露天工程爆破

露天工程爆破第一节爆破工程地质土石方爆破工程是直接在岩体中进行的，所以爆破与地质有密切关系。爆破实践证明，爆破效果的好坏，在很大程度上取决于爆区地质条件和爆破设计能否充分考虑到地质条件与爆破作用的关系。爆破工程地质主要研究地形、地质条件与爆破效果、爆破安全、爆破后果之间的相互影响。其目的是既要为爆破工程本身提供爆区地质条件作为爆破设计的依据，还要为爆破后的工程设施提供工程地质条件变化的资料，以便使这些工程设施能适应爆破后的工程地质环境。与爆破关系较密切的地质条件是：(1)地形；(2)岩性；(3)地质构造；(4)水文地质；(5)特殊地质。一、地形条件对爆破作用的影响地形条件是影响爆破效果和经济指标的重要因素。所谓地形条件，就是爆破区的地面坡度、临空面个数和形态，山体高低及冲沟分布等地形特征。这些条件是进行爆破设计必须充分考虑的重要因素，因为爆破方法及爆破范围的大小、爆破方量、抛掷方向和距离、堆积形状、爆破后的清方工作以及施工现场布置等都直接受到地形条件的影响。1.地形与爆破的关系(1)地形对爆破漏斗形状与体积的影响众所周知，集中药包的爆破漏斗的形状是倒立的园锥体，并由于岩石的性质、结构与所使用的炸药性能方面的不同，爆破漏斗体积的大小是有差别的。由于爆区地形条件的变化，实际的工程爆破其爆破漏斗的形状都不是倒立的园锥体，而是倒立的椭园锥体。根据多边界条件爆破理论的研究，爆破漏斗的形状如图8-1所示。即在平坦地形为倒立园锥体；在倾斜地形为倒立的椭园锥体；在山包多面临空地形，由于药包的球形爆炸作用，则为两个以上的倒立椭园锥体的结合体；在凹形垭口地形，由于地形的夹制作用，抛掷漏斗部分缩小，而崩塌漏斗则因药包两侧都有斜坡而变为两部分。如上所述，爆破漏斗的大小和形状随地形条件而变化，实际工程平坦地形少见，所以，一般应用倒立椭园锥体计算其体积。(2)地形对爆破石方抛掷方向的影响地形决定了药包最小抵抗线的方向。在平地爆破，土岩抛出方向是向上的；斜坡地面爆破，土岩主要沿斜坡面法线方向抛出，根据弹道抛物线原理，以45°抛掷距离最远，在斜坡地面又与山坡纵向形态有关，如图8-2所示。图8-2a为平直山坡，石方基本沿最小抵抗线方向抛出；图8-2b为凸面山坡，由地面上每一点至药包中心都与最小抵抗线距离差不多，因此石方是抛散的；图8-2c为凹面山坡，抛石是集中的。这是呈斜坡单一临空面地形的抛掷情况。在山包、山头、山嘴、山脊等地形进行爆破，药包抵抗线是多方向的，例如孤山包爆破是四面“开花”；山嘴地形则可向三个临空面飞散；山脊地形则向两侧抛出。这些都是多临空面地形的抛掷情况。在洼坑、山沟、垭口等地形爆破，夹制作用大，抛出方量和方向严格受地形限制，但它抛掷堆积集中。（3）地形与爆破方量的关系假设在如图8-3所示三种理想的地形形态下，研究爆破方量与地形的关系，并假定都统一采用标准抛掷爆破，其它参数W、α、n、R也都一样。因此，由几何图形可求得它们的爆破方量，其中平地为Va=πW3/3≈W3；鼓包为Vb=2.5W3；洼地为Vc=0.4W3。由此可得出：Va:Vb:Vc=1:2.5:0.4，说明地形对爆破方量的影响很大，也就是说多面临空的鼓包地形有利于爆破，山沟洼地不利于爆破，这是由于地层夹制作用的结果。(4)地形与爆破参数的关系地形的变化对爆破参数的选择有一定的影响，如爆破作用指数n值，爆破漏斗的上破裂半径、漏斗可见深度、药包间距都与地形有关，地形还影响到抛掷堆积体的形状，抛掷距离和堆积高度等等。2.爆破类型对地形条件的要求露天大爆破根据工程技术要求不同，采用不同类型的爆破方法。松动爆破和加强松动爆破主要是将矿岩破裂和松动并堆积成松散体，以便装运。这种爆破方法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。定向抛掷爆破对地形条件要求较高，因为它要求爆破抛掷体向一定方向和位置堆积，有时还要求堆积成一定的形状。定向的基本型式有三种：面定向、线定向、点定向。面定向适用于一定的斜坡地面；线定向适用于开挖各种堑沟、渠道、填筑路堤等工程向一侧抛掷的定向爆破，平直的延展山坡坡度在45°左右的地形定向效果最好，平地或缓坡一般则要经过改造地形才能达到较好的效果；水利工程的定向爆破筑坝以及铁路公路挖填交界处的移挖充填等爆破可视为点定向。点定向对地形条件要求十分严格，因为它要求土石方集中而且要防止抛散，就要从地形上严格加以控制，它对山体高度和厚度、山坡的坡度、纵向和横向的山坡形态、山体的后面及侧面地形都有一定的要求。