凿岩爆破课程设计讲解.docx
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凿岩爆破课程设计讲解
凿岩爆破课程设计
题目某矿山运输巷道开挖爆破课程设计
学生姓名：
学号：
班级：
学院：
指导教师：
二〇一六年月日
凿岩爆破课程设计任务书
1.课程设计的任务
根据爆破安全规程（GB6722-2014）、简明爆破工程设计手册等要求，进行某工程的爆破设计。
2.课程设计内容及要求
（1）熟悉任务书提供的有关设计资料，认真仔细分析和研究各种相关文件及工程资料；
（2）爆破参数设计，爆破方式设计；
（3）爆破网络敷设，爆破效果预测，爆破设计感想；
（4）按时独立完成，字迹清楚、工整，章节顺序安排合理；
（5）设计图用CAD绘制，图纸包括：
孔网参数图，装药结构图，网络敷设图，爆破境界示意图；
（6）胶装订整齐、美观，全班统一封面设计，字数不低于5000字。
3.设计步骤
（1）审题。
（2）环境描绘。
绘出爆区环境示意图及安全注意事项。
（3）设备选型。
根据爆破规模及爆破条件选定供风设备及穿孔设备类型。
（4）确定穿孔爆破参数。
包括孔位、孔径、孔深、孔角、超深、孔间距、排间距等。
（5）确定装药结构。
确定装药结构类型，装药长度、充填长度及偶合系数等。
（6）网络敷设。
确定起爆方式、网络敷设形式、雷管段数、测试并计算电阻值，绘出爆破网络图。
（7）计算爆破工程量。
计算爆破体积、爆破工程量、炸药量、穿孔进尺、炸药单耗、延米爆破量等。
（8）计算安全距离。
计算飞石、地震波、冲击波安全距离。
（9）预测爆破效果及安全距离。
（10）确定警戒距离。
由爆破安全规程及爆破实际确定安全警戒距离，设置相应的岗哨。
（11）施工及安全组织。
组织爆破施工及安全警戒工作，成立相应的管理机构，明确岗位职责、建立安全网络，负责爆破全过程的施工与安全管理工作。
4.课程设计题目
（1）设计题目1某矿山运输巷道开挖爆破课程设计
某井巷平洞开挖，其断面形状设计为半圆拱，其断面宽度约为B米，直墙高为H米，围岩坚固性系数为f，围岩密度为ρ，炸药单耗根据岩石性质确定。
每次穿爆深度约为L米，则应如何进行爆破设计才能满足要求。
采用一次成型，周边炮孔采用光面爆破。
表1巷道掘进爆破参数表
序号
断面宽度B（按学号倒数第二位）
直墙高H（m）
坚固性
系数f
每次穿爆
长度L（m）
围岩密度ρ
t/m3
1
2
3
4
0/5
学号尾数为0
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
1.7
大于12
1.6
3.0
学号尾数为1
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
1.8
7-8
1.8
2.4
学号尾数为2
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
1.9
5-6
2.0
2.2
学号尾数为3
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
2.0
11-12
2.2
2.8
学号尾数为4
3.2
3.4
3.6
3.8
4.0
2.1
大于12
2.4
3.0
说明：
学号单号采用直眼掏槽，双号采用斜眼掏槽。
，
（2）设计题目2某露天矿台阶爆破课程设计
某露天矿山，设计开采台阶高度为H米，台阶倾角80°，矿石坚固系数为f=6~12炸药单耗为qkg/t，矿山设计某矿块单次爆破量为Q万吨，要严格控制爆破安全距离。
则应如何进行爆破设计才能满足矿山生产要求。
表2露天矿爆破参数
序号
台阶高度
单次爆破量/万吨（按学号倒数第二位）
坚固性系数
矿石密度t/m3
1
2
3
4
0/5
学号尾数为5
7
