爆破有关计算.docx
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爆破有关计算
露天爆破设计计算
●底盘抵抗线距离W底
W底＝
K1：
微差爆破时，K1＝53，齐发爆破时，K1＝50；
K2：
岩石裂隙系数，K2＝1.0～1.2；
D：
炮孔的直径，m；
ν：
炸药的密度，T/m3；
γ：
岩石的容重，T/m3。
●孔距a
a＝
a：
炮孔间的距离，一般为4～7m；
K3：
钻孔的间距系数（钻孔邻近系数），K3＝0.7～1.3。
●排距b
b＝
●孔距h超
h超＝K4W底
K4：
系数K4＝0.15～0.35
●填塞长度L填
L填≥0.75W底
●单孔装药量Q
Q＝q×h×a×W底
q：
单位炸药消耗量，根据矿石的性质进行选择，Kg/m3。
●每爆破一次的炸药总消耗量Q总
Q总＝q×V
q：
每爆破1m3岩石所需炸药消耗量，Kg/m3。
V：
岩石爆破量，m3。
●每一个炮眼的平均炸药消耗量Q孔
Q孔＝
N：
炮眼数目，个。
岩巷掘进炸药消耗定额（Kg/m3）
巷道掘进断面（m2）
岩石坚固性系数（f）
1.5
2～3
4～6
8～10
12～14
15～20
＜6
0.78
1.05
1.50
2.15
2.64
2.93
＜8
0.65
0.89
1.28
1.89
2.33
2.59
＜10
0.56
0.78
1.12
1.69
2.09
2.32
＜12
0.52
0.72
1.01
1.51
1.90
2.10
＜15
0.47
0.66
0.92
1.36
1.78
1.97
＜20
0.44
0.64
0.90
1.31
1.67
1.85
＞20
0.4
0.60
0.86
1.26
1.62
1.80
备注：
●岩石坚固性系数f
R:
岩石的抗压强度，kg/cm2。
洞室爆破（大爆破）设计计算
●最小抵抗线W
W＝K1×h
K1：
系数K1＝0.6～0.9；
●药室间距a（松动爆破）
a＝K2×W平均
K2：
药室间距系数，K2＝0.8～1.2。
W平均：
相邻两药室最小抵抗线的平均值，m。
●每个药室装药量Q
Q＝K，×W3
K，：
松动爆破的单位炸药消耗量，Kg/m3。
爆破安全距离设计计算
●爆破振动允许安全距离R
R＝
R：
爆破振动安全允许距离，m。
Q：
炸药消耗量，齐发时为总药量，延时爆破时为最大一段药量，Kg；
V：
保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s；
K,a：
与爆破点至计算保护对象的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。
不同岩性的K、a值
岩石性质
K
a
坚硬岩石
50～150
1.3～1.5
中硬岩石
150～250
1.5～1.8
软岩石
250～300
1.8～2.0
岩石坚硬程度分类应按其饱和单轴抗压强度值进行确定，参见《工程岩体分级标准》和岩土工程勘察和地基基础设计规范中规定。
岩石坚硬程度
硬质岩石
软质岩石
坚硬岩
较坚硬岩
较软岩
软岩
极软岩
饱和单轴抗压强度RC（MPa）
＞60
60～30
30～15
15～5
＜5
●爆破冲击波安全允许距离RK
RK＝
RK：
冲击波对掩体内人员的最小允许安全距离，m。
K1：
系数，若露天爆破大块石，一次爆破药量不超过20Kg，K1＝25，其它情况按规定取值；
Q：
一次爆破的炸药量，秒延时爆破取最大分段药量，毫秒延时爆破按一次爆破的总药量计算，Kg。
●爆破冲击波超压计算△P
△P＝
△P：
空气冲击波超压值，105Pa，对人员允许值为0.02×105Pa；
Q：
一次爆破的TNT炸药当量，秒延时爆破为最大一段药量，毫秒延时爆破为总药量计算，Kg；
P：
装药至保护对象的距离，m。
●殉爆距离R
R＝
R：
殉爆距离，m。
c：
主爆药质量，Kg；
r：
c为1.0Kg的传爆距离，m。
●安全距离R
R＝
R：
安全距离，m。
c：
爆药质量，Kg；
K：
系数，查有关资料。
【案例】
露天矿山爆破工程设计
1.0民爆器材库房的选址