3.地形的改造在爆区天然地形不利于达到要求的爆破目的时，改造地形是爆破设计中的重要措施之一。图8-4是平地定向爆破改造地形的例子，其中的1#药包和1-1#、1-2#、1-3#药包，都是为了改造地形的辅助药包，它们要分别比各自的主药包2#和2-1#、2-2#、2-3#先起爆1-2秒钟，以便能先形成一个有利于主药包作定向爆破的临空面。在斜坡地面进行定向爆破改造地形的例子如图8-5，图8-5a中1#辅助包是为了改造斜坡坡度，以利于主药包2#的抛掷。图8-5b中辅助药包1-1#、1-2#、1-3#是为了将山坡改造成弧形凹坡，以利于主药包2-1#、2-2#、2-3#向定向中心集中抛掷。在改造地形时，必须注意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，否则会影响爆破效果。三、地质条件对爆破作用的影响地质条件对爆破作用的影响，一般可分为岩石性质、岩体结构面和特殊地质条件对爆破作用的影响等几个方面。1.均质岩体与爆破作用的关系所谓均质岩体是指受地质构造作用和风化作用影响不大的火成岩和厚度完整的某些沉积岩和变质岩等。均质岩石主要以其物理力学性质对爆破作用产生影响。(1)主要爆破参数与岩性有关在工程爆破设计时，某些爆破参数如炸药单耗、爆破压缩圈半径、边坡保护层厚度、药包间距系数、岩石抛掷距离系数以及爆破安全距离计算中的一些系数都需要根据岩石的物理力学性质如岩石的容重及强度或f值加以确定。(2)炸药与岩性匹配问题岩石性质直接影响着炸药能量在岩石中的传递和分配，炸药的特性阻抗与被爆岩石的特性阻抗的良好匹配是获得最佳爆破效果的重要条件之一。所谓炸药与岩石的匹配，就是因为不同的炸药在同一岩石中或同一炸药在不同的岩石中爆炸所激起的冲击波不同，则炸药爆炸能量转换成粉碎、破坏和抛掷岩石的能量各异，故对一定性质的岩石应采用与之适应的特定爆速和爆热的炸药，才能取得最佳的破碎和抛掷效果。(3)岩性对爆破应力波传播特性的影响岩石的孔隙愈多、密度愈小，则爆破应力波的传播速度愈低，同时岩石愈疏松则弹性波引起质点振动耗能越大，还由于孔隙对波的散射作用会使波的能量衰减得快，从而减少应力波对岩石的破碎作用而影响爆破效果。2.非均质岩体对爆破作用的影响非均质岩体对爆破效果和后果均有不利的影响，对爆破效果的影响，主要是改变最小抵抗线方向，引起爆破作用和抛掷距离不符合设计要求。对爆破后果的影响，主要是由于爆炸能量集中于阻抗较小的松散方向，扩大了不该破坏的范围，同时可能使个别飞石远抛，造成危害。爆破后边坡面易出现各种裂隙，或将原有节理、层理扩展，使边坡不稳，并伴有坍塌和落石等危害。为克服非均质岩体对爆破作用的影响，应在布置药包时采取相应措施，如将药包布置在坚硬难爆的岩体中，并使它到达周围软弱岩体的距离大致相等，或采用分集药包、群药包的形式，防止爆破能量集中在软弱岩体或软弱结构面中，造成不良后果。3.岩体结构面对爆破作用的影响所谓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。实践证明，在药包爆破作用范围内的岩体结构面对爆破作用影响很大。(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，减少或增加爆破方量，甚至可能引起爆破安全事故。1)断层通过药包位置断层通过最小抵抗线的位置，如图8-6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，甚至造成断层重新错动的危险。遇到此种情况可在断层带的两侧布置两个同时起爆的药包，利用爆炸的共同作用，把断层两侧岩体抛出去，以消除断层的影响。2)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W的关系及距离药包的远近，断层远离药包位置其影响小，反之则大；断层与W交角大其影响程度小，反之则大。如图8-7中F4比F3影响大。3)断层截切爆破漏斗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，如图8-8中F3较F4影响要小些。4)断层在爆破漏斗范围以外即断层截切在爆破漏斗的附近或以远的位置，它对爆破效果影响较小，但对涉及边坡附近的断层，还有一定的影响。如果断层处在边坡体内、如图8-9所示，则爆破后将严重影响边坡的稳定性。(2)层理对爆破作用的影响层理面对爆破作用的影响，取决于层理面的产状与药包最小抵抗线方向的关系。