爆破课程设计说明书

课程设计说明书

设计题目： 某矿一巷道工程掘进爆破设计

姓 名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师：

xxx系 xx年x月x日

目 录

1.工程概况 ............................................................................. 4

1.1原始条件 ............................................................................................ 4 1.2爆区地质条件 ..................................................................................... 4 1.3设计目标 ............................................................................................ 4

2.爆破方案 ............................................................................. 4

2.1光面爆破 ............................................................................................ 4 2.2掘进工程 ............................................................................................ 5

3.爆破参数选择与计算 ......................................................... 5

3.1 花岗岩的物理性质 ............................................................................. 5 3.2巷道掘进断面相关数据和公式 ............................................................ 5 3.3道床参数的选择 ................................................................................. 6

4.装药、填塞与起爆网路 ................................................... 13

4.1 掏槽眼和辅助眼的装药结构 .............................................................14 4.2 周边眼的装药结构 ............................................................................15 4.3 炮泥的填塞.......................................................................................15 4.4起爆方法 ...........................................................................................16 4.5设计起爆网路 ...................................................................................16

5.安全措施 ........................................................................... 17

5.1爆破安全距离 ....................................................................................17

5.2爆破事故的预防 ................................................................................18

6.爆破条件及主要技术经济指标 ....................................... 19

1.工程概况

1.1原始条件

某矿一巷道工程需要采用爆破方式掘进，巷道为直墙半圆拱形，掘进宽度为5800mm，两侧墙高1600。

1.2爆区地质条件

该工程的岩性为均质花岗岩，f=12-14，水文地质条件良好，无地下水影响。

1.3设计目标

采用掘进爆破和光面爆破技术对巷道工程进行掘进爆破设计。通过本课程设计，学生应在以下方面得到训练并掌握相应的知识和能力。

（1）读懂设计原始条件，并利用CAD绘制巷道断面图； （2）熟悉爆破工程设计的基本程序和基本内容；

（3）掌握岩石爆破的基本理论，爆破参数选择与计算的基本方法，爆破器材的使用方法；

（3）掌握安全距离的计算方法；熟悉基本的安全技术措施； （4）熟悉爆破施工组织的基本知识。

2.爆破方案

采用光面爆破和掘进爆破技术。

2.1光面爆破

沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆，以形成平整轮廓面的爆破作业。

2.2掘进工程

指为进行采矿和其它工程目的，在地下开凿的各类通道和硐室的总称。井巷掘进包括：平巷掘进、井筒掘进、隧道掘进和硐室开挖。它们广泛的用于矿山、交通、水利水电、大型油库等工程。

3.爆破参数选择与计算

3.1 花岗岩的物理性质

该工程的岩性为均质花岗岩，其物理性质如下：

岩石名称 花岗岩 密度 (gcm-3） 2.6~2.7 容积密度 （tm-3） 2.56~2.67 孔隙率 (%) 0.5~1.5 纵波速度 (ms-1) 4000~6800 波阻抗 (kgcm-2s-1) 800~1900 花岗岩的力学性质

岩石名称 花岗岩 抗压强度 （MPa） 70~200 抗拉强度 (MPa) 2.1~5.7 5 抗剪强度 (MPa) 5.1~13.弹性模量 (GPa) 15.4~69 0.36~0.02 泊松比 内摩擦角 (°) 70~87 内聚力 (MPa) 14~52 3.2巷道掘进断面相关数据和公式

名称 拱半径 巷道拱高 巷道壁高 巷道净高

单位 mm mm 符号 R h0 h2 H 半圆拱 R=B/2 R=B /2 H=h2+h0 巷道设计结果 2800 2800 1600 4400 mm mm

锚杆外漏岩面长度 mm T2 无托板时T2=50:； 有托板时T2=100 100 喷射厚度 锚喷厚度 mm mm T1 T 当T1 >T2时，T =T1； 当T1 道床参数的选择是指钢轨型号,轨枕规格和道渣高度的确定。下面可根据图表说明道床参数。

常用道床参数 表

钢轨型号巷道类型 /kg·ｍ井底车场及主要运输巷道 －１道床总道渣高度ｈｂ 道渣面至枕轨面垂高ｈａ １９０ １６０ 高度ｈｃ ４１０ ３８０ ２２０ ２２０ ３０ ２２

