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1、1 工程概况1.1 原始条件某露天矿山开采闭坑后，拟转入地下开采，需要在露天底形成2050m的覆盖层。露天采场底部走向长约450m，露天底平均宽30m。露天采场实际最高标高为305m，最低标高为-33m，封闭标高为117m，露天采场上口尺寸为：900m630m，下口尺寸为410m20m。原台阶高度12m，现已并段。1.2 地质条件矿石类型简单，矿石物质组成也较简单，矿石属于中硫、低磷、贫磁铁矿石。矿体围岩主要为石榴黑云斜长片麻岩和混合花岗岩。岩体稳定性中等，岩石坚固性系数f=810，节理裂隙发育，岩石一般比较破碎，强度较低。1.3 设计任务利用硐室爆破的方法在B12和B11两条勘探线之间形成高
2、度为25m的覆盖层。2 爆破方案2.1 爆破类型的确定硐室爆破按爆破作用程度和结果分为抛掷爆破，松动爆破和加强松动爆破。按爆破的目的和要求，抛掷爆破分为定向爆破、扬弃爆破和抛散爆破。定向爆破要求爆破的岩土按预定的方向运动并堆积在设定的围之。当只要求将爆破的岩土抛掷一定的距离，而不要求有固定的方向及堆积围时，称为抛散爆破，扬弃爆破是在地面平坦或坡度小于 30的地形条件下，将开挖的沟渠、路堑、河道等各种沟槽或基坑的挖方部分或大部分扬弃到设计开挖围以外，使被开挖的工程通过爆破基本成型。根据抛掷作用的方向不同抛掷爆破又可分为单侧抛掷爆破，双侧抛掷爆破，多向抛掷爆破和上向抛掷爆破等类型。一次爆破也可以同
3、时具有多种性能，可一侧抛掷，另一侧松动。松动爆破仅将土岩松动和破碎，破碎的岩石不产生抛掷。适用于对周围破坏小，不允许有抛掷的地方，一般抵抗线小于1520m。炸药单耗小，爆堆集中，能有效地控制飞石距离，爆破有害效应小。当地表自然坡度大于60时，采用松动爆破将岩石松动，破碎的岩石在重力作用下塌落，此时又称为崩塌爆破。加强松动爆破是介于松动爆破和抛掷爆破之间（0.75n1）的一种爆破，抛掷作用小于抛掷爆破，与松动爆破相比，矿岩破碎更充分。地表坡度较缓时，采用加强松动爆破也可以达到崩塌爆破的效果。本次硐室爆破目的是在露天坑形成覆盖层，因此选用单侧抛掷爆破。2.2 爆破围的确定以平面图为依据绘制B11，
4、B12两条勘探线处的剖面图，见附图1。2.3 装药形式的确定硐室爆破装药形式有集中装药和条形装药两种。用装药集中系数来划分，装药集中系数按下式计算： （1）式中：VQ装药体积，m3；Q装药重量，t；装药密度，t/m3；R装药中心至药包最远点的距离，m。当装药集中系数0.41时，为集中装药，6岩土压缩系数200150502010代入数据得：图2 抛体、坍塌体与爆落体5.2 爆破漏斗作用半径R为下破裂半径，R为上破裂半径（计算及过程见3.1.3.1） 5.3 可见漏斗深度对于单层药包爆破漏斗的可见深度，即5.4 爆破方量计算两个剖面之间的方量按面积法计算：式中：、两个剖面的面积，； 两个剖面之间的
5、距离，m。爆破方量：；故。抛掷方量：；故。从平面图上量得两勘探线间平均距离为L=54.28m，所以理论爆破方量为V0= LK=54.28909.621.5=74061.2604 m3=7.41万m3（松方）。实际爆破岩石量比理论爆破岩石量多（8.04-7.41）7.41=8.5%。6 药室与导硐设计6.1 药室形状及断面尺寸的确定药室容积的大小与药室装药量，支护情况和装药密度有关。药室容积按下式计算：式中：装药密度，；取=1.0 （见文献1第55页，表3-9）；药室扩大系数，药室不支护和袋装炸药时=1.21.3；有支护和袋装炸药时=1.4；取=1.2。则=79.941.21.0=95.93。药