1)药包的最小抵抗线与层理面平行爆破时不改变抛掷方向，但将减少爆破方量。爆破漏斗不是成喇叭口而是成方形坑，如图8-10所示，岩块抛掷距离将比预计的远，这种情况下爆后常出现根坎，同时有可能顺层发生冲炮。2)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方量，岩体抛掷距离将缩小，如图8-11所示，折线为实际爆破漏斗。3)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。如图8-12所示，图中W1为设计最小抵抗线，W2为实际抛掷方向，粗折线为实际爆破漏斗线。(3)褶曲对爆破作用的影响褶曲产状对爆破作用的影响主要表现为岩质的破碎性对爆破作用的影响，而产状的影响表现在向斜褶曲比背斜褶曲明显，原因是向斜褶曲的开放性比背斜的开放性好，所以爆破能量容易从褶曲层面释出而引起爆破抛掷方向的改变或造成破漏斗的扩大或缩小，背斜则不易改变爆破方向，但可减弱抛掷能力或扩大药包下部压缩圈的范围，对有基底渗漏问题的水工工程须引起注意。(4)节理（裂隙）对爆破作用的影响它对爆破的影响取决于节理裂隙的张开度、组数、频率及产状，其中张开度与产状影响最大。当岩体受到一组主节理切割时，其对爆破的影响与层理或断层的影响相似。当岩石受到两组以上主节理的割切时，爆破漏斗的尺寸和形状受到影响，因为爆破漏斗的形状总是和弱面的几何特性有关。此时，爆破方量将受到一定影响。另外裂隙使爆生气体逸散，以致不能有效地利用爆炸能而产生低劣的破碎效果。裂隙有时对爆破有益，如可减少岩石过度粉碎，或减少后冲方向的粉碎作用等。4.特殊地质条件下的爆破问题在爆破工程中，往往会遇到岩溶、滑坡和水这样一些特殊地质条件，如果它们处在爆破范围，将对爆破产生影响。(1)岩溶对爆破作用的影响岩溶对爆破的影响是：1)改变抵抗线的方向使土石方量朝着溶洞的薄弱方向冲出而改变了设计抛掷方向和抛掷方量，如图8-13所示。2)引起冲炮，造成爆破安全事故。3)降低爆破威力，影响爆破效果。4)影响爆破施工安全，如岩溶小，洞顶坍落。5)影响爆破后边坡的稳定。(2)滑坡与爆破的关系滑坡体通常是处在不稳定或极限平衡状态，采用大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，所以一般不宜进行大爆破。如果滑坡体下部的岩石较好，利用大爆破将整个滑坡体炸掉则是可以的。(3)水对爆破作用的影响水是不可压缩的介质，如果爆破岩体中充满水，将会加剧爆破应力波的作用，因为水对应力波起了传递作用而弥补了空隙对应力波能量的吸收、反射、泄漏、楔入、应力集中等各种作用。水的这一特点，为工程带来一些好处，也带来一些害处。首先是给施工带来困难，此外由于增强了应力波的传播作用而会带来扩大爆破破坏作用的范围。爆破工程也有利用水来改善爆破作用的，如水压爆破等。四、爆破作用引起的工程地质问题爆破作用对地质条件的影响，直接表现在爆破过程中及爆破后引起破坏的程度与范围大小上。爆破过程中产生的工程地质问题，多数是由于爆炸应力直接作用或爆破地震作用引起的。爆破后可能引起的工程地质问题，主要是边坡稳定问题，其次是基础稳定和渗漏问题。由于爆破技术问题而导致边坡的不稳定，主要是没有充分考虑爆区的地质条件，而采用不当的爆破技术参数。如采用过大的爆破作用指数或单位炸药消耗量，使药量过大，扩大了爆破破坏范围或没有预留足够的边坡保护层。基础稳定及基底的渗漏问题，主要是由爆破裂隙引起的。因此，在爆破设计时必须充分予以考虑。应该指出，在爆破漏斗以外，爆破作用区范围以内，处在斜坡或陡坡上的悬石、堆积体和古滑坡体，在爆破当时即使没有明显的活动，但以后在自然重力作用下可能发生崩塌或滑落，所以在爆破前、后必须调查研究，及时采取相应措施。第二节露天台阶爆破台阶爆破（也称梯段爆破）通常在一个事先修好的台阶上进行，每个台阶有水平和倾斜两个自由面，在水平面上进行爆破作业、爆破时岩石朝着倾斜自由面的方向崩落，然后形成新的倾斜自由面，如图8-14所示。其中Ｗ底表示炮孔中心至台阶底部表面的最小水平距离，是爆破阻力最大的地方。h为炮眼超深长度，超深的目的是为了降低装药高度，以利于克服底部的阻力，使爆后能形成平整的台阶面。一、露天浅孔爆破1.概述浅孔爆破法是指炮眼直径不超过50mm，炮眼深度不超过5m的爆破法，是目前工程爆破的主要方法之一。浅孔爆破法主要用在露天石方开挖，平整地坪、开挖路堑、沟槽、傍山挖石、采石、采矿、开挖基础等工程。