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
5-6
2.2
学号尾数为6
9
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
7-8
2.4
学号尾数为7
11
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
9-10
2.6
学号尾数为8
13
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
11-12
2.8
学号尾数为9
15
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
大于12
3.0
5.设计进度安排
（1）本学期14-15周（2015年5月28——2015年6月8日）。
（2）2016年6月8日答辩及设计成绩评价。
6.设计说明书格式要求
①严格按科研论文的排版格式，包括参考文献格式；
②页面设置：
页边距：
上2.5厘米，下2.5厘米，左2.5厘米，右2.5厘米，页眉1.5厘米，页脚1.75厘米间距：
段前0行，段后0行行距：
固定值，15.6磅（题目行、公式行采用单倍行距）；
③字体和字号
一级标题：
字体：
（中文）黑体,小二,加粗,字距调整二号；缩进：
左侧:
0.76厘米；行距:
单倍行距,段落间距：
段前:
0.5行,与下段同页,段中不分页；
二级：
字体:
（中文）黑体,小三,缩进:
左侧0厘米；悬挂缩进:
5.76字符,左；段落间：
段前0.5行
三级标题：
字体：
（中文）黑体,四号；缩进:
左侧1.5厘米，悬挂缩进7.2字符；段落间距：
段前0.5行；
正文部分：
字体：
（中文）宋体,（默认）TimesNewRoman,小四；缩进：
两端对齐；行距：
多倍行距1.25字行；首行缩进：
2字符；
图题、表题：
五号，加粗，宋体和TimesNewRoman字体；图、表中文字用五号TimesNewRoman字体，量与单位之间用“/”间隔；
图注与说明、表注与说明：
五号TimesNewRoman字体。
1概况及环境描绘
1.1概况
某井巷平洞开挖，其断面形状设计为半圆拱，其断面宽度约为3.6米，直墙高为1.9米，围岩坚固性系数为5-6，围岩密度为2.2，炸药单耗根据岩石性质确定。
每次穿爆深度约为2.0米。
采用一次成型，周边炮孔采用光面爆破。
1.2环境描绘
围岩坚固性系数为f为5~6，围岩密度为2.2t/m3，岩质坚硬致密，可爆性一般。
炸药单耗根据岩石性质确定。
每次穿爆深度约为2.0米，爆破参数和爆破方量不是很大，为一般规模爆破，采用一次成型。
开挖巷道为主运输巷道，周边采用光面爆破,达到光面爆破的技术质量要求。
地压较大，围岩以致密花岗岩和砂岩为主，查《全国统一建筑工程基础定额》中的土壤及岩石开挖分类表得，岩石属于次坚石，为VII级，用轻型钻孔机钻进速度为8.5m/min。
2设备选型
2.1机械设备配套如下
YT24气腿式凿岩机5台，耙式装载机一台，5台7655型凿岩机3台ZYC-21型装岩机，1.1m³矿车3台电机车，起爆电源微MFB-100型，HPC-V型潮式凝土喷射机，并配以HPLG-5B转子型喷射机铲机和混凝土机械手。
2.2通风设备如下
永久通风设施：
永久密闭、永久风门、风桥、永久调节风窗、测风站
3穿孔爆破参数
3.1`爆破参数设计
只有选定正确的炸药以及确定正确的爆破参数，才能保证取得良好的爆破效果。
井巷光面爆破的主要参数主要有：
炸药消耗量，炮眼直径炮眼间距，炮眼深度和炮眼数目等。
合理确定这些参数十分重要，由于目前还没有一套成熟的理论计算方法，一般计算只是作为参考依据，因此根据经验类比和直接实验得来。
遵循以下原则：