经XXX公安局核准，该矿山和多家企业共同拟建自有炸药库。
按照《民用爆破器材工程设计安全规范》（GB50089—2007）和《爆破安全规程》（GB6722—2003）等相关规范、规程已确定该矿山的民爆仓库位置。
2.0炮眼布置与爆破工艺参数的确定
（1）炮眼布置
该矿山分层设计高度为5m，钻孔设备设计采用YGZ70型导轨式独立回转凿岩机，为保持开采坡面角为70°，炮眼采用与坡面角度一致的斜向钻孔，布置方式为单排布孔方式。
（2）孔径和孔深
孔径主要依据爆破高度（分层高度）、钻孔设备、岩石性质、炸药品种和爆破要求确定。
现该矿山采用的是浅孔爆破，孔径为42mm，该矿为倾斜孔布置，炮眼倾角与坡面角一致为70°，炮孔垂直深度与一次爆破的台阶高度一致，即5m，钻孔斜深按下式计算：
L=1.15h/sin
式中：
L——炮孔的倾斜深度，米；
1.15——炮孔超深度系数。
取值范围为0.05～0.3，岩石越坚硬，取值越大。
石灰岩矿石较硬，取0.15；
h——小台阶高度，取5；
——台阶坡面角度。
石灰岩可取70°。
将以上取值带入式中，则
L=1.2×5/sin70°=6.12≈6.1m
（3）最小底盘抵抗距（w小）
因分层台阶高度达到浅孔爆破的极限值5m，一次爆破的矿岩量较大，消耗的炸药量也较大。
所以应以每个炮孔的装药量条件进行最小抵抗线计算。
即
W小=d
式中：
W小——最小抵抗线，米；
d——炮孔直径，分米，根据上述取值为42mm=0.42dm，
Δ——装药密度，公斤/分米3，取1.1；
m——炮孔内距参数，0.7～1.4范围内选取，该例取0.85；
k——炸药单耗，公斤/米3。
取0.35公斤/米3。
将上述取值代入公式，得
W小=0.42
=1.945≈1.9m
（4）炮孔距离（a）
孔距是指同一排炮孔中相邻炮孔中心线之间的距离。
可按以下经验公式计算，即
a=mW小
式中：
a——相邻两炮孔孔距，米；
m——炮孔内距系数，一般取0.7～1.4；当使用微差爆破时，m取到1.8～2.0；若岩石极坚硬或要求炸破后形成较大块度时，m取0.8～1.0。
石灰岩矿取1.4。
W小——如上述。
将以上取值代入式中计算，得
a=1.4×1.9=2.66m
（5）单孔装药量（Kg）
q=0.5KV3=0.5×K×W小×a×h=0.5×0.35×1.9×2.66×5=4.422≈4.4kg
式中：
K—炸药单耗，据经验石灰岩矿石取0.35Kg/m3
W小—最小抵抗距，取1.9m
a—孔距值，取2.66m
h—分层高度，取5m
（6）一次起爆炮眼孔数目（n）
N=G/W小×a×h×r×n
式中；N——一次起爆的炮孔数，个；
G——一次爆破的矿岩产量，吨。
G=矿山或采区年生产能力/年生产天数。
若矿山年生产能力为190kt/a，年生产天数为300天，设计矿山每天爆破一次，则G=19×104/300=633.3t/d；
r——矿石容重，t/m3。
石灰岩矿石取2.6；
h——所有炮孔的平均利用率，%。
取值一般为85～98%之间，软岩取值大值，硬岩取小值。
石灰岩矿取92%
W小、a、h的代表意义取值如前述。
将以上取值代入式中计算，得
n=633.3/1.9×2.66×5×2.6×0.92=10.47≈11个
经以上计算，该矿山一次起爆的炮孔数为11个，若采用一次齐爆，其最大装药量为4.4×11=48.4kg。
（7）炮孔填塞长度（Lt）
按有关要求，一般情况下，填塞长度不应小于最小抵抗线的长度。
但当爆孔深度大于1.5m时，填塞长度不小于0.75m。
经验算，该爆破钻孔装药后剩余长度将达到1.0m。
本次设计按炮眼斜深的1/3计算可得：
Lt=2m，只要将干、湿相宜的沙、粘土混合物将装药剩余的炮孔填塞紧密是能满足爆破要求的。
（8）作业工序
爆破工程的作业工序按以下程序进行：
①确定眼孔位置：
按设计要求确定炮孔的孔距。
②打眼：
打眼时，按坡面角的要求，打眼至设计要求的深度。
③装填：
在钻孔爆破施工前，应清理好工作面，查清炮孔数目，清除炮孔内积水和泥渣，才能装药，每个炮孔装药量按设计装药，炮泥填塞长度按设计要求进行，起爆药包放置于孔底第二个药包位置。
雷管聚能穴朝向孔口反向起爆。