上、下采区运输运输巷道 巷，回风巷 山 ２２ １５ ３８０ ３５０ 可不铺道渣，轨枕沿底板浮放，也可在浮放轨枕两侧充填掘进矸石 １５ ２５０

钢轨型号是以每米长度的重量来表示的。钢轨型号是根据巷道类型，运输方式及设备，矿车容积与轨枕来选用。

巷道轨枕选择

表

使用地点 运输设备 箕斗人车 斜井 运送液压支架设备车 １.0t,1.5t 8t及以上机车 平硐 大巷 井巷车场 3t及以上矿车 2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车 1.0t ,1.5t 2.4Mt/a及以上矿井送液压支采区巷道 架设备车 1.0t ,1.5t 22 30,22 22,15 30 轨枕规格／ｋｇ·ｍ１ ３０，３８ ２２ 对轨道敷设的要求是：钢轨的型号应与行驶车辆的类型相适应，轨道敷

设应平直，且具有一定的强度和弹性；在弯道处，轨道连接应光滑，接运输巷道

内同一线路必须采用同一型号的钢轨；道岔的型号不得低于线路的钢轨型号；在倾角大于15°的巷道中，轨道的辅设应采取防滑措施。轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。矿井多使用钢筋混凝土轨枕或木轨枕，个别地点也有用轨枕的。混凝土轨枕主要用于井底车场，运输大巷，上（下）山和中巷；木轨枕主要用于道岔等处，钢轨枕主要用于固定道床。由于预应力钢筋混凝土轨枕具有较好的抗裂性和耐久性，构建刚度大，节约木料，造价低等优点，所以应大力推广使用。常用的轨枕规格见下表：

常用轨枕规格

表 单位：mm

轨枕类型 轨距 轨型/kg ·ｍ－１ 全长 １２００ １２００ １１６０ １６００ １１００～１２００ １５００～１６００ 全高 １２０ １４０ １２０ １４０ １２０～１５０ １５０～２００ 上宽 １２０ １３０ １２０ １３０ １１０～１３０ １４０～１６０ 下宽 １５０ １６０ １５０ １６０ １４０～１７０ １８０～２５０ 木轨枕 ９００ ６００ １５ ２２ １５ ２２ １５或２２ ≥３０ 钢筋混凝土轨枕 预应力钢筋混凝土轨枕 ６００ ９００ ６００ １５或２２ １２００ １１５ １００ １４０

道渣道床有钢轨及连接件，轨枕，道渣等组成。道渣道床的优点是施工简单，容易更换，工程造价较低，有一定的弹性和良好的排水性，并有利于轨道调平。但在生产过程中，煤，岩粉洒落在道床上之后，使其弹性降低，排水受到阻碍，可能影响机车正常运行。只要加强维修，这种道床完全能够满足机车运行要求。

道渣应选用坚硬和不易风化的碎石或卵石，粒度以20~30mm为宜，并不得掺有碎末等杂物，使其具有适当空隙度，以利排水和有良好的弹性。道渣的高度，应与选用的钢轨型号相适应。在主要运输巷道，其厚度不小于100mm，并至少不小于轨枕1/2~2/3的 高度埋入道渣内。

道床宽度可按轨枕长度再加200mm考虑。相邻两轨枕中心线距一般为0.7~0.8m,在钢轨接头，道岔和弯道处应适当减小。道床参数见表—常用道床参数．

为了减少维护工作量和提高列车运行速度，大型矿井，特别是采用底卸式矿车运输时，井底车场和主要运输大巷应积极推广整体道床。固定道床一般是用混泥土整体浇注，将枕轨和道床固定在一起，这种道床具有维修工程量小，运营费用低，车辆运行平稳，运输速度高，服务年限长等优点。因此，这种道床主要用于大型矿井的斜井井筒，井底车场和个别运输大巷的轨道铺设中。但这种道床初期投资高，施工复杂，道床的弹性也较差。

无轨运输巷道底板的岩石强度要求ｆ＞４。否则需铺混凝土，其强度等级不低于C20．

由上面的数据可以得出巷道的断面图，如下图所示：

选择直眼掏槽形式，2号岩石铵梯炸药 (1)计算单位岩石炸药消耗量 公式 q=1.1k0

f/s

q--------单位岩石炸药消耗量（kg/m3） f---------岩石坚固性系数 s---------巷道掘进断面

k0-------考虑炸药爆力的校正系数，k0=525/p p---------所用炸药的爆力（ml）

代入数据计算代为岩石炸药消耗量 q=（1.40~1.52）kg/m3，取炸药单耗量为1.40 kg/m3

（2）巷道钻眼爆破材料选择

钻眼爆破器材一览表

器材名称 型号 凿岩台车优点如下：

1 高效性：钻速快，质量高。

2灵活性：退进自由，速度，推动力可控制；可凿不同方向的炮眼。 3普遍性：实用于钻任何炮眼，可钻较深、直径大的炮眼。 4环保性：能大力改善工作环境，消除油雾水气，噪音小。 (3)计算炮眼数目