（1）炮眼利用率要高，炸药和雷管的消耗量要小
（2）巷道尺寸应符合设计要求和井巷工程施工及验收规范的标准，巷道的方向与坡度均应满足设计规定（3）对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护（4）岩石块和岩堆高度要适中，以利于提高装岩效率和钻眼与装岩工作的平行作业
3.2炸药选择
炸药是破碎岩石的能源，对爆破效果影响甚大。
一般是根据爆破岩石对象的坚固性，含水性等因素来选取炸药，岩石坚固性大的选取威力大的炸药，含水性强的选取能抗水的炸药，或一般采取防水措施。
此外，推广深孔爆破的经验表明，还必须根据各类炮眼的不同爆破作用采取不同性能的炸药，这样才能获得光面和不破坏围岩的稳定性，在挤压掏槽和开槽的辅助眼中，则需采取高威力，高密度的炸药，以发挥每个炮眼的最大爆破作用，在周边眼中应采用不耦合装药或低威力炸药，以形成平整的轮廓轮面。
为了达到既实现光面爆破，又充分发挥炮眼利用率的目的，可采用重掏槽、轻修边（周边的装药要轻）的方法。
掏槽眼、辅助眼、底眼等一般选用威力较大的2号硝铵岩石炸药，帮眼，顶眼选用2号煤矿硝铵炸药,直径约为34mm。
3.2.1.1炮眼的布置
根据题目的需求这里采用斜眼掏槽，斜眼掏槽的优势如下：
适用于掘进断面积大4㎡的各类井巷。
掏槽体积大，充分了自由面，掏槽眼数、炸药消耗量、使用雷管段数相对减少。
掏槽眼深度手巷道宽度限制。
易产生大块岩石，岩石抛掷距离远，易崩倒支架或损坏设备。
3.2.1.2.炮眼外径
目前国内外平巷掘进大多采用手持式凿岩机和气腿式凿岩机打眼，眼径有两种类型：
普通型和小直径型（小直径炮眼和小直径药卷）
两种类型孔径
类型
炮眼直径/mm
药卷直径/mm
类型
炮眼直径/mm
药卷直径/mm
普通型
40~42
32~35
小直径型
34~35
27
炮眼直径应和药卷直径相适应的，炮眼直径小了装药困难；而过大的炮眼直径，将时标准药卷在炮眼内空隙过大，影响爆破效果。
目前我国普遍采用的药包直径为32mm和35mm两种，现场普遍采用的炮眼直径一般比药包直径大4-6mm。
在这选药包直径为35mm。
且YT-24气动式凿岩机的钻孔直径为34-42mm，则确定炮眼直径为40mm。
4装药结构
4.1装药结构类型
根据放弃包药包的位置不同，有正向装药和反响装药两种形式。
正向装药是先将被动药包依次装入眼内，然后装入起爆药包。
所有起爆药包和雷管的巨能眼朝向眼底。
最后用炮泥填满。
优势为了相邻炮眼爆炸时产生带炮现象，也可将起爆药包放在距药包眼口的第二个药包上。
由于我国目前大量使用的是硝铵类炸药，这样防止容易发生残孔和残药现象。
因为一方面起爆的药包对临近还未起爆的炮眼产生挤压，抛离作用，使某些起爆药包被抛掷出去，因此容易造成残孔和残遥；另一方面，由于起爆药包的炮轰波传播方向是有外向内传播，对眼底还未起爆的药包产生压实现象，，使其密度增大，感度降低，包苏衰减，以致抗暴，这种情况在装药密度较大时容易产生。
反装药是先将起爆药包装入眼底然后再装起爆药包，最后装炮泥并要求药包和雷管的聚能眼一期朝扣外，这样炮轰口由内向口外传播，与岩石的抛掷方向相同，有利于反射拉伸波破碎岩石，同时起爆药包距自由面教员，爆轰气体不会立即从眼口冲出，炸药能量能充分利用，因此能获得较好的爆破效果。
因此在光面爆破中，周边眼的装药结构往往采用32-35mm粉状硝铵类炸药的情况下，可采用不耦合空气柱间隔装药结构，将药包置于孔眼底，然后在眼口一段内堵塞炮泥，然后间隔装药。
眼口炮泥必须堵塞好，炸药爆炸后空气柱才能起缓冲作用，延长孔眼内才能产生气体做工时间，将眼口部分岩石保留下来，避免眼口出现鼓包现象。
采用不耦合装药减少了对孔壁的破坏，有利于形成光滑的轮廓面。
5网络敷设
5.1起爆方式
起爆方法的比较：
我国工业炸药现行的起爆方法，主要分为两大类：
