岩土爆破设计分析采矿专业

岩土爆破设计分析采矿专业第一页，共四十页，2022年，8月28日设计要点爆破技术设计分说明书和图纸两部分，应包括以下内容：

——工程概况，即爆破对象、爆破环境概述及相关图纸，爆破工程的质量、工期、安全要求；（由来、对象、环境、要求）

——爆破技术方案，即方案比较、选定方案的钻爆参数及相关图纸；（工程特点、难点、设计原则）

——起爆网路设计及起爆网路图；

——安全设计及防护、警戒图。第二页，共四十页，2022年，8月28日某道路工程需在花岗岩中开挖一个隧洞，岩石坚固性系数f=16，裂隙中等发育。隧道断面为直墙半圆拱形，半径2.5m。边墙高4m，底宽5m。钻孔直径42mm，空孔直径89mm。爆破开挖循环进尺2.5m。

设计计算要求：(1)绘出炮孔布置图，标出各部位孔位间距，起爆顺序号；掏槽孔布置图。(2)计算总钻孔量，每立方米钻孔量，单位体积炸药消耗量。(3)绘出掏槽孔、辅助孔、周边孔的装药结构图。(4)绘出起爆网路图。井巷爆破设计题第三页，共四十页，2022年，8月28日设计提示：采用全断面开挖，垂直孔掏槽。确定开挖方法，开挖方向，爆破类型。先将隧洞的断面画出来，计算其断面面积，在图上按顺序布置炮孔；根据经验公式计算炮孔数量，并与实际布孔数比较，进行适当调整。按设计程序先确定开挖方法。根据题目知：岩石坚固性系数f=16，裂隙中等发育。确定“全断面开挖”、“采用大直径平行空孔掏槽”，可选择筒形或螺旋形掏槽方法，掏槽孔的参数见相关教材；由题知爆破开挖循环进尺2.5m，按炮孔利用率80％计算，孔深应为3.0m（选择凿岩台车作业）。井巷爆破设计题相关知识第四页，共四十页，2022年，8月28日(1)工作面各类炮孔布置的顺序是：首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边孔，最后根据断面大小布置辅助孔。(2)掏槽孔的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助孔的布置较均匀。(3)周边孔一般布置在断面轮廓线上，按光面爆破要求，各炮孔要互相平行，孔底落在同一平面上，底孔的最小抵抗线和炮孔间距通常与辅助孔相同。为保证爆破后在巷道底板不留“根底”，底孔孔底要超过底板轮廓线。(4)布置好周边孔和掏槽孔后，再布置辅助孔。辅助孔是以槽腔为自由面层层布置，均匀地分布在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整好最小抵抗线和炮孔密集系数。井巷爆破设计题相关知识第五页，共四十页，2022年，8月28日辅助孔（崩落孔）和周边孔

（1）布孔均匀，既要充分利用炸药能量，又要保证岩石按设计轮廓线崩落。其间距根据岩石性质而定，一般辅助孔取0.4~0.8m，周边孔取0.5~1.0m，周边孔距巷道轮廓线取0.1~0.2m。（2）底孔布置较为困难，有积水时易产生盲炮，因此：①底孔间距一般为0.4~0.7m。抛碴爆破时，底孔采用较小间距。②底孔孔口应比巷道底板高出0.1~0.2m，但其孔底应低于底板0.1~0.2m。抛碴爆破时，应将炮孔深度加深0.2m左右。③底孔装药量介于掏槽孔和辅助孔之间，装药高度为孔深的0.5~0.7倍，抛碴爆破时，每孔增加1~2个药卷。井巷爆破设计题相关知识第六页，共四十页，2022年，8月28日平行空孔直线掏槽亦称直孔掏槽，所有掏槽孔均垂直于工作面，且相互平行，其中有几个不装药的空孔，作为装药炮孔爆破时的辅助自由面和破碎体的补偿空间。通常分为龟裂掏槽，桶形掏槽和螺旋形掏槽。桶形掏槽亦称角柱形掏槽，各掏槽眼互相平行且呈对称形式。掏槽孔由4~7个炮孔组成，其中有1~4个空孔。桶形掏槽应用范围广泛，大、中、小断面均可采用。如果岩石较硬，也采用直径为75~100mm的大直径空孔。井巷爆破设计题相关知识第七页，共四十页，2022年，8月28日依据相应公式或表格计算炮孔数目N，炸药单耗q（参见教材195页表10-5），计算总钻孔量（孔深与炮孔数之积），每立方米钻孔量。按“炮孔布置”相关内容进行炮孔布置，和起爆网路设计（起爆顺序）。炮孔布置可参阅教材工程实例。装药结构图。起爆网路图。井巷爆破设计题相关知识第八页，共四十页，2022年，8月28日