它是目前我国铁路、公路、水电、人防工程以及小型矿山开采的主要爆破方法。浅眼爆破大致可分为零星孤石爆破、拉槽爆破和台阶爆破三种类型。浅眼爆破的优点是：施工机具简单，采用的手持式和带气腿的凿岩机具有多种动力。也可以用人工打钎凿岩，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，浅眼爆破可以获得较好的经济效益和爆破效果。2.台阶爆破破岩机理炸药在炮孔内爆轰时产生高压，使邻近炮孔周围的岩石遭到粉碎。产生的冲击波向外传播时，形成切向拉应力，这种应力使炮孔周围产生径向裂缝。由于自由面的存在，冲击波到达自由面时，产生反射拉伸波，返回岩体内，与向前传播的压应力波叠加，使自由面附近的岩石产生片裂现象，并使岩石径向裂缝延伸到适当的位置。由于岩石的抗拉强度远低于抗压强度，因而在炮孔和裂缝中的气体压力和反射拉伸波的共同作用下，这些裂缝继续迅速扩大。当炮孔前面的岩体受力破坏并向前作鼓包运动时，岩石中的高压应力被卸载，在岩体中又引起很高的拉应力，最后使抵抗线范围的岩石破碎剥落。非均质岩石存在裂缝和裂隙，裂缝和裂隙通过炮孔，在爆破初期瞬间，有极高压力的气体流入裂隙，尖劈效应将使裂隙首先扩张，与此同时，气体逸出裂缝，降低了用于正常破碎的有效压力，梯段爆破中，接近水平方面的裂缝常常是造成抛掷距离增大的原因。在冲击波早期传播阶段，由于轴向压力和切向压力的增大，使裂缝可能挤在一起，平行于炮孔的大裂缝，可使冲击波在到达自由面之前产生反射拉伸波，导致紧靠炮孔的介质强烈破碎，甚至会在裂隙上产生内部片落，其它更多不定向的裂缝组，将会提高岩石的破碎效果。3.浅孔爆破参数爆破参数应根据施工现场的具体条件用工程类比的方法选取，并通过实践检验修正，以取得最佳参数值。(1)单位炸药消耗量qq值与岩石性质、台阶自由面数目、炸药种类、炮眼直径等多种因素有关。在大孔径深孔台阶炮破中，q值在0.4～0.7kg／m3，范围内变化、浅眼小台阶爆破可参照此数值或稍高一些选取。(2)炮眼直径d浅孔台阶爆破一般使用直径32mm或35mm的标准药卷，炮眼直径比药径大4～7mm故炮眼直径为36～42mm。(3)炮眼深度L与超深h炮眼深度根据岩石坚硬程度、钻眼机具和施工要求来定，软岩用式L=H计算，对于坚硬岩石为了克服台阶底部岩石对爆破的阻力，使爆破后不留根底，炮眼深度要适当超出台阶高度H，其超出部分h为超深。其取值如下式：h=(0.1～0.15）H(8-1)(4)底盘抵抗线W底台阶爆破一般都用W底这一参数代替最小抵抗线进行有关计算，W底与台阶高度有如下关系：W底=(0.4～1.0)H(8-2)在坚硬难爆的岩体中，或台阶高度H较高时，计算时应取较小的系数，亦可按炮眼直径的25～40倍确定。(5)炮眼间距a和排距b同一排炮眼间的距离叫炮眼间距，常用a表示，通常a不大于L、不小于W底，并有以下关系：a=(1.0～2.0)W底(8-3)a=(0.5～1.0)L(8-4)间排距之间存在以下关系：b=(0.8～1.0)a(8-5)近年来，小抵抗大孔距的布孔方案逐步得到推广应用，实践证明，在台阶爆破中采用2W底<a<8W底的宽孔距，在不增加单位炸药消耗量的条件下，使爆破质量大大改善。二、露天深孔爆破1、概述深孔爆破通常是指钻孔直径大于50mm，钻孔深度大于5m的炮孔法爆破。深孔爆破法已广泛地在露天开采工程（如露天矿山的剥离与采矿）、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工程中得到广泛的应用，并取得良好的技术经济效果。露天深孔爆破的主要优点是：钻孔机械化、炮孔直径可达到310mm，深度一般10～20m；施工速度快；工程质量高，对基岩和边坡的破坏影响小；减少炸药用量、降低工程成本、同等条件下比一般爆破节省炸药1/3～1/2；爆破地震强度，飞石距离和空气冲击波的影响范围都比一般爆破要小。2、深孔爆破台阶要素与布孔方式(1)台阶要素深孔爆破的台阶要素如图8-15所示(2)钻孔形式深孔爆破钻孔形式一般分为垂直钻孔和倾斜钻孔二种，垂直深孔和倾斜深孔的使用条件和优缺点列于表8-1表8-1重直深孔与倾斜深孔比较钻孔形式适用情况优点缺点垂直钻孔在开采工程中大量采用（1）适用于各种地质条件的深孔爆破；（2）钻垂直深孔的操作技术比倾斜孔容易；（3）钻孔速度比较快（1）爆破后大块率比较高，常留有根底；（2）台阶顶部经常发生裂缝，台阶面稳固性比较差倾斜钻孔在软质岩石的开采工程中应用比较多，随着新型钻机的发展，应用范围会广泛增加（1）抵抗线分布比较均匀，爆后不易产生大块和残留根底；（2）台阶比较稳定，台阶坡面容易保持，对下一台阶面破坏小；（3）爆破软质岩石时，能取得很高效率；（4）爆破后岩石堆的形状比较好（1）钻孔技术操作比较复杂，容易发生夹钻事故；（2）在坚硬岩石中不宜采用；（3）钻孔速度比垂直孔慢从表中可以看出，倾斜孔比垂直孔具有更多优点，但由于钻凿倾斜深孔的技术操作比较复杂，而且倾斜孔在装药过程中容易堵孔，所以垂直孔仍然用得比较广泛。