非电起爆法和电起爆法。
其中，非电起爆法又分为导火索起爆发，导爆索起爆法和导爆管起爆法等。
5.1.1导火索起爆法
使用的器材主要是导火索，火雷管和点火材料。
起爆原理：
点燃导火索，利用导火索燃烧产生的火焰引爆火雷管，再由雷管的爆炸能引起炸药爆炸。
优点：
操作简单易行，要求不高，机动灵活，点火容易，不要敷设复杂的电气线路，成本低，易于爆破工人掌握。
缺点：
劳动条件差，点火人员紧靠工作面，安全性较差，无法在起爆前检查准备工作质量，不能精确控制爆破时间，能同时起爆炸药量有限，导火索燃烧存在有毒气。
5.1.2导爆索起爆法
导爆索起爆法，利用一种导爆索爆炸时产生的能量去引爆炸药的一种方法，导爆索首先用雷管将其引爆。
由于在爆破作业中，从装药，堵塞到连线等施工程序上都没有雷管，而是在一切准备就绪，实施爆破之前才接上起爆管，因此，施工的安全性要比其他方法好。
此外，导爆索起爆法还有操作简单，容易掌握，节省雷管，不受杂散电流的影响，在炮孔内实施分段装药爆破简单等优点，因而在爆破工程中广泛应用。
缺点：
成本高，噪音大。
5.1.3导爆管起爆法
导爆管起爆法的主体是塑料导爆管，起爆网络由激发元件，传爆元件，连接元件和起爆元件所组成。
起爆原理：
主导管被激发产生冲击波，最后引爆起爆雷管，起爆炮孔内的装药。
优点：
操作简单轻便，使用安全，准确；可靠，能抗杂散电流、静电；雷管的原料是塑料，金属和棉纱，用量少；导爆管运输安全。
缺点：
不能用仪表检测网络连结的质量，爆炸时产生冲击破，不适用有瓦斯或矿尘爆炸危险的矿山。
5.1.4电力起爆法
利用电雷管通电后起爆产生的爆炸能引爆炸药的方法叫电力起爆法。
电力起爆法在爆破工程中使用广泛，它有以下有优点：
从准备到施工整个过程中，所有工序都可以用仪表检测，可以及时发现和改正网络辐射中的错误，从而保证了施工过程中的错误，从而保证了爆破的可靠性和安全性；可以实现远程控制，大大提高爆破的安全性；可以准确控制起爆时间和延期时间，从而保证良好的爆破效果；可以同时起爆大量药包，有利于增大爆破量。
电力起爆的缺点：
在有外来电的时候危险性较大；电力起爆工作量大操作复杂，作业时间量较大。
在有杂散电流的时候或地点，存在极大的危险性；电力起爆的设计计算、敷设和链接要求较高，操作人员必须有一定的技术水平；需要可靠的电源和必要的仪表和设备等。
起爆方法的选择，根据以上利弊的对比，只要认真克服电力起爆的缺点，电力起爆可以达到良好的爆破效果，据此选择电力起爆作为该工程的起爆方法。
5.2起爆网络敷设形式
采用混联的连接形式，混联由串联和并联组合而成。
可分为串并联和并串联。
串并联是将若干个电雷管串联成组，然后将若干串联又并联在两根导线上，再与电源连接。
并串联则是若干个电雷管并联，再将所有并联雷管组串联，然后通过导线与电源连接。
为了网络敷设的简单，且不会因为某一雷管断线就会导致整个网络的拒爆，因此选用串并联网络敷设形式。
5.2.1电雷管的选择
在设计网路的准备工作中，必须对电雷管逐个进行电阻测定，组量相等或相近的使用于统一网路中，以保证网路可靠起爆。
计算电路中通过雷管的电流，若电流过小，可能导致电雷管的拒爆现象。
为了保证串并联网络中每一个电雷管都被引爆，必须满足以下条件：
敏感度最高的电雷管爆炸之前，敏感度最低的电雷管必须被点燃，即感度最高的电雷管的爆发时间t最小必须大于或等于最钝电雷管的发火时间t最大。
5.2.2起爆电源的选择
220V交流电源
6爆破工程量计算
6.1爆破体积计算
V=S*YS=3.6*1.9+1/2（3.14*1.8^2）
其中S为巷道断面面积，Y为循环进尺。
Y=2.0
V=22.1056m3
6.2爆破工程量
M=V*P=11.0528*2.2=24.31616t
6.3炸药量
断面面积S=11.0528m2，围岩坚固性系数为6，炸药单耗为1.69.