与掘进断面、岩石性质、炮孔直径、炮孔深度和炸药性能等因素有关。基本原则是在保证爆破效果的前提下，尽可能地减少炮孔数目。

N=3.3式中N——炮孔数目，个；

f——岩石坚固性系数；

S——巷道掘进断面，m2。

该式没有考虑炸药性能、药卷直径和炮孔深度等因素对炮孔数目的影响。

井巷爆破设计题炮孔数量计算相关知识第九页，共四十页，2022年，8月28日

炮孔数量也可参考表中数值根据开挖面积和岩石等级选取。岩石等级开挖面积/m24～67～910～1213～1540～43软石（Ⅱ～Ⅲ）次坚石（Ⅲ～Ⅳ）坚石（Ⅳ～Ⅴ）特坚石（≥Ⅵ）10～1311～1612～1818～2515～1616～2017～2428～3317～1918～2521～3037～4220～2423～3027～3543～3875～9080～100井巷爆破设计题炮孔数量计算相关知识第十页，共四十页，2022年，8月28日

1.修正的普氏公式：

q=1.1k0

式中

q

——单位炸药消耗量，㎏/m3；

f

——岩石坚固性系数;

S——巷道掘进断面，m2；

ko——考虑炸药爆力的校正系数，ko=525/p，p为爆力(mL)。（2号岩石乳化炸药的爆力p＝260mL）井巷爆破设计题单耗计算相关知识第十一页，共四十页，2022年，8月28日

2.定额与经验值：掘进断面面积／m2单位炸药消耗量／kg·m－3f=2～3f=4～6f=8～10f=12～14f=15～20<41.231.772.482.963.364～61.051.502.152.462.936～80.891.281.892.332.598～100.781.121.692.042.3210～120.721.011.6l1.902.1012～150．660.921.361.781.9715～200.640.901.3l1.671.85>200.600.861.261.621.80井巷掘进爆破单位炸药消耗量定额标准井巷爆破设计题单耗计算相关知识第十二页，共四十页，2022年，8月28日

确定了单位炸药消耗量后，根据每一掘进循环爆破的岩石体积，按下式计算出每循环所使用的总药量

Q=qV=qSLη

式中

V——每循环爆破岩石体积，m3；

S——巷道掘进断面，m2；

L——炮孔深度，m；

η——炮孔利用率，一般取0.8~0.95。井巷爆破设计题装药量计算相关知识第十三页，共四十页，2022年，8月28日

总的炸药量应分配到各个炮孔中去，由于各炮孔的作用及受到岩石夹制情况不同，装药数量亦不同，通常按装药系数α进行分配，α值可参考下表取值。

围岩类别炮孔名称Ⅱ、ⅢⅣⅤⅥ掏槽眼辅助眼周边眼0.50.40.40.550.450.450.600.500.550.65～0.800.55～0.700.60～0.75井巷爆破设计题装药量计算相关知识第十四页，共四十页，2022年，8月28日

井巷爆破设计题设计范例250040005000200200掏槽孔布置图1122333344444555555666666677777888999910101010101010101010111111111111111111111111111212121212121212131312炮孔布置及起爆顺序图炮孔间距见说明参考答案第十五页，共四十页，2022年，8月28日

根据岩性，采用全断面开挖，直孔角柱形掏槽。炮孔间距a与数量n：1.掏槽：中空孔1个，φ89mm；掏槽孔按距中空孔a=20cm布置，n=4；2.周边直墙孔：a=65cm，n=6×2=12；3.底板孔：a=50cm，n=11；4.顶孔：a=65cm，n=11；5.辅助孔：a=70~80cm，n=33。井巷爆破设计题设计范例参考答案第十六页，共四十页，2022年，8月28日

孔数计算：S=4×5＋0.5πR2=29.8125m2N=3.3=79.9≈80单耗计算：

q=1.1k0ko=525/p，p为爆力(mL)对2号岩石乳化炸药，p=260mL，ko=525/260=2.01，代入得q=1.63kg/m3或查表，得q=1.8kg/m3按循环进尺2.5m，炮孔利用率80％计算，孔深l=3m，掏槽孔和底板孔取l=3.2m

总药量Q=qV=qSLη=119.2(134.2)kg。井巷爆破设计题设计范例参考答案第十七页，共四十页，2022年，8月28日

计算孔数与实际布孔数差异不大，故实际布孔是可行的。钻孔总数及总米数：φ89mm：l=3.2m，n=1；

φ42mm：n=71，Σl=222m；每立方米钻孔量为Σl/V=2.98m/m3。掏槽孔、辅助孔、周边孔均采用连续装药结构。起爆顺序见图。井巷爆破设计题设计范例参考答案第十八页，共四十页，2022年，8月28日

