硐室爆破

硐室爆破1.硐室爆破的特点与分类硐室爆破就是采用正方形或矩形（条形）药室装填炸药进行岩土开挖爆破的作业。它具有以下特点：可以在短时间内完成大量土石方挖运工程，有利于加快施工进度；与其他爆破方法相比，凿岩工程少，相应所需设备、工具、材料和动力消耗少；所需的机具简单、轻便，适用于交通不便和山势陡峭的地方施工；工作条件艰苦，劳动强度大；与其他爆破方法相比，大块率较高，二次爆破量大；一次爆破药量大，对周围环境安全影响较大，在复杂环境条件下使用时，必须慎重，并要采取必要的安全防护措施。需要比较健全的施工组织和有经验的技术人员以及熟练的施工作业人员，才能保证安全完成任务。硐室爆破的用途①路堑开挖;②露天矿山剥离爆破;③定向爆破筑坝;④路基爆破填筑;⑤非金属矿剥离爆破;⑥填海建港爆破;⑦引水渠开挖及围堰拆除;⑧场地平整爆破;⑨围堰截流;⑩石料开采;1.硐室爆破的特点与分类硐室爆破按照其工程目的和作用，一般分成以下类型：松动爆破：以松动和破碎岩石为主，不产生岩石的抛掷或扬弃。主要用于采石、矿山开采以及爆破面积较大的工程。崩塌爆破：在山坡陡峭（坡角70º以上）及多面临空地形条件下，采用松动爆破，使破碎岩石在重力作用下塌落的一种爆破方法。常常用于采石场及移挖筑填的建设工程。抛掷爆破：不仅将岩石爆破破碎，而且将部分岩石抛掷出去。对于要求有一定抛掷距离的、且坡度在30º~70º的地形条件，可以采用这种爆破方法。常用于定向爆破筑坝、筑堤。扬弃爆破：在地面平坦或在30º以下坡度的地形，将开挖的岩石部分或大部分扬弃到设计开挖范围以外，使爆破开挖的工程基本成型。通常用于周围环境条件允许的路堑、沟渠、河道等开挖工程。松动爆破其作用特征为浅埋药包爆破后，在岩土内形成一个倒锥形的破碎漏斗，岩石充分破碎，疏松膨胀，在地面隆起，抛掷作用微弱，爆堆可用人工、机械挖运。按其破碎疏松程度的要求，可分为：标准松动爆破(n=0.75)加强松动爆破(1.0n0.75)减弱松动爆破(n0.75)抛掷爆破浅埋药包起爆后，药包周围岩土被充分破碎并获得较大的运动速度抛出爆破漏斗以外，形成明显可见的爆破漏斗。其中按其抛掷作用的强弱程度，可分为：标准抛掷爆破(n=1.0)加强抛掷爆破(n1.0)减弱抛掷爆破(1.0n0.75)内部爆破当药包的埋深很大，药包爆炸仅对周围介质有压缩、破碎的作用，地面上无破坏现象。1.硐室爆破的特点与分类硐室爆破按其药包形状分成两类：集中药包硐室爆破和条形药包硐室爆破。前者可适合不同地形地质条件，布置灵活，参数易于控制，比较成熟。但是由于炸药能量集中，作用不均匀，大块率高，易损伤边坡；后者炸药能量分布相对均匀，破碎效果较好，爆堆比较集中，易于挖运。而且能减少药室开挖工作量，并可实现不耦合装药爆破，减少对边坡的损坏。条形药包硐室爆破比较适用于最小抵抗线变化不很大的地形条件。aLR硐室爆破的形式a、集中药包集中药包形式图VQQKQVRV,41.062.03/1计算公式其中，Q为炸药重量；VQ为炸药体积；∆为炸药密度KV为装药系数(1.1—1.2)。集中药包可用竖井或导洞法开挖成药室或在导洞端部装填药后,用土石堵塞而成。定义1:从药包的几何形状和爆炸波传播特性与集中药包截然不同的特点来定义.认为当药包的纵向最长边LM较其横截面的最短边L1长度之比LM/L1≥8时,即为条形药包。b、条形药包定义2:从药包浅埋于岩土内爆破所产生的漏斗形状出发,认为在条形药包的中段,爆破漏斗口半径r沿轴线有一段相同值时,为条形药包。C、分集药包即将条形药包沿药室或导硐内分成多个分割长度的非条形药包。分集药包大多用于岩体内断层和大裂隙较多,地形崎岖不平,W变化突出的爆区条件。1.硐室爆破的特点与分类硐室爆破的分级管理爆破安全规程规定，对硐室爆破工程、大型深孔爆破工程、拆除爆破工程以及复杂环境岩土爆破工程，实行分级管理。硐室爆破分级的主要依据为装药量。