厂房石方开挖爆破设计.docx
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厂房石方开挖爆破设计
目录
1.概述1
2.爆破分区2
3.爆破分层4
4.施工程序5
5.爆破方案的选择5
6.爆破材料的选择5
7.梯段微差爆破参数设计5
7.1.梯段高度的确定5
7.2.炮孔布置5
7.3.钻孔直径7
7.4.孔斜7
7.5.孔深、超深7
7.6.底盘抵抗线7
7.7.孔距和排距的确定8
7.8.单孔装药量8
7.9.堵塞长度8
7.10.装药结构8
7.11.单位炸药消耗量8
7.12.起爆网络设计9
7.13.缓冲孔孔距、排距和装药量的确定9
7.14.梯段微差爆破参数设计计算示例10
8.预裂爆破参数设计11
9.保护层爆破参数设计11
10.注意事项及说明13
厂房石方开挖爆破设计
1.概述
厂房段桩号为0+066.20～0+124.72，位于左岸岸坡及左河床，岸坡地面高程42m～48m，坡角约38°，河床面高程41.18m～42m。
岸坡覆盖层人工堆填碎石土，厚约1m～2m；河床覆盖层为上部为含砾中粗砂，下部为含泥砂卵砾石，厚4.3m～5.8m。
下部基岩左侧下部为侏罗系下统蓝塘群b段变质粉细砂岩、砂岩，局部为辉绿岩；右侧上部为下第三系丹霞群a段砂岩、砂砾岩、砾岩，厂房上游侧呈顺向坡，厂房基坑开挖较深，存在基岩边坡稳定问题。
根据地质资料显示，靠近闸坝段基岩面高程约为▽34.00；中部偏右为一深槽，高程约为▽26.50。
石方开挖量主要集中在靠近左岸岸坡处，且岩面高程较高，形成高边坡开挖，边坡高度最高约26米。
厂房石方开挖量为2.43万m3，深槽开挖高程为▽26.50，上游底板开挖高程为▽28.85，下游底板开挖高程为▽29.79，集水井开挖高程为▽23.50。
2.爆破分区
由地质资料显示，厂房基岩面沿坝轴线方向起伏较大，中部为一深槽，高程约为▽26.50米，上下游方向基岩面较平坦。
厂房开挖施工工作面较窄，工期紧，为了加快施工进度，充分利用地形地质条件，以中部深槽为界，利用中部深槽作为临空面，分两个爆破作业区进行开挖爆破施工，每个作业区分三个工作面进行开挖流水作业。
作业区和工作面的划分见下图。
BB
3.爆破分层
根据选用的钻孔设备性能和开挖岩层厚度，两个爆破作业区分层如下：
第一分区开挖厚度最厚约7.5米，分二层开挖，第一层挖至保护层，第二层即保护层开挖。
第二分区开挖厚度最厚约26米，分四层开挖，第一、第二层厚度9米，第三层挖至保护层约6米，第四层为保护层。
具体分层见爆破分层图。
保护层厚的确定：
本工程选用的设备为液压潜孔钻，钻孔直径为φ75，选用的药卷直径为φ70。
根据本工程地质条件结合以往的施工经验，保护层的上一层开挖采用柔性垫装药结构减少对基岩的破坏作用，在满足规范规定的前题下，保护层选用小值，取30倍药卷直径，即保护层厚度为2.0米。
4.施工程序
考虑到厂房施工工期较紧，且厂房开挖会影响到闸坝砼浇筑，为了加快施工进度，采用两个作业区同时施工的方案，施工组织安排优先考虑第一作业区。
两个作业区都采用自上而下逐层开挖的施工程序，每个作业区分三个工作面进行流水作业施工，即清理测量放样工作面、钻孔爆破工作面和出碴工作面。
5.爆破方案的选择
根据本工程的地形地质条件和工期要求，结合我公司以往的施工经验，在保证开挖质量的前题下，选用梯段微差爆破与预裂爆破、缓冲爆破、保护层一次开挖爆破组合起来形成一套确保开挖质量的优质高效的开挖爆破方案。
6.爆破材料的选择
炸药：
抗水岩石销铵炸药、2号岩石销铵炸药；
药卷直径：
Φ32、Φ70
雷管：