某地下工程的巷道开挖断面底宽4.0m，直墙高为2.0m，顶部半圆拱。岩性为弱风化花岗岩，岩石硬而脆，f=10。

设计要求如下：

请给出开挖爆破设计：掏槽方式、孔深、孔斜、孔距、排距、单孔药量；辅助孔的孔距、排距、孔深、单孔药量、填塞长度；周边孔的孔距、孔深、线装药密度、单孔药量、填塞长度；起爆网路图(起爆顺序与雷管段位)。

设计提示：一次成型，采用倾斜掏槽，周边采用光面爆破。井巷爆破设计题第十九页，共四十页，2022年，8月28日

井巷爆破设计题

倾斜孔掏槽的特点是掏槽孔与工作面斜交。通常分为单向掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽。楔形掏槽中，每对掏槽眼间距为0.2~0.6m，孔底间距为0.1~0.2m。掏槽孔与工作面交角为550~750。当岩石在中硬以上，断面大于4m2时，可采用下表所列的参数。当岩石更为坚硬时，宜采用双楔形掏槽。相关知识岩石坚固性系数/f炮孔与工作面夹角/（0）两排炮孔孔口间距/m炮孔数目/个2～66～88～1010～1212～1616～2075～7070～6565～6363～6060～5858～550.6～0.50.5～0.40.4～0.350.35～0.300.30～0.200.2044～66666～8

第二十页，共四十页，2022年，8月28日

井巷爆破设计题相关知识双楔形掏槽

参数单楔形掏槽双楔形掏槽双与单楔

形掏槽比较/%

循环炮孔数/个循环装药量/kg炮孔利用率/%单位炸药消耗量/kg·m-3单位体积炮孔长度/m·m-3249601.767.932713.5901.985.95-12.5-50.030-12.525.0垂直楔形掏槽水平楔形掏槽单楔形和双楔形掏槽的平均爆破效果比较掏槽孔应比其它炮孔加深0.15~0.25m。第二十一页，共四十页，2022年，8月28日

炮孔深度，简称孔深，指孔底到工作面的垂直距离。

炮孔方向的实际长度称为炮孔长度。孔深的大小，不仅影响着掘进工序的工作量和完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速度。普通型孔径（40~42mm）时，其孔深(m)可按表选取，采用小直径（34~35mm）时，以浅孔为宜。岩石坚固性系数/f掘进断面＜12m2＞12m21.6～34～67～202～31.5～21.2～1.82.5～3.52.2～2.51.5～2.2井巷爆破设计题相关知识第二十二页，共四十页，2022年，8月28日

光面爆破主要参数有：炮孔直径d孔、炮孔间距a、光爆层厚度W光、周边孔的密集系数m、不耦合系数D和线装药密度q。一般取：

a=(12～16)d孔或

a=(0.5～0.7)m

W光=(15～25)d孔

或

W光=(0.6～0.8)m

m=a/W光

或

m=0.6～0.8

D=

d孔/d药或

D=1.25～2.0

q=0.1～0.2kg/m井巷爆破设计题平巷光面爆破参数相关知识第二十三页，共四十页，2022年，8月28日井巷爆破设计题起爆顺序（参考图）相关知识第二十四页，共四十页，2022年，8月28日

根据题意，岩石取f=10，采用全断面开挖，一次成型。巷道断面积S=2×4＋πR2/2=14.28m2，取孔深L=1.5m。采用双楔形掏槽，取掏槽角为63°，每组掏槽孔间距1.7m，掏槽孔长1.90m，掏槽孔排距30cm。井巷爆破设计题参考答案170303019080150单位：cm

单孔装药量：按装药系数0.8计算，外孔装药量Q1=1.6kg，内孔装药量Q1=0.6kg，掏槽孔总孔数N=6，总装药量Q=7.6kg。第二十五页，共四十页，2022年，8月28日

周边孔采用光面爆破，钻孔直径40mm，孔距60～70cm，线装药密度取q=150g/m，孔深1.7m，单孔装药量Q=195g，取Q=200g，填塞长度0.4m，直墙部分布孔2×3=6个（不含角孔），半圆拱部分布孔9个；底板布孔7个（含角孔），孔距67cm，孔深1.7m，装药系数0.7，单孔装药量Q=1.2kg。辅助孔均布在掏槽区和周边孔之间，共布孔14个，孔距与排距为65～75cm，孔深L=1.5m，装药系数0.6，单孔装药量Q=0.9kg，填塞长度0.6m。

合计总孔数42个，开挖体积V=S×1.5=21.42m3，总药量ΣQ=7.6+0.2×15+1.2×7+0.9×14=31.6kg。实际单耗为1.5kg/m3。井巷爆破设计题参考答案第二十六页，共四十页，2022年，8月28日