A级1000t≤Q≤3000tB级300t≤Q1000tC级50t≤Q300tD级0.2t≤Q50t1.硐室爆破的特点与分类硐室爆破的分级管理爆破安全规程规定：A级、B级、C级、D级爆破工程均应编制爆破设计书；其他一般爆破应编制爆破说明书。爆破安全规程规定：A级、B级、C级和对安全影响较大的D级爆破工程，都应进行安全评估。未经安全评估的爆破设计，任何单位不准审批或实施。爆破安全规程规定：各类对A级爆破、B级硐室爆破以及有关部门认定的重要或重点爆破工程应由工程监理单位实施爆破安全监理，承担爆破安全监理的人员应持有相应安全作业证。硐室爆破的设计程序根据我国《爆破安全规程》规定，硐室爆破设计工作应按不同爆破规模和重要性的分级标准，分阶段进行。A、B级硐室爆破应按可行性研究、技术设计和施工设计3个阶段的相应设计深度要求，逐一设计和审批程序进行。C级硐室爆破允许将可行性研究与技术设计合并，分两个阶段设计。D级硐室爆破可一次完成施工设计。3.硐室爆破设计方案和药包布置硐室爆破设计依据1、设计依据按设计委托书的任务要求,以国家标准的规定和各有关部门的指示为爆破设计的基础依据.2、硐室爆破必备的设计依据资料爆区地形图(比例尺和精度为1/500~1/2000,视工程规模和爆区大小而定);爆区地质平面图和地质钻孔资料(含岩性、产状结构、地质断层、裂隙、溶洞、不稳定岩体分布及水文地质情况）；爆区周围的重要设施、设备，重要建筑物及隐蔽工程情况报告资料等。硐室爆破技术设计的基本内容、方法和步骤1、药包布置与设计。2、爆破漏斗绘制。3、计算爆区爆破方量。4、通过爆破抛掷率和抛掷堆积计算，确定爆破方案的有效方量。5、对爆破设计方案进行安全校核分析计算，确定其安全可靠性。6、进行爆破施工组织设计。7、对爆破设计方案进行综合经济分析评价8、根据设计方案的优缺点和存在问题，重新调整药包布置和参数选择。爆破参数选择（1）最小抵抗线W依据爆破规模和爆破断面确定。一般在8～20米范围内选取，对多排爆破，后排的W应相应增大。（2）爆破作用指数n松动爆破n1.0;对抛掷爆破，后排的n值一般相应增大，但不宜过大，一般在1.0~1.5以内。（3）单位炸药消耗量K由岩石物理力学性质确定。2.硐室爆破主要设计公式硐室爆破的主要爆破设计参数有：最小抵抗线W：它是指药包中心到地表面的最短距离。爆破作用指数n：它是指爆破漏斗半径r与最小抵抗线W之比为n=r/W，可根据地形条件和工程目的来确定数值，一般采用抛掷爆破取n=1~1.8；松动爆破取n小于1的值。下破裂半径R1：R1=W（1+n2）1/2上破裂半径R2：R2=W（1+βn2）1/2参数的选取与计算rw1、药包参数的选取a）最小抵抗线Wb）爆破作用指数nc）炸药消耗量K2.硐室爆破主要设计公式243b多药包B单药包图6-17硐室爆破参数示意图2.硐室爆破主要设计公式炸药量与岩石破碎体积成比例理论一标准药包的抛掷计算原理Q=qV其中：Q－炸药量（kg)q－单位体积岩石的炸药量（kg/m3)V－爆破漏斗体积（m3)V=лr2w/3标准抛掷爆破条件下：r=wQ-标准抛掷装药量(kg)W-最小抵抗线(m)Q=qw3------著名的豪泽(Hauser)公式Q=f(n)qw3其中：q为标准单耗对于对于标准抛掷爆破f(n)=1加强抛掷爆破f(n)1减弱抛掷爆破f(n)1比较通用的f(n)公式：f(n)=0.4+0.6n3计算公式简单，目前仍在使用计算练习2、装药量计算(1)集中药包抛掷爆破的装药量计算Q=eKW3（0.4+0.6n3)说明：适用W≤20~25M的范围的平地抛掷爆破；e—以标准2号岩石炸药为标准的换算系数；K—与岩土等级有关的炸药消耗系数；确定方法：参照经验选取、通过容重计算、爆破实验确定。