炮眼数目直接影响着钻眼工作质量、爆破岩石的块度、巷道形状等。炮眼数目取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径和炸药性能等因素。合理的炮眼数目应以保证爆破效果的实现为原则。一般是先以岩层性质和断面大小进行初步估算，然后在设计断面图上作炮眼布置图，得出炮眼总数，并通过实践调整修正。 公式

N=3.3·3fs2 N------炮眼数目（个） f-------岩石坚固性系数 S-------巷道掘进断面（m2）

代入数据计算炮眼数目 N=（60~64）个，取炮眼数目为60个。 (4)计算炮眼深度

雷管 8号 炸药 2号岩石硝铵炸药 凿岩机 CGJ—2凿岩台车

炮眼直径决定了每一掘进循环钻眼和装岩的工作量、循环进尺以及每班的循环伺候、次数。炮眼深度主要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。从今年发展趋势来看，炮眼平均深度逐渐由浅孔向中深孔（2.0~2.5m）发展，一些采用凿岩台车凿眼的掘进队正在向较深孔发展。

合理的炮眼深度应以高速、高效、低成本、便于组织正规循环作业为原则。采用气腿式凿岩机时，炮眼深度以1.8~2.5m为宜，眼深超过2.5m后，钻眼速度明显降低。采用配有高效凿岩机的凿岩台车时，应向深眼发展，一般眼深可达3.0m以上。

岩石坚固性系数f 7 ~20 由表格取炮眼深度2.0m （5）炮眼直径

炮眼直径对钻眼效率.全断面炮眼数目，炸药消耗量和爆破岩石块度等与岩壁平整度均有影响。因此，应根据巷道断面的大小.块度要求.炸药性能和凿岩机性能综合考虑，进行选择。

炮眼直径大，可以减少炮眼数目，炸药能量相对集中，可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定稳定性。在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据药卷直径确定炮眼直径。目前国内岩巷掘进均采用直径27mm.32mm和35mm三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大6~8mm左右,所以目前沿岩巷掘进的炮眼直径多采用35~42mm。

（6）手持式凿岩机打眼的参考数据表

类型 小直径型 炮眼直径（mm） 34~35 药卷直径（mm） 27 掘进断面（m2） >12 1.5~2.2 有表格中的数据选择炮眼的直径为30mm,药卷直径27mm. （7）计算炸药单耗

平巷掘进单位岩石炸药消耗量定额（kg/m3） 掘进断面积（m2） 岩石坚固性系数f 12~14 15~20 由上表格得出单位岩石炸药消耗量为1.67 kg/m3 （8）计算每循环炸药总耗 公式

Q=Qv=qSLη

V------每循环爆破岩石体积（m3） S-------巷道掘进断面（m2） L------炮眼深度（m）

η-----炮眼利用率，一般取0.8~0.95

代入数据计算出每循环炸药总耗 Q=（50.176~59.584）kg,取每循环总耗为54kg。 （9） 计算单孔装药量

由每循环装药量Q与炮眼数计算得出单孔装药量为0.9kg。

1.67 4.装药、填塞与起爆网路

设计炮眼布置图

根据掘进巷道断面面积22.4m2掘进高4500mm,宽为5800 mm。对所要布置的掏槽眼、辅助眼、周边眼分别布设。

通过设计炮孔的形式可以得出炮眼布置图如下：

4.1 掏槽眼和辅助眼的装药结构

钎头直径为42mm，药卷直径为35mm正处于产生间隙效应范围内且装药长度超过800mm故应采取消除间隙效应措施，因此采用分段装药结构，装药结构如下：

4.2 周边眼的装药结构

因为炮眼深度为2.0m为克服“鼓包”现象采用空气间隔分节装药结构。

4.3 炮泥的填塞

为保质保量地做好装药工作。装药之前必须吹洗炮眼将眼中岩粉和水吹洗干净，起爆药包必须按规定制作最后用1：3的泥沙混合炮泥湿度为18％~20％按符合安全要求长度充填并捣实。

4.4起爆方法

掘进时采用电容式发爆器起爆，雷管连接方式采用串联方式。并且采用的串联方式，应该有毫秒延期的效果，使爆破产生预期的效果。

4.5设计起爆网路

公式

I —— 通过每个雷管的电流 U —— 发炮电源电压 n —— 串联雷管个数 R/ —— 每个雷管全电阻 Rm —— 母线电阻R1与电源内阻R2之和

母线电阻为4Ω，电雷管电阻为5Ω，电压为380V。验算串联方式： 公式

n=NRm/R

m=N/n

计算得出m=7,n=8 验证电流

i=V/(mRm+nR) 得出i=8（A）>I准

所以采用7组（发）为一串，8组（发）为并联的混合串并联网路。爆破网路图如下：

UI=

mRnRm

5.安全措施

炸药爆炸时的危害主要是产生爆炸地震、空气冲击波、飞石和噪声等，一旦失控，就会造成事故。要避免这些危害必须按照规程操作，确保必要的安全距离和采取相应的安全技术措施。