装药后的孔眼用砂与粘土的混合物进行填塞。
砂子粘土的比例为3：
1，加入20％的水制成炮泥。
④起爆：
一般炸药的敏感度比较低，必须由敏感度高的雷管等起爆器材进行起爆。
起爆器方法分为火雷管起爆法、电雷管起爆法、导爆索起爆法和非电导爆管起爆法。
现确定采用两段微差电雷管起爆法。
3.0爆破安全距离
爆破时，将产生爆破地震、空气冲击波、碎石飞散及有毒气体，因而会危及爆区周围的人员、设备及建筑物的安全。
因此，爆破时必须确保一个爆破安全距离。
（1）爆破飞石的安全距离
爆破飞石安全距离，按下表的规定。
表爆破时个别飞石对人员的安全距离
序号
爆破类型及方法
个别飞石最小安全距离m
1
裸露药包破碎大块岩石
400
2
浅眼破碎大块岩石
300
3
浅眼爆破
200（复杂地形或未形成台阶工作面时≥300m）
4
浅眼药爆破
300
5
蛇穴爆破
≥300
6
浅眼眼底爆破
50
7
硐室爆破
≥300
8
深孔爆破
≥200
根据上表所列，该矿山采用深孔爆破，个别飞石最小安全距离，选取应≥200m。
在采场爆破点200m范围内作业人员爆破时应撤离至200m以外。
（2）爆破地震安全距离
爆破时产生的地震波一般对人员无较大的影响，但对建筑及露天边坡却有破坏作用，按下式计算：
R地=（k/v）1/a·Qm
式中：
R地――爆破地震安全距离（m）；
Q――炸药量（㎏）。
齐发爆破时，取总爆破量；微差爆破或秒差爆破时取最大的一段爆破量；
V――地震安全速度，㎝/s，取1㎝/s；
K――与地质等条件有关的系数；
a――衰减系数；
m――药量指数，按规范取1/3
k、a取值见下表。
表爆区不同岩性的k、a值
岩性
K
a
坚硬岩石
50～150
1.3～1.5
中硬岩石
150～250
1.5～1.8
软岩石
250～350
1.8～2.0
根据表的规定，该矿取K、a分别为200、1.6，鉴于该矿山采用微差控制爆破，根据计算，该矿山爆破地震波安全距离为99m。
（3）空气中冲击波的安全距离
R空=k·Q1/3
式中：
R空――空气中冲击波的安全距离（m）；
Q――炸药量（㎏）。
齐发爆破时，取总爆破量；微差爆破或秒差爆破时取最大的一段爆破量；
K――与地质等条件有关的系数，有掩体取15，无掩体取30；
经计算空气中冲击波的安全距离约为108m。
4.0起爆器材
常用的起爆器材包括各种雷管、用来引爆雷管或传递爆轰波的各种材料。
（1）雷管
雷管是用来引爆炸药的器材。
根据点火装置的不同，分为火雷管和电雷管。
前者在帽孔中插入导火索点火引爆，后者由电气点火装置点火引爆正起爆药雷汞或迭氮铅，再激发副起爆药产生爆轰。
正起爆药外用金属加强帽封盖。
电雷管有瞬发、秒延迟和毫秒延迟三种。
常用的即发雷管为6～8号。
毫秒延迟电雷管的构造是在点火装置与加强帽间增设毫秒延迟药，国产毫秒延迟雷管有五个系列产品，其中第五系列被广泛运用。
设计采用瞬发雷管。
（2）起爆器型号
主要起爆器型号及参数见下表。
表主要起爆器材型号及参数
序号
名称
型号
主要参数
生产厂家
起爆电压
（V）
起爆能力
（发）
充电时间
（S）
1
起爆器
GM-1000S
1800
1100
＜60
湖南电子仪器厂
2
起爆器
GM-500S
1850
800
＜50
湖南电子仪器厂
3
起爆器
GM-300S
1800
480
＜50
湖南电子仪器厂
根据上表，起爆器选用湖南电子仪器厂生产的GM-300S型起爆器。
另设计选用LGS-2A型毫秒雷管测试仪，用于对雷管的测试。
（3）起爆器数量设计采用3台，其中1台备用。
5.0爆破设计总结
炮眼采用平行坡面布置。
（1）炮眼孔径：
42mm
（2）底盘抵抗距：
1.9m
（3）炮眼深度：
6.1m（斜深）
（4）炮眼孔距：
2.66m
（5）单孔装药量：
4.4kg
（6）放炮周期：
1天
（7）炮眼孔数目：
11个
（8）一次阶段爆破的最大装药量：
48.40kg
（9）起爆方式：
微差电雷管起爆法
本《开采设计》所设计的爆破方案仅为该矿山的爆破初设，具体现场爆破施工应以现场施工设计为准。
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