(3)布孔方式布孔方式有单排布孔及多排布孔两种。多排布孔又分为方型、矩形及三角形（又称梅花形）三种，见图8-16。从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想，而方形和矩形布孔多用于挖沟爆破。3.深孔爆破参数露天深孔爆破参数包括孔径、孔深、超深、底盘抵抗线、孔距、排距、堵塞长度和单位炸药消耗量等。(1)台阶高度台阶高度主要考虑为钻孔、爆破和铲装创造安全和高效率的作业条件，一般按选用的铲装设备和矿岩开挖技术条件来确定，多采用10～12m的高台阶，有人认为经济的台阶高度为12～18m，随着钻机和施工机械的发展，国外已有向高梯段发展的趋势，前苏联某露天矿，梯段高度已达10～35m，爆破质量和经济技术指标大幅度提高。(2)孔径露天深孔爆破的孔径主要取决于钻机类型，台阶高度和岩石性质。当采用潜孔钻机时，孔径通常为100～200mm，牙轮钻机或钢绳冲击式钻机，孔径为250～310mm，也有达500mm的大直径钻孔。目前国内采用的深孔孔径有80、100、150、170、200、250、310mm几种。(3)超深与孔深超深是指钻孔超过台阶底盘水平的深度。若超深过大，将造成钻孔和炸药的浪费。同时还将增加爆破震动强度和底盘的破坏。根据经验，超深可按下式确定：h=(0.15～0.35)W底(8-6)式中W底——底盘抵抗线，m。当岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值。对于要求特别保护的底板，应将超深取负值。孔深是超深与台阶高度之和，即L=H+h。(4)底盘抵抗线采用过大的底盘抵抗线会造成根底多，大块率高，后冲作用大；过小则不仅浪费炸药，增大钻孔工作量，而且岩块易抛散和产生飞石危害，底盘抗线的大小与钻孔直径，炸药威力，岩石可爆性、台阶高度和坡面角等因素有关，在设计中可用类似条件下的经验公式来计算：1）根据钻孔作业的安全条件W底≤Hctgα+B(8-7)式中H—台阶高度，m；α—台阶坡面角，一般为60°～75°；B—从钻孔中心至坡顶线的安全距离；B≥2.5～3.0，m。2）按台阶高度W底=(0.6～0.9)H(8-8)3）按每孔的装药条件，可得：(8-9)式中d—孔径、dm；△—装药密度，g/ml；τ—装药系数，τ＝0.6～0.8；m—深孔密度系数，一般m=0.7～1.4；q—炸药单耗，kg／m3；4)按炮孔直径确定：W底=(20～50)d(8-10)(5)孔距与排距孔距a是指同排相邻炮孔中心之间的距离。孔距按下式计算：a=mW底(8-11)布孔时要求深孔密集系数m值不小于1.0，宽孔爆破时，m值可达4～8。但是第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，应选用较小的m，以克服底盘的阻力。排距是指多排孔爆破时，相邻两排钻孔间的距离，在排间深孔呈等边三角形错开布置时，排距b与孔距a的关系为：b=a·sin60°=0.886a(8-12)排距的大小对爆破质量影响较大，后排孔由于岩石夹制作用，排距应适当减小，按经验公出式计算：b=(0.6～1.0)W底(8-13)(6)台阶坡面角在台阶爆破中坡面角α系前一次爆破时形成的自然坡度，它通常与岩石性质以及钻孔排数和爆破方法有关。如岩石坚硬，采用单排爆破或多排分段起爆的，则坡度大；若岩石松软，多排孔同时起爆时，则坡度要缓一些。如坡角太大（>70°时）或上部岩石坚硬则易出大块，如果坡角太小或下部岩石坚硬则易留根坎。所以要求坡面角最好在60°～75°之间。(7)堵塞长度堵塞长度是指装药后炮孔的剩余部分作为填塞物充填的长度。合理的堵塞长度应从降低爆炸气体能量损失和尽可能增加钻孔装药量两个方面考虑。