所以Q=qls=11.0528*1.69=18.68kg
式中：
Q——一次爆破总装药量，kg；
q——单位岩石爆破炸药消耗量，kg/m3，
L——炮眼深度或循环进尺，m；
S——断面积，m
带入数据的Q=18.68k
6.4炸药单耗
炸药单耗q是指1m³岩石所消耗的炸药量，也是工作面一次光面爆破所需的炸药总量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比，即q=Q/V，千克/米³。
7爆破效果及安全警戒距离
巷道的光面爆破带来了良好的经济效益和社会效益，但是在爆破工作中也存在很多的危险因素，稍有不慎就会酿成大祸。
为了保证爆破作业能够安全进行，必须懂得和掌握爆破安全技术，严格按安全规程来。
其中，安全距离包括：
7.1个别飞石距离
飞石距离rf=20×n2×W×kf=20×1×1×1.5=30m
rf——个别飞石的飞散距离/m；
n——最大药包的最大爆破作用指数；
W——最大药包的最小抵抗线/m；
kf——安全系数，一般取1-1.5。
7.2地震波安全距离
由于爆破时会产生强烈的地震效应。
判定爆破地震对地面建筑物和构造物的影响，可用质点震动的位移、速度和加速度等指标，其中以震动速度用的最多。
根据经验总结，其安全距离可由以下公式得：
R=（K/V）1/aQ1/3
V------表示质点的振动速度/cm/s；
Q------同段起爆的最大装药量/kg；
R------爆源至测点之间的距离/m；
a-----同地质条件有关的地震波衰减系数；
K------同岩石性质，爆破方法等因数有关的系数，一般取50-200，岩石松软时取大值。
7.2.1.1.空气冲击波的安全距离
空气冲击波安全距离Rk=25×Q1/3，其中
Rk——爆炸冲击波对掩体内人员的安全允许距离/m；
Q——爆破炸药量，秒延时爆破取最大分段药量计算，毫秒延期是按一次爆破的总药量计算/kg
8施工安全组织
8.1钻孔要求与验收
钻孔要求：
（1）钻孔应按照爆破设计图进行；
（2）钻孔和开孔不要打成喇叭状孔口；
（3）钻凿过程中发现岩石破碎容易塌孔时，可以用加泥浆的方法固结孔壁，封住裂缝；
（4）钻孔是要随时将孔口岩渣清楚干净，如果不能清楚则适当加大超深；
（5）钻孔误差不大于孔深的1%；
（6）钻孔完毕后，用专制孔盖将孔口封好，防止泥土或岩粉冲入孔内。
爆破装药前检查孔壁碎石是否塌落堵孔，孔内有无积水，有则应排出积水；钻孔深度、孔距、底部抵抗线等参数是否符合设计误差范围。
对不符合的参数应采取相应的补救措施。
8.2起爆网络的注意事项
联线应按爆破说明书规定的联线方式把雷管线脚线与脚线、脚线与连接线或端线、端线与母线连好接通，为放炮作好准备。
联线时，脚线的连接工作可由经过专门训练的班、组长协助放炮员进行。
检查线路和通电工作，只准放炮员一个人操作。
与联线无关的人员都要撤离到安全地点。
联线操作人员应把手上的药粉、泥、油洗干净，以免增加接头电阻和影响接头导通。
然后把炮眼中引出的雷管脚线解开，并把接头刮净，按一定顺序从一端开始向另一端进行扭结，如果脚线不够长，可用规格相同的旧脚线做连接线，连线接头要用对头联结，不要顺向联结，也不能留有须头。
当炮眼长度大于脚线长度时，必须接长脚线，这时要注意使两根脚线的接头错开，并用胶布包好，防止脚线短路和漏电，联线接头必须扭紧，不能虚接，并要悬空，不得与任何物体相碰。
雷管间全部联好后，再与端线联结起来，端线要先挽结起来。