理想的微差爆破间隔时间为25～75ms，选用瞬发非电雷管和2#～7#段毫秒非电雷管。
段别
瞬发
2#
3#
4#
5#
6#
7#
延时ms
0
25
50
75
110
150
200
7.梯段微差爆破参数设计
梯段高度的确定
根据选用的钻孔设备性能和开挖岩层厚度，梯段高度为7～9米，具体见爆破分层示意图。
炮孔布置
本工程第一作业区开挖坡度为1:
0.5，第二作业区开挖坡度为1:
0.3，根据选用的钻孔设备，为了便于施工控制，采用倾斜钻孔的钻孔方式和多排梅花形布孔方案。
具体见炮孔布置图。
钻孔直径
根据选用的设备钻孔能力，选用钻孔直径为75mm。
孔斜
根据钻孔设备性能及爆区地质地形条件，第一作业区孔斜采用1:
0.5，第二作业区孔斜采用1:
0.3。
孔深、超深
厂房开挖岩石较松软，底盘的夹制作用不明显，且开挖后不影响岩面的平整度，每个梯段不采用超深钻孔，即超深h=0。
孔深L由梯段高度H和超深h确定。
第一作业区孔深：
L=1.12H+h，最大孔深约为6米；第二作业区孔深：
L=1.04H+h，最大孔深约为9.4米。
底盘抵抗线
底盘抵抗线是影响爆破效果的一个十分重要的参数，过大的底盘抵抗线会造成根底多、大块率高、后冲作用大的后果；过小的底盘抵抗线不但浪费炸药、增大造孔工作量，而且容易抛散岩块、产生飞石造成危害。
根据选用的炸药、岩石的爆破性、钻孔直径、梯段高度和坡面角，结合以往施工经验和H.Y杜鲁达介绍的计算方法，确定底盘抵抗线为W1=0.28～0.55H，深炮孔取小值浅炮孔取大值。
孔距和排距的确定
孔距按下式计算：
a=mW1，炮孔邻近系数取m=1.20
排距取b=W1
单孔装药量
多排孔爆破从第二排起以后各排孔的每孔装药量按下式计算：
Q=KqabH
K：
克服前排孔岩石阻力增加系数取K=1.1。
堵塞长度
L2=0.75W1
装药结构
主爆孔：
采用连续装药结构
缓冲孔：
采用间隔装药结构
保护层上一层主炮孔：
采用底部加20cm柔性垫的连续装药结构。
单位炸药消耗量
本工程岩石为砂岩，采用工程类比选用单位耗药量取q=0.40kg/m3，具体由现场爆破试验确定。
起爆网络设计
爆破方案：
采用多排孔微差爆破方案
起爆方法：
采用微差非电雷管起爆方法
起爆网络：
采用孔内孔外延时的起爆网络。
缓冲孔孔距、排距和装药量的确定
缓冲孔底盘抵抗线W1取0.6倍主炮孔底盘抵抗线值，即W1=0.6×2.5=1.5
孔距a=1.25W1，取a=2.0
排距b=W1，取b=1.5
单孔装药量Q=kqabH=1.1×0.4×2.0×1.5×9.0=11.88kg
装药长度L1=11.88/4.0=2.97m
取堵塞长度L2=W1=1.5
缓冲孔分四段装药，每段长约75cm；每段装药间隔约1.5m，每段药包采用导爆索连接起爆。
梯段微差爆破参数设计计算示例
根据选用钻孔设备、炸药品种，以梯段高度9米（第二作业区第二层）为例计算爆破参数如下：
选定的参数
数值
备注
台阶高度H（m）
9
根据选用的施工设备性能及岩层开挖厚度确定
单位耗药量q（kg/m3）
0.4
由地质资料提供的岩性通过工程类比确定
药卷每米重量q1（kg/m）
4
由钻孔直径的大小选用药卷直径，根据厂家提供的炸药参数确定
钻孔孔径（mm）
75
根据选用的施工设备性能确定
药卷直径（mm）
70
由钻孔直径的大小选用药卷直径
计算参数
系数k
计算式
计算值
设计值
钻孔深度L（m）
1.04
L=k*H+h
9.36
9.40
超深h（m）
0.00
底盘抵抗线W1（m）
2.51
2.50
孔距a（m）
1.2
a=k*W1
3.01
3.00