5.1爆破安全距离

主要包括爆破安全距离、爆破冲击波和飞石的距离确定。在这里仅就爆破飞石和安全距离的确定做一个简单的介绍。爆破如果处理不当，会有些岩块飞散很远，对人员、机具和建筑物造成危害。

5.2爆破事故的预防

1．严格按照操作规程进行：爆破作业人员必须取得爆破员的资格；各种

爆破都必须编制爆破设计书或爆破说明书。设计书或说明书应有具体的爆破方法、爆破顺序、装药量、点火或连线方法、警戒安全措施等；爆破过程中，必须撤离无关人员。严格遵守爆破作业的安全规程和安全操作细则。

2．装药、充填：装药前必须对炮孔进行清理和验收，使用竹木棍装药，禁止用铁棍装药。在装药时，禁止烟火、禁止明火照明。

3．设立警戒：爆破前必须同时发生声响和视觉信号，使危险区内的人员都能清楚地听到和看到，地下爆破应在相关的通道上设置岗哨，地面爆破应在危险区的边界设置岗哨，使所有通道都在监视之下，并撤走爆破危险区的全部人员。

4.用电雷管起爆时，电雷管必须逐个导通，用于同一爆破网络的电雷管应为同厂同型号。爆破主线与爆破电源连接之前，必须测全线路的总电阻值，总电阻值与实际计算值的误差须小于土5％，否则，禁止联接。

5．爆后检查；爆破后，经过一段时间，再确认爆破地点安全，经当班爆破班长同意，发出解除警戒信号，才允许人员进入爆破地点。

6．盲炮处理：拒爆产生的盲炮包括瞎炮和残炮。发现盲炮和怀疑有盲炮，应立即报告并及时处理。若不能及时处理，应设明显的标志，并采取相应的安全措施，禁止掏出或拉出起爆药包，严禁打残眼。盲炮的处理主要有下列方法：

(1)经检查确认炮孔的起爆线路完好和漏接、漏点火造成的拒爆，可重新进行起爆。

(2)打平行眼装药起爆。对于浅眼爆破、平行眼距盲炮孔不得小于0．3米，深孔爆破平行眼距盲炮孔不得小于10倍炮孔直径。

(3)用木制、竹制或其他不发火的材料制成的工具，轻轻地将炮孔内大部分填塞物掏出，用聚能药包诱爆。

6.爆破条件及主要技术经济指标

项目名称 井巷净断面/m2 岩石性质 凿岩机 每循环炮孔数目 每循环炮孔总长/m 每米井巷炮孔总长/m 雷管品种 炸药品种

8号雷管 2号铵梯每米井巷炸药消耗量/Kg 每循环出岩量/m3 30 40.32 数量 21.2 12 ~14 1 60 120 60 项目名称 每循环雷管消耗量/个 每循环炸药消耗量/kg 炮孔利用率/% 炸药单耗/kg·m-3 每循环进尺/m 每米井巷雷管消耗量/个 数量 54 54 90 1.4 1.8 24

炸药 岩巷掘进断面/ m2 注释：

炮孔的掘进循环计算：

井巷掘进每完成一个掘进循环，工作面向前推进的距离。通常用炮眼深度与炮眼利用率估计，如眼深1.6米，炮眼利用率为0.9，则循环进尺可达1.44米。由以上，的估算可得出，设计炮孔的掘进循环进尺应为1.8米。

22.4 参考文献

[1] 戴俊．爆破工程［M］．北京：机械工业出版社，2007． [2] 杨守中．爆炸基本原理［M］.北京：国防工业出版社，1988． [3] 秦明武．控制爆破［M］.北京：冶金工业出版社，1993．

[4] 高尔新，杨仁树．爆破工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1999． [5] 中华人民共和国国家标准GB6722—2003.爆破安全规程[S].北京：中国标准出版社，2004．

[6] 郑炳旭，肖文雄，高荫桐，等．条形药包硐室爆破[M]．北京：冶金工业出版社，2009．

[7] 于亚伦．工程爆破理论与技术．[M]．北京：冶金工业出版社，2008．

[8] 董方庭 井巷设计与施工 中国矿业大学出版社 2004