堵塞长度过长将会降低延米爆破量，增加钻孔费用，并造成台阶上部岩石破碎不佳；堵塞长度过短，则炸药能量损失大，将产生较强的空气冲击波、噪声和个别飞石的危害，并影响钻孔下部破碎效果，常用的经验公式为：l≥0.75W底(8-14)或l=(20～40)d(8-15)(8)单位炸药消耗量影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的可爆性，炸药种类、自由面条件，起爆方式和块度要求等，因此，选取合理的单位炸药消耗量q值往往需要通过试验或长期生产实践来验证。对2#岩石硝铵炸药q值可按表8-2选取表8-2单位炸药耗量q值表岩石f值0.8～23～45681012141620q值（kg/m3）0.40.430.460.500.530.560.600.640.670.70(9)每孔装药量单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量按下式计算：Q=q·a·W底·H(8-16)式中符号意义同前多排孔爆破时，从第二排孔起，以后各排孔的每孔装药量按下式计算：Q=K·q·a·b·H(8-17)式中K—致虑受前面多排孔的矿岩阻力作用的增中系数，一般取0.1～1.2；其余符号意义同前。在表8-3中列出我国部分露天矿深孔爆破参数，可供参数。4.露天深孔爆破施工技术露天深孔爆破施工工艺包括钻孔、装药、堵塞、敷设网路与起爆。整个工艺过程的施工质量将会直接影响爆破安全与效果，因此，每一道工序都必须遵守爆破安全规程与操作技术规程的有关规定。(1)钻孔钻孔前按照爆破设计图在地面上定出孔位，严格按设计孔位、深度、倾角钻孔；钻孔的开孔口不要打成喇叭状孔口；钻孔时要随时将孔口岩渣和碎石清除干净并整平，防止掉入孔内；钻孔结束后及时将岩粉吹除干净；钻孔误差不大于孔深的1%；钻孔完毕，用专制孔盖将孔口封好，并用塑料布覆盖，防止雨水将岩粉冲入孔内。(2)装药装药方法有人工装药法与机械化装药法。人工装药法劳动强度大，装药效率低，装药质量也差，特别是水孔装药会产生药柱不连续，影响炸药的稳定爆轰。因此人工装药将逐步为机械化装药所代替，目前国内外露天爆破作业使用的装药车见表8-4表8-4国外一些装药车性能表厂家装药车类型功能输送产品加拿大CILGelmaster现场混制8个品种乳化炸药美国杜邦公司LG型SM型混合泵送车泵送车泵送车混合式TOVEXETOEXE及EA系列TOVEXE及EA系列ANFD/EXTRA0-50美国埃立克公司PP型现场乳化或浆状马鞍山矿山研究院YC-2混装铵油长沙矿山研究院RHC混装乳化续表8-4厂家载重（吨）装药速度千克/分钟每日能力吨/班加拿大CIL12.5250美国杜邦公司7.210.54.5乳化4.5铵油6.42002751152251423914美国埃立克公司11.3432022～33马鞍山矿山研究院18370长沙研究院5.5120无论是人工或机械化装药都必须严格控制每孔的装药量，并在装药过程中检查装药高度。在装药过程中如发现堵塞时应停止装药并及时处理。在未装入雷管或起爆药柱等敏感的爆破器材以前，可用木制长杆处理，严禁用钻具处理装药堵塞的钻孔。装药结构按装药种类分单一装药结构与组合装药结构。单一装药结构是在孔内装同一品种和密度的炸药；组合装药结构是在孔底装高威力炸药，在孔上部装威力较低的炸药。按装药形式则有连续装药结构、间隔装药结构和耦合及不耦合装药结构。装药一般采用单一连续的装药结构；当底盘夹制作用较大时，宜采用组合装药结构；当炮孔穿过强度悬殊的软，硬岩层或大破碎带、贯通大气的宽裂缝时，则宜采用间隔装药，将药包装在较坚硬的部位，而软弱部位则应进行堵塞，有时为了改善台阶上部的破碎质量，可采用提高装药高质的办法，将装药结构分成两段，上部的装药量仅为炮孔总装药量的1/3～1/4，中间用堵塞料分开，此时孔口堵塞长度不得小于最小抵抗线长度。(3)堵塞堵塞对于深孔爆破时炸药爆炸能量的利用有很大的影响，足够的堵塞长度和良好的堵塞质量有利于改善爆破效果，所以深孔爆破的堵塞长度应达到设计要求。堵塞材料采用钻孔岩屑，砂或细石屑混合物填塞，严禁使用石块和易燃材料。(4)爆破网路与起爆深孔爆破一般采用电爆网路，非电起爆网路，导爆索—继爆管，起爆网路复式起爆网路。随着爆破工程规模的不断扩大，大区多排孔一次微差起爆愈加显示其优越性。但对起爆网路的可靠性提出了更高的要求。网路设计详见（第四节中深孔微差爆破），爆破网路经检查确认完好，具备安全起爆条件时方准起爆。第三节露天硐室爆破硐室爆破法是将大量炸药装入专门的硐室或巷道中进行爆破的方法。由于一次爆破的用药量和爆落方量较大，通常称为“大爆破”。