K值的选取方法一(经验选取法）岩石名称坚石土夹砾岩碎页岩板岩泥灰岩砂岩砾岩石灰岩白云岩花岗岩流纹岩片麻岩石英岩玄武岩辉绿岩f1~44~67~1011~1516~2020~25K1.0~1.21.2~1.31.3~1.61.5~1.71.6~1.81.7~2.0K值的选取方法二(容重计算选取法）单一岩性的K值选取，kg/m3K=0.4+(r/2400)2r—单位kg/m3多种岩层的K值选取K=(K1W1+K2W2+…+KnWn)/(k1+k2+…+kn)K值的选取方法三(现场实验计算选取法）爆破漏斗实验：n=1.0w≥3~5m;统计r统计平均值后按鲍氏公式反求K值。a、平坦大地大抵（W≥20~40m）：Q=KW3（0.4+0.6n3)(W/20)1/2该公式考虑岩石重力的因素比较多。b、斜坡地带，重力影响与斜坡角度有关：Q=KW3（0.4+0.6n3)(Wcosa/20)1/2(2)条形药包药量计算公式公式前提：L/W尺寸足够大，端部效应不考虑，按集中药包间距a=0.5(1+n)w计算。Q=ql=[eKW3（0.4+0.6n3)l]/d=[eKW2（0.4+0.6n3)l]/mL—为条形药包长度，m。q—单位长度装药量，kg。m—药包间距系数。药包压缩圈半径计算1、集中药包爆破压缩圈的半径计算（前苏联公式）r=0.62(QK)1/3K—压缩圈系数，与岩土性状有关。我国使用的公式r=0.62(Qu/⊿)1/3其中U与K相同，单位m；⊿为装药密度，单位t/m3。预留保护层厚度ρ是由压缩圈的半径确定的，因此必须考虑压缩圈，其半径计算公式为：Ry=0.062（Q·μ/Δ）1/3式中RY——压缩圈的半径，m；Q——集中药包装药量，kg；Δ——集中药包装药密度，kg/m3；μ——压缩系数，坚硬和中硬岩石，取μ=10；软岩取μ=20；则，预留保护层厚度ρ＝RY＋0.7B式中B——药室中心向边坡一面的宽度，m。2、条形药包压缩圈计算r=0.56(qu/⊿）1/2q---条形炸药单宽炸药量。⊿---为装药密度，单位t/m3。其中U与K相同药包间距计算1、集中药包：a=mw=0.5(1+n)w其中：n、W为相邻药包的参数的平均值。对于松动爆破：m=0.8~1.2;同排多层集中药包斜面爆破，层间距b=m’w;n≤m’≤(1+n2)1/2抛掷爆破取小值；松动崩塌爆破取大值。2、条形药包的间距同排同列：L=(0.3~0.5)W(同段起爆）L=0.8W(1+n2)1/2.(延时起爆200ms)斜面爆破b和多层集中药包相同，抛掷取小值、崩塌取大值。爆破方案规划药包布置原则1、根据工程项目任务书，结合地形地质条件和自然条件，划定硐室爆破的区域范围，估算可爆方量和有效方量，是否满足要求若不满足重新调整，达到要求。2、根据确定的主、副爆区的条件，制定药包形式和组合布置方式。3、布置药包考虑侧面地形地质条件。4、考虑药包设计参数的合理性和前后药包的关系。5、药包布置高程应根据工程使用要求，结合爆区地形地质条件确定。6、多排多层药包布置方案时，起爆顺序的基本原则是前排先爆，后排相继依次起爆。题库高级题第65页24题、25题、第76页52题硐室爆破药包布置方法药包布置是爆破设计的核心工作,它具有整体性和灵活性,并与爆区地形、地质条件密切结合进行布置，修正寻优、循环设计的特点。1、单个集中药包布置法（适用于多临空面小山包开挖爆破）爆破后地面线2、并列集中药包布置法（适用于短垭口路基开挖爆破）注意：两药包之间的合理间距a与药包的W，n值相关，一般可用a=0.5(1+n)W,n为两个药包的算术平均值。3、双层单排延期药包布置法（适用于全路堑开挖爆破）4、单排并列群药包侧向抛掷爆破药包布置法（见半路堑爆破峒室开挖断面图）5、露天矿剥离爆破药包布置法1）山脊地形剥离爆破2）单侧抛掷削顶爆破药包布置3）爆区条件复杂的大型剥离爆破药包布置4）定向爆破药包布置6、硐室爆破与预裂孔配合布置法（这种方法为了保护边坡免遭破坏。）半路堑开挖爆破地形及断面RWWRR’R’DK0+32DK0-22单侧抛掷削顶爆破药爆布置图原地面线抛掷堆积线滚动堆积线需爆破的覆盖层Wn=1.25n=1.3n=1.35n=1.