较小间距。而是底眼眼口应比巷道底板高出0.1~0.2m，但其眼底应低于底板0.1~0.2m，抛碴爆破时，应将炮孔深度加深0.2m左右。三是底眼装药量介于掏槽眼和辅助眼之间，装药长度为眼深的0.5~0.7倍，抛碴爆破时，每孔增加1~