一、硐室爆破的分类及其适用条件硐室爆破的分类方法比较多，可分为以下各类：洞室大爆破的主要对象是重点石方工程。下列条件之一者适宜采用硐室大爆破：1.因山势较陡，土石方工程量较大，机械设备上山困难，宜采用硐室爆破。2.控制工期的重点石方工程，为争取时间，早日发挥工程效益的。例如，铁路、公路的高填深挖路段，露天采矿的覆盖层揭除和平整场地等等。3.在狭谷、河床两侧有高陡山地可取得大量土石方时，可运用定向爆破技术修筑堤坝。4.交通要道旁的石方工程，对公路、铁路运输长时间有干扰的；或者一项石方工程对附近其它工程的施工长时间有干扰的，可采用硐室爆破。由于洞室大爆破装用炸药量大，对爆破区的破坏较重，对周围地区的影响较大，因此设计时，应综合考虑多种因素，特别是爆破区附近有居民区时，应慎重。但是，只要精心设计，精心施工，周密考虑，硐室爆破仍不失为一种快速、高效开挖土石方工程的方法。二、硐室爆破设计原则与设计内容1.设计原则和基本要求(1)应根据上级机关批准的任务书和必要的基础资料及图纸进行编制。(2)遵循多快好省的原则，确定合理的方案。(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。同时要保护边破不受破坏。(6)对大型或特殊的爆破工程，其技术方案和主要参数应通过试验确定。2.设计基础资料峒室爆破工程必须具备的下四个方面的基本资料：(1)工程任务资料包括工程目的、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)地形地质资料包括：1)爆破漏斗区及爆岩堆积区的1:500地形图；2)比例为1:1000-1:5000的大区域地形图，其范围包括爆破影响区内的所有可能引起破坏的建（构）筑物、高压线、铁路、公路、航路；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。(3)周围环境调查资料包括爆破影响范围内建筑物、工业设施的完好程度，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；近期天气条件。(4)试验资料为了圆满地完成设计工作，必要的试验资料是：1)爆炸器材说明书、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（例如边坡问题、地震影响问题、堆积参数问题等）所作的试验炮的分析报告。3.设计工作的内容编制大爆破工程设计文件，主要阐述内容如下：(1)爆破工程概况包括工程目的、要求、工程进度、规模及预计效果。(2)地形及地质情况包括爆破区和堆积区的地形、地貌、工程地质及水文地质有关内容，这些条件与爆破的关系以及爆破影响区域内的特殊地质构造（如滑坡、危坡、大断裂等）。(3)爆破方案选择爆破方案的原则，是根据整体工程对爆破的技术要求和爆区地形、地貌等客观条件，合理地确定爆破范围和规模、爆破类型、药室形式和起爆方式，并进行多方案优缺点比较，论证所选方案的合理性。(4)装药计算说明各参数的选择依据及装药量计算方法，并列表说明计算结果。(5)爆破漏斗计算包括压碎圈半径、上下破裂线及侧向开度计算，可见漏斗深度、爆破方量及抛掷方量计算。(6)抛掷堆积计算包括最远抛距，堆积三角形最高点抛距、堆积范围、最大堆积高度、爆后地形及底板地形。(7)平巷及药室确定平巷、横巷的断面、药室形状及所有控制点的座标，并计算出明挖、峒挖工程量。(8)装药堵塞设计明确装药结构及炸药防潮防水措施，确定堵塞长度，计算堵塞工程量并说明堵塞方法、要求及堵塞料的来源。(9)起爆网路设计包括起爆方法，网路形式及敷设要求，确定堵塞长度，计算电爆网路参数及列出主要器材加工表。(10)安全设计计算爆破地震波、空气冲击波、个别飞石、毒气的安全距离，定出警戒范围及岗哨分布，对危险区内的建（构）筑物安全状况的评价及防护设施。(11)科研观测设计大中型爆破工程一般都搞一些科研观测项目（如测震、高速摄影等），在设计文件中应列出项目，目的、工程量、承担单位及预算经费。(12)试验爆破设计一些大型爆破工程或难度较大的爆破工程，往往要考虑进行一次较大规模的试验爆破来最后确定爆破参数，试验爆破的设计除一般工程设计的基本要求外，还应当考虑一些观测手段或设置一些参照物，以便在爆后尽快取得所需的参数和资料。(13)施工组织设计应当包括施工现场布置、开挖施工的组织、装药、堵塞、起爆期间的指挥系统、劳动组织、工程进度安排以及爆后安全处理和后期工程安排。(14)所需仪器、机具及材料表。