6、室高度以不超过2.5m为宜，以利于装药；其宽度以小于5m为宜，以确保施工安全。据此，设计条形药室形状为直线型，条形装药多采用不耦合装药，以提高抛掷率，为减少药室的开挖量，不耦合系数一般取46。取不耦合系数为4，则药室容积为95.934=383.72 。则断面大小为长宽高=50m4m2m。药室体积为420。6.2 导硐设计（1）导硐设计导硐分为平硐、小井两类。选用平硐，因为平硐便于通风、排水、运输，施工进度快。只有地形坡度小于20（非常缓），最小抵抗线在15m以下时，才选用小井。导硐布置须遵循以下原则：导硐布置应便于施工和作业安全，平硐或小井井口应布置在较稳固的岩层中，并尽量减少掘进工作量；硐口
7、正前方无重要建筑结构设施。多层导硐布置时，上下硐口应尽量错开布置，以避免上下导硐施工时相互干扰。为了提高爆破效果，药室与平硐或小井之间须用横巷相联，横巷与平硐或小井垂直。与平硐相联的横巷长度不小于5m，与小井相联的横巷长度不小于3m。导硐的断面根据岩石的稳固性，工程量大小及施工方法来确定。平硐设计开挖断面不宜小于1.5m0.8m，小井设计断面不宜小于1m2；为了便于通风和运输，导硐不宜过长。一般情况下，平硐长度不超过200m，小井深度不超过15m，横巷长度不超过20m；平硐应有一定的坡度，一般按5设计，便于排水和出渣。小井井下应设积水坑，药室中的地下水应沿横巷自流到井底的积水坑。（2）导硐形式
8、的确定选择平硐。与平硐相连的横巷长度c=10m；平硐坡度5；开挖断面为高宽=2m2m。6.3 在平面图上确定药室及导硐的位置（1）条型硐室装药长度将药室分为两个条形硐室装药，每个药室长度为15m。每米硐室装药量为（计算过程参考4.3）。（2）两个条型硐室间距两个条形药室间距即为与平硐相连的横巷的长度为10m。（3）计算药室及导硐工程量药室断面大小为长宽高=50m4m2m，药室开挖岩石体积为400m3；导硐开挖断面为2m2m，长度为41m（由图上量得），则导硐开挖岩石量为164m3。6.4 绘制药室及导硐布置平面图，药室布置剖面图药室及导硐的位置见附图2。7 装药及填塞设计7.1 装药设计药包装
9、要时应严格按设计装药强度从最里端向外依顺序密实堆放，减少缝隙，起爆体放在药包中间位置。装药方式为不耦合装药，使用1号铵油炸药应采取防潮防水措施。每个条形药室装药量为151.917=28.755t，设副起爆体，副起爆体设置在药室偏后侧部位。副起爆体和主起爆体之间用多股导爆索联接起来。起爆体外壳用木箱，其装满经选择的优质炸药、起爆雷管和导爆索结，起爆体药量不宜超过20kg。起爆体木箱正面应预留出线孔，从出线孔引出的雷管联接线、导爆索等须在木箱壁固定，避免施工时拉动起爆雷管和导爆索。加工起爆体使用的雷管应逐个挑选。装入起爆体的电雷管脚线长度为2030cm，置于起爆体的电雷管与联接线接头，应严密包扎，
10、不应有药粉进入接头中，接头不应在搬运和联线时承受拉力。起爆雷管应与导爆索结、导线联接头紧密捆绑，且固定在木箱中央。起爆体包装还应有防潮防水措施。起爆体加工完后应重新测量电阻值。加工好的起爆体上应标明药包编号、雷管段别和电雷管起爆体装配电阻值。硐室装药应将炸药成袋（包）码放整齐，相互密贴，威力较低的炸药放在药室周边，威力较高的炸药放置在主、副起爆体和导爆索的周围。为了保证安全，起爆体应尽量最后装入，故一般将起爆体放在药室的前侧中间部位。7.2 填塞设计填塞工作开始前，应在平硐口附近备足填塞材料，填塞材料宜选用开挖导硐和药室排出的碎石，或外挖碎块砂石土，不应使用腐植土、草根等密度较低的材料（易发生
11、冲炮）。靠近平硐的药室填塞长度不应小于最小抵抗线。其他药室，一般只填塞横巷，填塞从药室边缘开始，填塞长度一般为巷道断面最大边长的35倍，若横巷的长度小于此长度应连续在平硐中填塞。此次爆破填塞长度为12m，因此平硐中应填2m。填塞时，药室口和填塞段各端面应使用装有砂、碎石的编织袋进行堆砌，其顶部用袋料码砌填实不应留空隙。在有水的导硐和药室中填塞时，应在填塞段底部留一排水沟，并随时注意填塞过程中的流水情况，防止排水沟堵塞。平硐填塞，应在导硐壁上标明按设计规定的填塞位置和长度。填塞时，应保护好从药室引出的起爆网路，保证起爆网路不受损坏。填塞时，应有专人负责检查填塞质量。填塞完毕，应进行验收。7.3
