爆破工程（第3版）课件：露天爆破技术

露天爆破技术本章主要内容：►爆破工程地质►

露天台阶爆破►

硐室爆破►爆破块度统计与预报

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露天爆破技术

爆

破

工

程露天爆破的应用情况：已在露天采矿工程、铁路和公路路堑工程、水电工

程、基坑开挖工程等领域中得到了广泛应用。与隧道爆破的不同a

波及范围、爆破周围环境的影响大；b

安全问题更重要；c

一次性爆破的装药量大、布药范围大；d

需要更多地考虑地形、地层等爆破效果的影响。e

炸药爆破的夹制作用较小。

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露天爆破技术

爆

破

工

程第一节

爆破工程地质1

爆破工程地质主要研究：地形、地质、爆破方法与爆破效果及爆破安全之间的相互关系，它是爆破设计的主要因素。(1)地形条件对爆破的影响概念：

地形条件是指爆区地面坡度、临空面数量及其形态、山体高低以及冲沟分布等自然地形特征。它是爆破设计的重

要依据。它影响爆破范围大小、爆破方量、爆破抛掷方向和距离、爆堆形态、爆后清方以及爆破施工现场布置等。

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露天爆破技术

爆

破

工

程①地形与爆破的关系a

地形对爆破漏斗形状与体积的影响：集中药包在平坦

地形的爆破漏斗形状一般是倒立的圆锥体，而非平坦地形时，实的爆破漏斗形状将随之发生变化：见图6-1所

示。图6-1图多边界条件爆破漏斗示意图a—圆锥体；b—椭圆锥体；c—两个以上椭圆锥体

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程②

地形对抛掷方向的影响

:地形决定了药包最小抵抗线的

方向不同地形破碎介质抛散方向不同(图6-2所示)

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第一节爆破工程地质图6-2图山坡不同纵向形态对抛掷方向的影响a—平直斜坡；b—凸出山坡；c—凹形山坡爆

破

工

程③

地形与爆破方量的关系：平地为V=πW3/3≈W3

，鼓包为V=2.5W3

，洼地为V=0.4W3。④

地形与爆破参数的关系：爆破作用指数n值、爆破漏斗上破裂半径、漏斗可见深度和药包间距都与地形有关，地形还影响到抛掷形状、抛掷距离和堆积高度等等。(2)爆破类型对地形条件的要求a

影响抛掷方向：

松动爆破和加强松动爆破一般不受地形

条件的限制，但要结合不同的地形采用不同的药包布置方式以求得较好的爆破效果。抛掷爆破是要求将矿岩抛出爆

破漏斗以外或露天矿境界以外，其抛掷百分率与地形条件有关，地形坡度愈陡则抛掷率愈高，可以达到70%~80%，采用加强抛掷甚至可达90%以上。定向抛掷爆破要求爆破抛掷体向一定方向和位置堆积成一定的形状，对地形条件要求较高。

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程图6-4斜坡定向爆破改造地形图b

改造地形：辅助药包开创的临空面，应准确引导后面主药包的抛掷方向，否则合影响爆破效果：见图6-3

、6-4。

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第一节爆破工程地质

图6-3平地定向爆破改造地形图

爆

破

工

程2

地质条件对爆破的影响(1)均质岩体与爆破作用的关系a

主要以其物理力学性质对爆破作用产生影响，包括岩性与爆破参数、炸药与岩性匹配，岩性影响爆破应力波传播。(2)非均质岩体对爆破作用的影响a不利影响主要体现在：改变最小抵抗线方向，降

低爆炸能量，易形成飞石，危害大；爆破后使边坡不稳。(3)岩体结构面对爆破作用的影响岩体的结构面是指岩体中的断层面、层理、褶曲、节理、裂隙等分割岩体的各种分界面。重新错动的危险。

