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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