待工作面作过放炮前的瓦斯检查后，决定放炮时，必须在放炮母线接电源方面的那头仍扭结在一起的情况下，并验明母线却无电流后，方可将端线与母线联结起来。
8.3现场装填工作
现场装填准备工作要严格遵照以下几点：
（1）严格执行深孔钻凿完毕后的测量验收制度，对不符合原设计要求的部分，要采取措施，并重新审核药量。
不合理的深孔，又无有效补救措施的应予报废，不准爆破使用。
（2）爆区内的机电设备应移出爆破危险区。
要执行停送电制度。
爆破前，整个危险区内停电，否则不准起爆。
（3）深孔周围（半径0.5ｍ范围内）的碎石、杂物应清除干净，孔口岩石不稳固者，应进行维护。
（4）深孔爆破时，在炮孔附近，应设有堆放炸药的场地。
现场装填炸药是爆破的决定性的关键，所以必须要严格按照要求进行施工。
（1）运输炸药的汽车应有专人指挥进入爆区、禁止在卸有炸药的区域及装填完毕后的爆区内通过。
（2）起爆药包的加工点不得受其它作业的影响。
（3）搬运爆破器材时须小心谨慎，轻拿轻放，不准使其发生磨擦和撞击，严禁拖拽、抛掷。
（4）微差爆破时，各药室、深孔的微差雷管的段别应与设计相符。
（5）深孔装药，先检查核实孔深，有问题时，及时处理。
处理有困难时，立即报告爆破工程技术人员或爆破工作领导人解决。
（6）在深孔装药过程中，需多次检查装药高度上升变化情况，若发现异常情况时，须及时报告爆破工程技术人员，由专人按要求进行处理。
（7）操作人员必须严格按爆破设计作业，不准私自增加和减少装药量，如果需要调整装药数量，必须得到爆破工程技术人员或爆破工作领导人批准。
（8）深孔的装药作业应由爆破员或由爆破员带领经过培训合格发给临时作业证的人员进行，装起爆体的作业只准由爆破员进行。
（9）爆破工程技术人员及爆破工作领导人必须核实炮孔装药量，并检查孔炸药和起爆药包安放的位置是否正确。
（10）深孔爆破的雷管，应是防水雷管，当炮孔装药时间超过一昼夜，应先对不防水的雷管采取防潮措施。
（11）炮孔内有水时，应进行排水或对炸药采取防水措施。
（12）在保证填塞质量的同时，必须保证爆破网路不受损坏
（13）深孔爆破填塞工作，严格按设计施工。
出现异常情况（如药量在药室内装下，堆入导峒）需修改填塞设计书时，报爆破工程技术人员同意，方可施工。
（14）深孔爆破填塞前须先检查炮孔装药情况，不合格的炮孔不予填塞，如有异常，须立即向爆破工程技术人员报告，由专人按要求处理。
（15）深孔爆破填塞时，必须使雷管脚线及其它起爆线保持松弛状态。
（16）有水深孔应使用防水炸药或进行防水处理，施工中发现水孔。
须及时报告爆破工程技术人员，由专人按要求处理。
（17）工程中严格控制装药时间，一般不得超过所用炸药和起爆材料的最低抗水时间。
（18）使用铵油炸药在装药时应缓慢投进，不能过急，以免堵孔。
参考文献
[1]采矿手册编辑委员会.采矿手册[M].北京：
冶金工业出版社.2005
[2]《爆破工程》作者是王玉杰，武汉理工大学出版社于2009年07月出版发行
[3]《爆破安全规程实施手册》汪旭光，于亚伦，刘殿中编著，人民交通出版社于2004年9月出版发行
[4]《矿山爆破》张敢生，戚文革编著，冶金工业出版社于2009年6月出版发行
[5]《实用爆破技术》肖汉甫，吴立,陈刚编著，中国地质大学出版社；第1版于2009年7月出版发行
[6]《起爆器材》谢兴华编者，中国科学技术大学出版社；第1版于2009年3月出版发行
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