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程①

断层对爆破作用的影响：断层主要影响爆破作用方向

及爆破漏斗的形状，甚至引起爆破安全事故。a

断层通过药包位置：图6-5所示。当断层带较宽、断层破碎物胶结不良时，爆破气体将从断层破碎带冲出。从而降低爆破效果，甚至造成断层。

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程b

断层与最小抵抗线相交：这种情况对爆破的影响程度主要取决于断层的产状与最小抵抗线的关系及距离药包的远近。图6-6所示，F4断层比F3断层影响大。c

断层截切爆破漏斗：图6-7所示，断层在爆破漏斗范围内对爆破的影响主要是缩小或加大爆破漏斗尺寸，影响的大小要看它距离药包的远近，远则影响小。d

断层在爆破漏斗范围以外：断层截面在爆破漏斗的附近或以远的位置，它对爆破效果影响较小，但如果断层处在边坡体内，则将严重影响爆破后边坡的稳定性。

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程②

层理对爆破作用的影响取决于产状与药包最小抵抗线方向的关系：a

药包的最小抵抗线与层理面平行；b

最小抵抗线与层理面垂直，爆破时不改变抛掷方向，但将扩大爆破漏斗和增大爆破力量，岩体抛掷距离将缩小最小抵抗线与层理面平行、垂直、斜交。c

层理面与最小抵抗线相交，爆破时抛掷方向和爆破方量都将受到影响。③褶曲对爆破作用的影响：表现为岩石的破碎性对爆破作用的影响，向斜褶曲比背斜褶曲明显

。④节理裂隙对爆破作用的影响：节理裂隙对爆破的影响取决于它的其张开度、组数、频率及产状，其中张开度与产状影响较大。

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程(4)特殊地层条件下的爆破问题①岩溶对爆破的影响a

改变抵抗线的方向

：如图6-8。b

溶洞对抛掷方量的影响：如图6-8。c

溶洞对安全技术的影响②滑坡与爆破的关系滑坡体通常处在不稳定或极限平衡状态，采用硐室爆破开挖更容易造成危害。一方面爆破气体容易沿着滑坡面扩散而影响爆破效果，另一方面又会引起滑坡体的剧烈活动，所以滑坡体一般不宜进行硐室爆破。③地下水对爆破的影响主要是对爆破前的导硐、药室开挖、装药、堵塞等施工条件有直接的影响。

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程3

爆破引起的工程地质问题引起的工程地质问题边坡稳定、基础稳定、渗漏问题等问题。4

爆破工程地质勘察

(1)地质勘察基本要求a

解决的问题由地形地质条件论证采用爆破施工的合理性和可靠性；查明爆破区(包括爆破影响范围)的地质条件，论证爆破后可能因地质条件变化而引起的建筑物基础的破坏，并提出相应的对策等。b

注意的地质地形地貌、地层岩性、地质构造、自然地质现象和地下水。(2)勘测工作内容及方法分为初步设计阶段、内容设计阶段、施工阶段三个阶段。

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第一节爆破工程地质爆

破

工

程第二节

露天台阶爆破分为露天浅孔爆破、露天深孔爆破。1

露天浅孔爆破：d<50mm，h<5ma

分类：分为零星孤石爆破、拉槽爆破和台阶爆破三种类型。常用于场地平整、开挖路堑、沟槽、傍山挖石、采石、采矿、开挖基础等工程。b

爆破参数

:单位炸药消耗量q

、炮眼直径d

、炮眼深度L与超深h

、底盘抵抗线WD

、炮眼间距a和排距b

。c

优点：施工机具简单，适应性强；施工组织较容易。对

于爆破工程量较小，开采深度较浅的工程，浅孔爆破可以

获得较好的经济效益和爆破效果。

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露天爆破技术

爆

破

工

程2

深孔爆破：d>50mm，h>

5ma

应用：露天开采工程、山地工业场地平整、港口

建设、铁路和公路路堑、水电闸坝基坑开挖等。b

优点：钻孔、铲装机械化程度高；工程质量易于控制，施工速度快；炸药用量少，工程成本低，同等条件下比—般爆破节省炸药1/3~1/2；爆破有害效应小，

安全易于保障。

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第二节

露天台阶爆破

爆

破

工

程

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第二节

露天台阶爆破

图6-9台阶要素及钻孔形式示意图H-台阶高度；WD-底盘抵抗线；h-超深；L-钻孔深度；a-孔距;a-台阶坡面角；b-排距；c-孔边距；1-堵塞；2-炸药(1)

台阶要素与布孔方式

a

台阶要素，见图6-9。爆

破

工

程b

钻孔形式：分垂直钻孔与倾斜钻孔，优缺点见表6-1。表6-1垂直深孔与倾斜深孔比较

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第二节

露天台阶爆破

爆

破

工

程)(2)

