(2025年)工程爆破课后习题(附答案)

(2025年)工程爆破课后习题(附答案)1.某露天矿台阶爆破工程，台阶高度H=12m，钻孔直径d=150mm，岩石坚固性系数f=8（中硬岩），设计采用垂直深孔爆破，超深h=0.15H，底盘抵抗线W=5m，炸药密度ρ=1.1g/cm³，装药长度L_c=H+h-堵塞长度L_b，堵塞长度L_b=0.7W。已知该岩石标准抛掷爆破的炸药单耗q=0.45kg/m³，试计算单孔装药量Q（保留两位小数）。答案：①计算超深h=0.15×12=1.8m②孔深L=H+h=12+1.8=13.8m③堵塞长度L_b=0.7×5=3.5m④装药长度L_c=L-L_b=13.8-3.5=10.3m⑤炮孔截面积S=π×(d/2)²=3.14×(0.15/2)²=0.01767m²⑥装药体积V_c=S×L_c=0.01767×10.3≈0.182m³⑦考虑炸药密度ρ=1.1g/cm³=1100kg/m³，单孔装药量Q=ρ×V_c=1100×0.182≈200.20kg⑧验证单耗：爆破体积V=W×a×H（假设孔距a=3.5m），则V=5×3.5×12=210m³，实际单耗q'=Q/V=200.20/210≈0.95kg/m³（远高于标准抛掷单耗，说明需调整参数）。正确方法应为按体积计算：Q=q×V=0.45×(W×a×H)，但题目未给孔距a，故按装药长度计算更合理，最终Q≈200.20kg。2.某城市拆除爆破工程需对3层框架结构楼房实施定向倒塌，楼长50m、宽12m、高10m，柱截面0.6m×0.6m，梁截面0.5m×0.8m，混凝土强度等级C30（抗压强度30MPa）。设计采用毫秒延期电雷管起爆，要求倒塌方向偏离设计轴线不超过2°，试分析：（1）立柱装药位置与装药量计算；（2）如何通过起爆顺序控制倒塌方向。答案：（1）装药位置：立柱需在底层和2层设置爆破切口，底层切口高度取柱截面长边的1.5倍（0.6×1.5=0.9m），2层切口高度取0.6m（削弱上部支撑）。装药位置位于柱中部，避开钢筋密集区。装药量计算：单柱装药量Q=K×a×b×δ，其中K为单位体积炸药量（C30混凝土取1500-2000g/m³），a、b为柱截面边长（0.6m），δ为炸高（底层0.9m，2层0.6m）。底层单柱Q=1800×0.6×0.6×0.9=583.2g，2层单柱Q=1800×0.6×0.6×0.6=388.8g。（2）起爆顺序控制：采用“前排先爆、后排后爆”的微差顺序，底层前排柱（倒塌方向侧）比后排柱提前50-100ms起爆，形成前倾力矩；2层柱起爆时间比底层延迟150-200ms，确保底层切口形成后上部结构重力作用于前倾方向。同时，同一排柱采用同段雷管，保证同步失稳，避免扭转。3.某隧道光面爆破工程，断面为马蹄形（宽B=10m，高H=8m），围岩等级Ⅱ级（完整性好，f=10-12），设计周边眼间距E=50cm，抵抗线W=60cm，装药集中度q=0.25kg/m（2号岩石乳化炸药，直径32mm）。试计算：（1）周边眼数量N；（2）装药结构设计；（3）如何通过调整参数控制超欠挖（允许超挖≤10cm）。答案：（1）周边眼数量N：隧道周长C=π×(B/2+H/2)-直墙部分（假设直墙高3m，拱部半径R=5m），拱部周长=π×R=15.7m，直墙两侧各3m，总周长C=15.7+3×2=21.7m。N=C/E=21.7/0.5≈43个（取整44个）。（2）装药结构：采用间隔装药，药卷用导爆索串联，孔底加强装药（2节药卷，0.2kg），中部间隔装药（每0.5m装1节，0.1kg），顶部减弱装药（1节药卷）。单孔装药量Q=0.2+0.1×(L-0.5)/0.5+0.1，孔深L=3.5m（超深0.3m），则Q=0.2+0.1×(3.5-0.5)/0.5+0.1=0.2+0.6+0.1=0.9kg，装药集中度=0.9/3.5≈0.26kg/m（符合设计值）。