排距b（m）
b=W1
2.51
2.50
单孔装药量Q（kg）
1.1
Q=L1*q1,Q=k*q*a*b*H
29.91
29.70
装药长度L1（m）
L1=L-L2,L1=Q/q1
7.48
7.43
堵塞长度L2（m）
0.75
L2=k*W1,L2=L-L1
1.88
1.98
每m3钻孔进尺
0.14
0.14
实际单位耗药量q（kg/m3）
0.44
8.预裂爆破参数设计
1炮孔间距的确定：
a=（7～12）D，取a=8×75=600mm
2不偶合系数：
Dd=D/d=2～5，选用药卷直径为φ32，则不偶合系数为Dd=2.3
3线装药密度：
根据岩石强度和孔距计算Qx=0.188σ0.5a
砂岩σ=4.7～180MPa，本工程为变质细粉砂岩取σ=40MPa，则
Qx=0.188×4000.5×60=225.6g/m
4堵塞长度L2=0.6～2.0m，取L2=1.4m
⑤底部加强段长度L′=0.5～1.5m，取L′=0.8m，底部加强段增加药量取1倍Qx
⑥装药结构：
采用间隔装药结构。
单孔装药量为Q=1600+320=1920g，则实际线装药密度q=1920/9.4=204.3g/m
9.保护层爆破参数设计
确定的保护层厚为2.0m，由于本工程工期较紧，为了加快施工进度，在满足爆破质量的前提下，采用孔底加柔性垫层小梯段一次爆除的爆破方案。
1炮孔布置：
采用多排梅花形布置方式。
2小梯段爆破参数设计
孔径、药卷直径和孔斜：
采用潜孔钻钻垂直孔，孔径为φ75，药卷直径为φ32，既加快了钻孔进度，又可采用不偶合装药，减小对基岩的破坏；
装药结构：
采用连续装药结构，由于不偶合系数为2.34，药卷必须绑扎在竹片上。
其它参数见下表：
爆破参数
经验公式
设计值
说明
孔径（mm）
φ75
钻孔深度L（m）
L=0.8H
1.6
由地质情况确定
超钻深度h（m）
h=0.1H
0.2
柔性垫厚
孔距a（m）
a=1.0W1
1.0
排距b（m）
b=0.8a
0.8
底盘抵抗线W1（m）
W1=0.5H
1.0
单位炸药消耗量q（kg/m3）
0.40
单孔装药量Q（kg）
Q=1.1qabH
0.704
装药段长度L1（m）
L1=Q/q1
0.88
堵塞长度L2（m）
L2=L-L1
0.72
实际单位炸药消耗量q（kg/m3）
0.44
10.注意事项及说明
针对本工程的具体情况，施工时除了严格执行爆破相关规程外，还应注意以下事项：
①本爆破设计是通过现有资料、有关爆破规程进行理论计算，并根据以往施工经验通过工程类比确定的爆破参数，实际施工时应根据现场的实际情况进行现场爆破试验，针对现场周围不同的环境因素、地质变化情况、爆破效果等进行调整。
②施工时根据砼结构的龄期和距爆破点的距离，计算单响炸药量，并调整起爆网络。
③施工点附近有铁路通过，应根据铁路距爆破点的距离、列车经过的时间，计算确定飞石、振动的安全距离和爆破时间。
④为了加快施工进度，保护层开挖采用了加柔性垫的小梯段微差爆破新技术（保护层一次爆除法），施工时应进行爆破试验加以验证。
5由于地形不规则，边孔可能存在两个自由面，施工时第一排孔和边孔装药量要单独计算，防止超量造成飞石危害。
⑥根据现场的周围环境、地质情况等，补充以下资料：
安全警戒范围与撤离区域和信号标志
主要设施与设备的安全防护
爆破安全距离的计算
爆破指挥组织机构及人员
爆破器材购买、运输、贮存、加工和使用的管理制度
施工机具、仪表及器材计划
爆破施工进度计划
现场爆破试验计划
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