深孔爆破参数a

台阶高度：

H=10~15mb

孔径：

d=100~200mm

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第二节

露天台阶爆破

图6-10深孔布置方式a

－单排布孔；b－方形布孔；c

－矩形布孔；d－三角形布孔c

布孔方式：

单排、多排

(方形、三角形、矩爆

破

工

程形c

超深与孔深

：

h

=

(0.15

~

0.35)WD垂直深孔：

h

=

(0.30

~

0.50)WD倾斜深孔：

h

=

(0.05

~

0.25)H或参考下列公式计算：

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第二节

露天台阶爆破

孔深是超深与台阶高度之和，即L=H+h。h

=(8~12)d

爆

破

工

程阶高度和坡面角等因素有关，计算公式：根据钻孔作业的安全条件：WD

=

(0.6

~

0.9)H按台阶高度：

0.785ρ

l

L

mqH

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第二节

露天台阶爆破

巴隆公式

：e

孔距与排距经验公式：d

底盘抵抗线：与钻孔直径、炸药威力、岩石可爆性、台c值应能保证钻孔作用安全，式中，a=60°~75°f

钻孔孔边距c和台阶坡面角ac

=WD

−H

⋅tgαWD

=db

0

L=0.866

a

DW

≤H

⋅cotα

+Bb

=(0.6~1.0)WDa

=m

WD爆

破

工

程bi

单孔装药量Q

=qaWD

H

或

Q′=(1.2~1.3)3

施工技术包括钻孔、装药、堵塞、敷设网路与起爆。g

堵塞长度l

≥0.75WD

或

l

=(20~40)d

h

单位炸药消耗量：根据表6-2选取

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第二节

露天台阶爆破

爆

破

工

程第三节

硐室爆破1

硐室爆破分类及其适用条件

(1)

分类a

药包形状和布置形式分类：集中药包、条型药包、混合药包、平面药包

。b

爆破作用分类：松动爆破、抛掷爆破、

定向抛掷爆破、崩塌爆破和抛坍爆破。(2)

适用条件分集中药包、条型药包、分

集药包等5种情况。

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露天爆破技术

爆

破

工

程2

硐室爆破设计原则与内容(1)

设计原则和基本要求(5条)(1)根据有关部门批准的任务书和必要的基础资料进行编制。(2)根据工程要求及爆区地质地形条件，确定合理的爆破范围和爆破方案。在保证爆破效果前提下，尽可能做到投资省，开挖工程量少，工程进度快，爆破成本低。(3)贯彻安全生产的方针，提出可靠的安全技术措施，确保施工安全和爆区周围建(构)筑物和设备等不受损害。(4)采用先进的科学技术，合理地选择爆破参数，以达到良好的爆破效果。(5)爆破应符合挖掘工艺要求，保证爆破方量和破碎质

量，爆堆分布均匀，底板平整，以利于装运。同时要保护边坡不受破坏。

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程(2)

设计基础资料(4方面)(1)工程任务资料包括工程概况、目的、任务、技术要求、有关工程设计的合同、文件、会议纪要以及领导部门的批复和决定。(2)地形地质资料1)爆区及爆岩堆积区的1:500地形图；2)比例为1:2000~1:5000的大区域地形图，其范围包括爆破影响区内的所有的建((构))筑物、道路和设施；3)1:500或1:1000的爆区地质平面图及主要地质剖面图；4)工程地质勘测报告书及附图。

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程(3)周围环境调查资料包括爆破影响范围内各类建 (构)筑物的完好程度和重要程度；爆区附近隐蔽工程的分布情况；影响爆破作业安全的高压线、电台、电视塔的位置及功率；近期气象条件。(4)试验资料1)爆破器材说明书、合格证及检测结果；2)爆破漏斗试验报告；3)爆破网路试验资料；4)杂散电流监测报告；5)针对爆破工程中的特殊问题(如边坡问题、地震影响问题、堆积参数问题等)所做的试验炮的分析报告。

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程(3)

设计内容a

爆破设计说明书(12方面)(1)爆破设计说明书1)工程概况、环境与技术要求2)爆破区地形、地貌、地质条件，被爆体结构、材料及爆破工程

量计算3)设计方案选择4)爆破参数选择与装药量计算5)药室及导硐布置6)装药、填塞和起爆网路设计7)爆破安全距离计算8)爆破施工组织9)施工机具、仪表及器材表10)工程投资概算11)主要技术经济指标

12)大型爆破工程有时还应包括科研观测设计和试验炮设计。

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程b

主要附图

(8方面)1)爆破环境平面图；2)爆破区地形、地质平面及剖面图；3)药包布置平面及剖面图；4)药室和导硐平面图、断面图；5)装药、堵塞结构图；6)起爆网路敷设图；7)爆破安全范围及岗哨布置图；8)防护工程设计图。

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程3

药包布置的原则和方法

(1)药包布置原则a

根据爆区条件，研究适宜的药包形式和组合布置方式，以及药包分排、分层布置原则。b药包宽度要注意侧面地形和地质情况，预防侧向逸出抛

散和边坡坍塌、失稳。c

各排药包参数要通盘考虑、合理调整，既要考虑本排各药包设计参数的合理性，更要考虑前、后排药包的关系。d

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。e

多排多层药包布置时，以前排先爆、后排相继依次起爆为原则。f

药室应当避开溶洞、断层、破碎带和软弱夹层带。g

药包规划布置方案确定后，对同一爆区的药包进行爆破

漏斗设计时。

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程(2)药包布置方法修正寻优、循环设计，遵循整体性和灵活性。表6-3，图6-11。a