12、起爆网路设计硐室爆破应采用复式起爆网路。以电爆网路和导爆索起爆网路配合使用。电力起爆网路的所有导线接头，均应按电工接线法联接，并确保其对外绝缘。在潮湿有水的地区，应避免导线接头接触地面或浸泡在水中。电力起爆网路的导线不宜使用裸露导线和铝芯线。硐导线应用绝缘性能良好的铜芯线。装入起爆体前、后，以及填塞过程中每填塞一段，均应进行电阻值检测；当发现电阻值有较大的变化时，应立即清查，排除故障后才准许进行下一施工工序。电力起爆网路联接，应按从里到外（从工作面到电源）的顺序进行；电力起爆网路联接前，应检查各硐口引出线的电阻值，经检查确认合格后，方可与区域线联接；只能当各支路电阻均检查无误时，方准许与主线相
13、联接；电爆网路的主线应设中间开关；指挥长（或爆破工作领导人）下达准备起爆命令前，电爆网路的主线不得与起爆器、电源开关和电源线联接；电源的开关应设保护装置并直接由起爆站站长（或负责起爆的人员）守候看管；只有在无关人员已全部撤离，爆破工作领导人下达准备起爆命令后，方准许打开开关箱，并将主线接入电源线的开关上或起爆器的接线柱上。敷设导爆索起爆网路时，不应使导爆索互相交叉或接近；否则，应用缓冲材料将其隔离，且相互间的距离不得少于10cm。网络联好后，由联网技术负责人进行检查，鉴别联网方式与段别等是否有误；确认无误后再进行防护；起爆网路可用线槽或对开竹竿合札进行防护，接头及交叉点用编织袋包裹好，悬挂在导
14、硐上角；也可将起爆网路束紧后用编织袋作整体外包扎，安置在导硐下角的砂包上，上部再用砂包压实。硐室爆破时，所有穿过填塞段的导线、导爆索和导爆管，均应采取保护措施，以防填塞时损坏。非填塞段如有塌方或硐顶掉块的情况，也应对起爆网路采取保护措施。硐室爆破的起爆工作应在专门设置的起爆站进行。起爆站应设在安全地点，并需备有良好的通讯设备，通讯信息应清楚、准确。起爆站应在装药前建成，从开始联网就应设专人看管，站长全面负责站工作。8 安全距离的计算8.1 爆破地震安全距离由于爆炸能量引起的爆区周围介质质点发生振动而形成地震波，地震波传播造成相关介质质点振动过程的总和，称为爆破地震。与自然地震相比，爆破地震振动
15、频率较高，一般为1030Hz，大大超过普通建筑物的自振频率。而自然地震振动频率一般为25Hz，与普通建筑物的自振频率接近，所以自然地震更容易引起建筑物破坏；爆破地震振动持续时间一般较短，为0.12.0s，自然地震振动持续时间较长，可以达到1040s。爆破地震与自然地震一样对建筑物都有危害。8.1.1 爆破振动强度与安全判据爆破振动强度可以用质点振动的位移、速度和加速度等物理量来描述。我国通常采用质点振动速度和振动频率作为爆破振动强度的指标。评价各种爆破对不同类型建（构）筑物和其他保护对象的振动影响，应采用不同的安全判据和允许标准。目前，我国煤矿安全规程规定：一般建筑物的爆破地震应满足安全振动速
16、度的要求，主要类型的建（构）筑物地面质点的安全振动速度规定如表8-1-1所示。表8-1-1 质点最大允许速度cm/s序号建（构）筑物类型质点最大允许速度1土窑洞，土坯房，毛石房屋1.02一般砖房，非抗震大型砌块建筑物233钢筋混凝土框架房屋54水工隧道105交通隧道156矿山巷道：围岩不稳定，有良好支护围岩中等稳定，有良好支护围岩稳定，无支护102030此外，时间证明，下列安全判据在爆破设计时也有较大的参考价值：（1） 年久失修的窑洞房屋等，0.5m/s；（2） 需特殊保护的建筑物，重点文物，12cm/s；（3） 修建良好的木房，5cm/s。8.1.2爆破地震安全距离在爆破设计时，需划定爆破振