计算校核：

孔数计算：S=2×4＋0.5πR2=14.28m2N=3.3=42

单耗计算：q=1.1k0，

ko=525/p，p为爆力(mL)

q=1.84kg/m3

或查表得：

q=1.63kg/m3井巷爆破设计题参考答案第二十七页，共四十页，2022年，8月28日

起爆顺序见图：井巷爆破设计题参考答案掏槽区底板孔辅助孔光面孔具体段别为：起爆顺序12345段别MS1MS3MS6MS7MS8起爆顺序678910段别MS9MS10MS11MS12MS13第二十八页，共四十页，2022年，8月28日露天深孔台阶爆破设计题某石灰石矿山采区离民宅最近距离约300m。该矿山采用露天深孔开采方式，穿孔用KQGS一150潜孔钻机穿孔，钻孔直径均为165mm，深孔爆破，台阶高度为15m，爆破采用塑料导爆管毫秒雷管分段起爆，主要采用硝铵炸药爆破。随着水泥产销量的不断增加，石灰石需求量为年产480万吨(矿石200万立方米)。因此，为减小爆破振动，保证居民的生活稳定，同时，又不要影响采矿强度和矿山中长期生产计划。

设计要求：(1)露天深孔台阶爆破设计；(2)降低爆破振动的技术措施。第二十九页，共四十页，2022年，8月28日设计提示：

爆破安全降振措施主要包括：(1)采用毫秒延期爆破，尽量减少最大一段装药量；(2)实现逐孔起爆，将单响药量降到最低；(3)采用气体间隔器间隔装药。

(4)合理布置采场工作线方向。

注意：深孔爆破设计的内容：技术设计（参数）、网路设计、防护设计。露天深孔台阶爆破设计题相关知识第三十页，共四十页，2022年，8月28日台阶高度H钻孔直径d药卷装药直径d1底盘抵抗线W1

：W1=k×d(k=30~35)

W1=(0.6~0.9)H超深h：

h=(0.15~0.35)W1

h=(0.12~0.30)H

h=(8~12)d孔距a：a=mW1

m=1.0～1.25排距b：b=(0.6~1.0)W1

b=a×sin60°=0.866a钻孔深度L：L=(H+h)/sinα

L=L1＋L2填塞长度L2：L2=(20~40)d

L2≮0.75W1

L2=（0.7~1.0）W1装药长度L1：单耗q：查表线装药密度q1：q1=Q／L1单孔装药量Q：露天深孔台阶爆破设计题相关知识第三十一页，共四十页，2022年，8月28日根据以上参数经验公式对深孔爆破进行设计：H=15m，d=165mm，确定单耗q＝0.35～0.45kg/m3，计算W1、a、b、h、L、L2、单孔药量Q和线装药密度q1。如果计算的单孔药量不能满足填塞长度的要求，则要调整W1、a、b等数值，再重新计算调整。一般来说，岩性、炸药和爆破要求确定后，单耗的数值不应变化太大。露天深孔台阶爆破设计题相关知识第三十二页，共四十页，2022年，8月28日根据装药药卷直径d1(mm)、装药密度Δ(g·cm-3)，计算线装药密度q1(kg·m-1)：根据岩石性质和爆破要求选取（或通过试验确定）单位耗药量q(kg·m-3)根据钻孔孔径d，单位耗药量q、爆区周围环境及要求控制飞石的范围确定合理填塞长度L2

(m)：n=20~40露天深孔台阶爆破设计题相关知识第三十三页，共四十页，2022年，8月28日由

和

或

可得：

露天深孔台阶爆破设计题相关知识第三十四页，共四十页，2022年，8月28日

对不同的底板抵抗线W1或排距b，通过上式计算得到的W1·a值或a·b值（炮孔负担面积S）可以计算孔距a。b=a=mb一般情况下，考虑自由面对爆破作用的影响和相邻炮孔爆破时共同的作用效应，孔距应大于抵抗线和排距，即炮孔间距系数m大于1，通常取值范围为1.2～1.25。当需要通过爆破获取大块岩块时，孔距应小于抵抗线和排距。露天深孔台阶爆破设计题相关知识第三十五页，共四十页，2022年，8月28日传统的孔距、排距是在布孔过程中反映炸药在岩体中空间位置的一个概念。在毫秒延时爆破中，孔距应为同时起爆的炮孔之间的距离，排距应为先后起爆炮孔之间的距离（抵抗线），除非是排间起爆，其他起爆模式中的孔、排距已经与空间概念上的孔、排距完全不一样了。a·b或W1·a称为炮孔负担面积S。在给定的孔径条件下，每个孔都有一个合理的负担面积。孔距和排距对爆破效果的影响：露天深孔台阶爆破设计题相关知识第三十六页，共