（3）超欠挖控制：①精确测量放线，周边眼外插角≤3°，孔底不超出设计轮廓线10cm；②调整E/W比至0.8-0.85（原E/W=0.5/0.6≈0.83，符合要求）；③采用低爆速炸药（乳化炸药爆速3200m/s），减少对围岩的冲击；④周边眼与辅助眼起爆时差≥50ms，避免应力波叠加破坏轮廓。4.某采石场爆破后，监测到距爆源50m处的地面振动速度V=2.5cm/s，主振频率f=15Hz。已知爆破总药量Q=200kg（分段装药，最大单段药量Q_max=50kg），场地系数K=150，衰减指数α=1.8（中硬岩）。试分析：（1）是否符合《爆破安全规程》（假设民房安全振动速度V_s=2.0cm/s）；（2）若不符合，提出3种降振措施。答案：（1）验证振动速度：根据萨道夫斯基公式V=K×(Q_max^(1/3)/R)^α，代入数据得V=150×(50^(1/3)/50)^1.8=150×(3.684/50)^1.8≈150×(0.0737)^1.8≈150×0.012≈1.8cm/s（计算值）。实际监测值2.5cm/s高于计算值，可能因地形放大或药量分散不均。民房安全标准V_s=2.0cm/s，监测值2.5>2.0，不符合要求。（2）降振措施：①减少最大单段药量，将Q_max由50kg降至40kg，计算V=150×(40^(1/3)/50)^1.8≈150×(3.42/50)^1.8≈150×0.010≈1.5cm/s（达标）；②增加微差段数，采用15段雷管，将总药量分散为更多小段；③开挖减震沟，在爆源与民房间挖深2m、宽1m的沟槽，阻断地震波传播；④调整装药结构，采用孔内间隔装药，降低爆炸能量集中程度。5.某水下爆破工程需拆除江底混凝土围堰（厚2m，长50m，深8m），水深6m，流速1.5m/s，炸药选用防水型乳化炸药（密度1.2g/cm³，爆速4000m/s），起爆器材为导爆管雷管（耐水压力≥0.8MPa）。试设计：（1）钻孔参数（孔径、孔深、孔距）；（2）装药结构与防水措施；（3）飞石安全距离（已知爆破作用指数n=0.8，最小抵抗线W=1.5m，安全系数K_f=1.5）。答案：（1）钻孔参数：孔径d=76mm（常用水下钻孔直径），孔深L=围堰厚度+超深=2+0.3=2.3m（超深取0.3m），孔距a=1.2W=1.2×1.5=1.8m，排距b=1.0a=1.8m（单排孔）。（2）装药结构：采用连续装药，药卷直径70mm（与孔径匹配），单孔装药量Q=ρ×π×(d/2)²×L=1200×3.14×(0.07/2)²×2.3≈1200×0.00385×2.3≈10.6kg。防水措施：药卷用塑料膜密封，雷管与导爆管接口涂防水胶，装药后用黏土堵塞孔口（厚度≥0.5m），避免水渗入。（3）飞石安全距离：水下爆破飞石主要受水阻力影响，安全距离R_f=K_f×n×W×√(H+h)，其中H为水深6m，h为围堰厚度2m。代入得R_f=1.5×0.8×1.5×√(6+2)=1.5×0.8×1.5×2.828≈5.09m（实际需按《爆破安全规程》取R_f≥50m，因水流可能携带碎块）。6.某煤矿巷道掘进爆破，围岩为粉砂岩（f=6，节理发育），巷道断面4m×3m（宽×高），采用气腿式凿岩机（孔径42mm），2号岩石铵梯炸药（密度0.95g/cm³，爆力320mL）。设计循环进尺1.8m，炮孔利用率η=0.9，试计算：（1）总炮孔数N；（2）掏槽孔装药量（楔形掏槽，2对，孔深2.0m，装药系数0.7）；（3）如何提高炮孔利用率（针对节理发育围岩）。答案：（1）总炮孔数N：经验公式N=S×(f+1)/30，S=4×3=12m²，f=6，得N=12×(6+1)/30=2.8（不合理）。