17、动安全距离，以确定爆破地震效应的影响围，以及采取必要的减震措施。由下式可以根据保护对象的爆破振动安全允许速度和装药量，计算爆破地震安全距离： 式中 ：R安全距离，m； V安质点最大允许速度，由表8-1-1中选取，cm/s； Q炸药量，齐发药包为总药量，延时爆破为最大一段装药量，kg。K、与爆破点至测点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按表8-1-2选取，或通过现场试验确定。估算此次爆破的安全距离，其中：V安=3cm/s，Q=79940kg，K=100，=1.4。故R=495m。表8-1-2 爆区不同岩性的K、值岩性K坚硬岩石501501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2
18、503501.82.08.2 个别飞散物安全距离爆破时被破碎的某些介质碎块具有较大的动能，可以从原位抛出至很远的距离，称为个别飞散物，在岩石爆破中一般称为飞石。8.2.1 个别飞散物产生的原因及预防措施因为炸药爆炸能破碎岩石后，还有剩余的气体能量继续作用于破碎后的碎块，使之获得较大的动能和初始速度从而将碎块抛掷很远，形成个别飞散物。如果某个方向的最小抵抗线过小或遇有岩体构造上的结构面，在此方向上的碎块获得极大的动能和初始速度，个别飞散物的抛掷距离更远。抛掷爆破、裸露爆破非常容易产生个别飞散物。炮孔或硐室爆破当填塞长度不够或填塞质量较差时，也容易产生个别飞散物。任何爆破工程都应采取有效措施预防和
19、控制个别飞散物的产生。在爆破设计施工时，应注意以下几个方面：（1）药包位置应避开夹层、裂缝或混凝土结合面等。（2）装药前应认真校核各药包的最小抵抗线，根据实际测量结果修正装药量，避免盲目装药。（3）应确保炮孔或硐室的填塞长度和填塞质量，禁止无填塞爆破。（4）必要时对爆破体进行覆盖或遮挡。8.2.2 个别飞散物的安全距离为防止个别飞散物伤及人员和设备设施，防止伤亡事故发生，应根据个别飞散物的安全距离划定安全警戒围。警戒围撤走所有的人员和设备，不能移走的设备做好防护。个别飞散物对人员的安全距离不应小于表8-2-2-1的规定；对设备或建筑物的安全允许距离应由设计确定。抛掷爆破时，个别飞散物对人员、设
20、备和建筑物的安全允许距离，应由设计确定。表8 爆破个别飞散物对人员的安全允许距离爆破类型和方法个别飞散物的最小安全允许距离/m1露天岩土爆破a）破碎大块岩矿：裸露药包爆破法浅孔爆破法400300b）浅孔爆破200（复杂地质条件下或未形成台阶工作面时不小于300）c）浅孔药壶爆破300d）蛇穴爆破300e）深孔爆破按设计，但不小于200f）深孔药壶爆破按设计，但不小于300g）浅孔孔底扩壶50h）深孔孔底扩壶50I）硐室爆破按设计，但不小于3002爆破树墩2003森林救火时，堆筑土壤防护带504爆破拆除沼泽地的路堤1005水下爆破a）水面无冰时的裸露药包或浅孔、深孔爆破水深小于1.5m水深大于6
21、m水深1.56m与地面爆破相同不考虑飞石对地面或水面以上人员的影响由设计确定b）水面覆冰时的裸露药包或浅孔、深孔爆破200c）水底硐室爆破由设计确定6破冰工程a）爆破薄冰凌50b）爆破覆冰100c）爆破阻塞的流冰200d）爆破厚度大于2m的冰层或爆破阻塞流冰一次用药量超过300kg3007爆破金属物a）在露天爆破场1500b）在装甲爆破坑中150c）在厂区的空场中由设计确定d）爆破热凝结物按设计、但不小于30e）爆炸加工由设计确定8拆除爆破、城镇浅孔爆破及复杂环境深孔爆破由设计确定9地震勘探爆破a）浅井或地表爆破按设计，但不小于100b）在深孔中爆破按设计，但不小于3010用爆破器扩大钻井b按