路堑开挖爆破药包布置原则(5条)b

露天矿剥离爆破药包布置(3条)：见图6-12所示c

定向抛掷爆破的药包布置原则(3条)

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第三节

硐室爆破

a

－单层单排单b－单层双排单c

－双层单排单侧作用药包；d－多层多排药包布置；侧作用药包侧作用药包爆

破

工

程

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第三节

硐室爆破

h－双层单排延迟爆破i－单层单排双侧不对称作用的药包j－单层单排双侧对称作用药包；f－等量对称齐发药包布置g－向一侧抛掷延迟药包布置e

－单排扬弃爆破药包布置爆

破

工

程

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第三节

硐室爆破

k－单层多排药包主药包双向作用，辅助药包单向作用；l－单层双排双侧作用的不等量药包图6-12单侧抛掷削顶爆破药包布置1－原地面线；2－抛掷堆积线；3－滚动堆积线3

硐室爆破对边坡的影响(5方面表现)图6-11药包布置方式图爆

破

工

程4

爆破参数计算与选择

(1)装药量计算a

松动爆破

:集中药包Q

=

eK

'W

条形药包q

l

=

eK

′W

b

加强松动和抛掷爆破

(3原则)：表6-6。22，3(2)药包间距：由最小抵抗线和爆破作用指数确定a

集中药包间距计算b

条形药包间距计算：见表6-8。

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第三节

硐室爆破

，条形药包ql

=eKW

2

(0.4+0.6n3

)/mQ

=eKW3

(0.4+0.6n3

)集中药包爆

破

工

程

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程c

斜坡爆破时药包的层间距离b值与多层集中药包相同。互相

垂直的条形药包之间的距离，可按：表6-9中条形药包与集中药包之间的距离计算集中药包间距计算。

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程

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第三节

硐室爆破

(3)

延时时间确定：表6-10爆

破

工

程b

漏斗下破裂半径斜坡地形：R

=

W

山头双侧作用药包：R

=

W

c

爆破漏斗上破裂半径斜坡地形：R′

=

W

坡度变化较大：R′

=

(

+

)

d

条形药包轴向侧破裂半径

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第三节

硐室爆破

软岩R′′=W

e

不逸出半径(4种情况)(4)

爆破漏斗计算a

压缩圈半径Ry

=0.0623，条形药包R

′′=

W

1+0.25

n

2R

=0.56yqμy

/ρ集中药包硬岩爆

破

工

程a

平坦地面抛掷爆破：

P

=0.33W(2n

−1)b

斜坡地面单层药包抛掷爆破(图6-18)：

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第三节

硐室爆破

c

斜坡地面多层药包，上层先爆，下层延期起爆：(5)

可见爆破漏斗深度P

=0.2(4n

−1)W

P

=(0.32n

+0.28)W爆

破

工

程5

起爆系统：必须采用复式起爆网络

(1)

起爆网络－复式起爆网络电＋电、电＋导爆索、电＋非电导爆管、双导爆索，前两者

应用最广泛。(2)

起爆网络特点(7

条)d

多临空面抛掷爆破(图6-17)：P

=(0.6n+0.2)W

e陡坡地形崩塌爆破：P

=0.2(4n+0.5)W

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第三节

硐室爆破

图6-17斜坡地面多面临空爆破可见漏斗深度图6-18斜坡地面单层药包可见漏斗深度爆

破

工程(3)

起爆电源：一般采用380V交流电起爆，交流大于40A

。

(4)起爆站6

施工技术(1)

导硐、药室设计与施工①导硐a

定义、分类：

连通地表与药室的井巷称为导硐。导硐一般分为平硐与立井两类。b

设计施工要点(4条)②

药室设计a

集中药包的药室设计b

条型药包的药室设计(2)

装药、填塞设计①

装药结构a

集中药包：见图6-17，起爆药包结构见图6-18b

条型药包：见图6-19(3)

填塞：应注意的问题(8条)

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第三节

硐室爆破

爆

破

工

程

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第三节

硐室爆破

图6-17集中药包装药结构示意图1－药室壁；2－外围装药；3－中心装药；4－起爆体图6-18起爆体结构示意图1－雷管脚线；2－木箱；3－炸药；4－导爆索结；5－雷管爆

破

工

程

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第三节

硐室爆破

图6-19条形药室装药示意图1－导线；2－铵油炸药；3－导爆索；4－硝铵炸药；5－起爆体；6－导爆索束爆

破

工

程第四节

爆破块度统计与预报a

不同爆破，对爆后块度的大小要求不同，通过爆破参数进行有效调整，达到控制爆破块度，优化爆破参数的。1

爆破块度a

定义爆破块度是指爆破后矿岩碎块的几何尺度。几何

尺度