改用体积法：爆破体积V=S×L×η=12×1.8×0.9=19.44m³，单孔装药量Q=π×(0.042/2)²×2.0×0.95×1000≈0.001385×2×950≈2.63kg（装药长度=2.0×0.7=1.4m，体积=π×(0.021)²×1.4≈0.00194m³，Q=0.95×1000×0.00194≈1.84kg）。总装药量Q总=q×V=0.6×19.44=11.66kg（q取0.6kg/m³），则N=Q总/Q单=11.66/1.84≈6.3（取7个，需结合掏槽孔、辅助孔、周边孔分配，合理N=30-35个）。（2）掏槽孔装药量：单孔装药长度=2.0×0.7=1.4m，体积=π×(0.021)²×1.4≈0.00194m³，Q单=0.95×1000×0.00194≈1.84kg，2对（4个）掏槽孔总装药量=4×1.84=7.36kg（占总药量63%，符合楔形掏槽高装药特征）。（3）提高炮孔利用率措施：①采用直眼掏槽（减少节理对楔形掏槽的影响），增加空孔导向；②减小周边眼间距至30-40cm，提高轮廓成型；③控制装药集中度（周边眼q=0.15-0.2kg/m），减少对围岩的破坏；④采用毫秒雷管，掏槽孔与辅助孔时差50ms，避免先爆孔被节理贯通导致漏气。7.某边坡控制爆破工程，需保护坡顶20m处的高压电塔（安全振动速度V_s=0.5cm/s），爆破区最大单段药量Q_max=100kg，场地系数K=200，α=2.0（软岩）。试计算：（1）安全距离R；（2）若实际爆区与电塔距离仅15m，提出3种加强保护措施。答案：（1）安全距离计算：由V=K×(Q_max^(1/3)/R)^α≤V_s，得R≥(K×Q_max^(1/3)/V_s^(1/α))。代入数据R≥(200×100^(1/3)/0.5^(1/2))=(200×4.64/0.707)≈200×6.56≈1312m（显然不合理，说明公式应用错误，正确公式应为V=K×(√Q/R)^α，软岩α=1.5-2.0，K=150-350）。重新用V=K×(Q^(1/3)/R)^α，V_s=0.5cm/s，Q=100kg，K=200，α=2.0，则R≥(K×Q^(1/3)/V_s^(1/α))^(1/(1/α))？不，正确变形为R≥Q^(1/3)×(K/V_s)^(1/α)。代入得R≥100^(1/3)×(200/0.5)^(1/2)=4.64×(400)^0.5=4.64×20=92.8m（需R≥93m）。（2）加强保护措施：①大幅降低单段药量，Q_max=V_s^(α)×R^α/K=(0.5)^2×15^2/200=0.25×225/200=0.28kg（不现实），故需分段更多，如将100kg分为20段，每段5kg，计算V=200×(5^(1/3)/15)^2≈200×(1.71/15)^2≈200×0.013≈2.6cm/s（仍超标）；②在坡顶与电塔间设置钢筋混凝土挡墙（高3m，厚0.5m），吸收振动能量；③对电塔基础进行加固（增加配重或打抗滑桩），提高抗振能力；④采用预裂爆破，在爆区与电塔间先爆预裂孔（孔距0.8m，装药集中度0.1kg/m），形成10-20cm宽的裂缝，阻断振动波传播。8.某特种爆破工程需销毁过期铵油炸药（存量5t，含油率6%），设计采用挖坑焚烧法，试分析：（1）焚烧坑设计参数（长、宽、深）；（2）安全距离（飞火、有毒气体）；（3）应急措施（如焚烧不完全引发爆炸）。答案：（1）焚烧坑设计：铵油炸药焚烧需分散堆放，厚度≤0.3m，单堆体积≤5m³（5t炸药密度0.85g/cm³，体积≈5.88m³，分2堆）。焚烧坑长×宽×深=3m×2m×1m（每堆尺寸2m×1.5m×0.3m，2堆间隔5m），坑底铺20cm厚砂石，四周用黏土堆砌挡墙（高0.5m）。（2）安全距离：飞火距离R_f=100m（铵油燃烧飞火半径≤50m，取2倍安全系数）；有毒气体（NOx、CO）扩散距离，根据风速2m/s，浓度达标距离R_g=Q×K/(C×u)，Q=5×10