22、设计，但不小于50a沿山坡爆破时，下坡方向的飞石安全允许距离应增大50%。b当爆破器具置于钻井深度大于50m时，安全允许距离可缩小至20m。8.3 确定爆破烟尘可能的影响围炮烟是炸药燃烧或爆炸后产生的有毒有害气体的总称。炮烟中有毒有害气体主要有一氧化碳、氮的氧化物、二氧化碳等。炮烟对人体的危害很大，其中一氧化碳与血色素的亲和力比氧与血色素的亲和力大250300倍，致使血液中毒，造成严重缺氧窒息而死。氮的氧化物比一氧化碳的毒性大6.5倍以上，有强烈的刺激性，能和水结合成硝酸，对人的肺部组织起破坏作用，造成肺水肿死亡，对眼膜、鼻腔、呼吸道等也具有强烈的刺激作用。许多有毒气体是无色无味的，靠视觉嗅觉
23、很难判断，必要时应使用仪器测定CO和NO的含量。爆破还会扬起大量粉尘，若粉尘颗粒太小则会在空气中停留较长时间，也会通过呼吸道进入肺部影响人员健康。因此，爆破烟尘的影响不可忽略，必须将烟尘浓度控制在安全围，必要时还应采取一定的措施来降烟降尘，如加强通风来降低炮烟浓度，喷水来降低粉尘浓度。9 安全技术措施此次硐室爆破属C级爆破9.1 施工组织设指挥组或指挥人，指挥组应适应爆破类别、爆破工程等级、周围环境的复杂程度和爆破作业程序的要求，并严格按爆破设计与施工组织计划实施，确保工程安全。9.2 施工通告（1）开工前1d3d应在作业地点贴施工通告。施工通告容应包括：工程名称、业主单位、设计单位、监理单位
24、、业主单位、工程负责人、爆破作业时限等。（2）装药前1d3d应发布爆破通告，容包括：爆破地点、每次爆破起爆时间、安全警戒围、警戒标志、起爆信号等。爆破通告除以书面形式通知当地有关部门、周围单位和居民外，还应以布告形式进行贴。（3） 邻近交通要道的爆破需进行临时交通管制时，应预先申请并至少提前3d由交管部门会同公安部门发布爆破施工交通管制通知。（4）在邻近通航水域进行爆破施工时，应在3d以前通知港航监督部门（5）爆破可能危及供水、排水、供电、供气、通讯等线路以及运输交通隧道时，爆破前都应向有关单位发出通知，并采取相应的应急措施。（6） 在同一地区同时进行露天、地下、水下深孔或A级、B级、C级、D
25、级硐室爆破时，应由业主组织协商后共同发出施工通告。9.3施工现场清理与准备（1） A级、B级，C级，D级爆破工程，应根据爆破施工组织设计文件要求和场地条件，对施工场地进行规划，并根据场地规划要求开展施工现场清理与准备工作。施工场地规划容应涉及：爆破施工区段或爆破作业面划分及其程序编排；爆破与清运需交叉循环作业时，应制定减少施工作业相互干扰的措施；有碍爆破作业的障碍物或废旧建（构）筑物的拆除与处理方案；现场施工机械配置方案及其安全防护措施；进出场主通道及各作业面临时通道布置；夜间施工照明与施工用风、水、电供给系统敷设方案，施工器材、机械维修场地布置；施工用爆破器材现场临时保管、施工用药包现场制作
26、与临时存放场所安排及其安全保卫措施；施工现场安全警戒岗哨、避炮防护设施与工地警卫值班设施布置；施工现场防洪与排水措施安排。（2）开始施工之前，应制定施工安全与施工现场管理的各项规章制度9.4 通讯联络（1）爆破指挥部应与爆破施工现场、起爆站、主要警戒哨建立并保持通讯联络；不成立指挥部的，在起爆站和警戒哨间应建立并保持通讯联络。（2）通讯联络制度、联络方法应由指挥长或爆破工作领导人决定。（3）通讯联络可使用小型无线电台、无线或便携式对讲机，并应遵守有关规定。9.5 验收（1）装药前应对硐室进行逐个测量验收，并保存验收记录。（2）A级、B级、C级、D级爆破施工验收应有爆破设计人员参加。（3）对验收不合格的硐室，应按设计要求进行施工纠正，或报告爆破工作领导人进行设计修改。10 主要技术经济指标项目单位数量单位炸药消耗量kgm-31.5炸药消耗总量t79.94岩石松散系数1.5爆破岩石量万m3（松方）13.35抛掷岩石量万m3（松方）8.04覆盖层厚度m25起爆器材消耗量11 附图12 参考文献1 爆破工程，理工大学编2 翁春林，叶加冕.工程爆破 ：冶金工业，20083 高尔新，仁树爆破工程M.：中国矿业大学，19994 中华人民国国家标准GB67222003.爆破安全规程S.：中国标准，2004