(15)预算表。(16)技术经济分析。主要指标是单位炸药消耗量、爆破方量成本、抛方成本及整个土石方工程（完建）的成本分析和时间效益、社会效益分析。(17)主要附图1)地质平面及剖面图；2)药包布置平面及剖面图；3)爆破漏斗及爆堆计算剖面图；4)导硐、药室开挖施工图；5)起爆网路图；6)装药、堵塞施工图；7)爆破危险范围及警戒点分布图；8)科研观测布置图。三、药包布置药包布置是硐室爆破设计的核心，设计水平的高低，经济效益的好坏，都是由药包布置的合理程度决定的。1.药包布置原则(1)药包布置要保证底板平整，爆后不留岩坎；(2)当遇到软、硬岩层时，药包布置在坚硬岩层中；(3)药室应当避开断层、破碎带和软弱夹层带；(4)边坡附近的药包要预留保护层；(5)单层药包爆破抵抗线W与埋深H之比以0.6～0.8较合适，超过该范围应考虑布置二层以上的药包或多排药包。2.药包类型硐室爆破药包类型有三种：即集中药包、条形药包、条形药包辅集中药包。区分集中药包与条形药包的原则是按硐室装药长度L与最小抵抗线W的比值和等效装药量来确定的。根据药量计算公式，集中药包Q=KW3，条形药包Q=KW2L。式中K=K′(0.4+0.6n3)是药量系数；K为炸药单耗；n为爆破作用指数。L=W时，为等效装药条件，此时两式计算出的装药量相同。L/W<1时，按集中药包计算装药量，L/W>1时，按条形药包计算装药量。3.布药结构与应用条件根据药包空间分布的层、排、列（上下为层，前后为排，左右为列）的组合形式，一般将药包的布药结构分为两大类型：即单个药包和群体药包。单个药包因其规模及爆破范围较小，可视具体地形、地质条件选定，灵活性较大。群体药包结构是复杂地形条件下大规模爆破工程设计常用的形式，不同布药结构的应用条件如下：(1)单层、单（多）排、多（单）列单向抛掷或松动群药包组合形式，适用于单侧低山较陡峻地形。(2)单层、多排、单（多）列单（双）向抛掷或松动群药包组合形式，适应于单侧低山缓坡、低丘孤立地形。(3)多层、多排、单（多）列单向抛掷或松动群药包组合形式，适应于单侧宽阔，山体厚实、缓坡或陡坡地形。(4)多层、多排、多列、单（双）向抛掷或松动群条形药包辅集中药包组合形式，适应于各类复杂地形。硐室大爆破工程实践证明，条形药包以其无可争议的优点，成为药包布置设计的主体，而集中药包降到了辅助和个别地段处理的从属地位，而群体条形布药结构优于群体集中药包布药结构。在复杂地形、地质条件下，将条形药包和集中药包有机地组合起来，是群体布药的最佳形式。硐室爆破常用的药包布置形式及其适用条件如表8-5，药包布置方式见图8-17。a-单层单排单侧作用药包；b-单层双排单侧作用药包；c-双层单排单侧作用药包；d-单层单排双侧作用药包；e-单层多排主药包双向作用，辅药包单向作用；f-单层双排单侧作用药包；g-单层单排双侧不对称作用的药包；h-单层双排单侧作用的不等量药包；i-多重作用的复合药包；j-断层破碎带附近药包布置；k-双层单排延迟爆破药包。表8-5硐室爆破药包布置分类表爆破作用方向药包布置形式适用条件单侧作用单层单排布置单层双排布置双层单排缓坡地形、高差小同上，要求爆后形成宽平台陡坡地形，高差大双侧作用单排布置多排布置，主药包双侧作用、辅助药包单侧作用并列单侧作用单排布置，一侧松动作用另一侧抛掷并列不等量药包，单侧作用山脊地形坡度平缓的山包顶部较宽的山包或山脊两侧地形坡度不同的山脊或山包两侧地形坡度不同的山脊或山包多向作用单一药包单一主药包多向作用，辅助药包群单向作用孤立山头，多面临空、地形坡度较陡孤立山头，多面临空，地形较缓爆破山头高差较大多重作用复合布置一切复杂的地质，地形条件4.药包布置对边坡的影响爆破对边坡的作用可归纳为以下几个方面：(1)由药室向漏斗外延伸的径向裂缝和环向裂缝破坏了边坡岩体的整体性；(2)部分岩体爆除后，破坏了边坡的稳定平衡条件；(3)爆破地震波在小断层或裂隙面反射造成裂隙张开或地震附加力使部分岩体或旧滑体失稳而下滑；在边坡上进行硐室爆破工程设计，药室布置应考虑以下几个问题：(1)要留有足够的边坡保护层。当边坡不高，岩体比较稳固，药包也不太大时，预留保护层厚度（装药中心到边坡的距离）ρ=AW，A值按表8-6选取；边坡保护层如图8-18所示。边坡、药包较大，岩体稳固条件不太好时，预留层ρ=BRy，式中Ry为压碎圈半径，B=3～5。(2)布置在边坡上的药包不宜过大，最好布置不耦合装药的条形药包；采用集中药包设计时，开挖导硐应避免通过保护层。(3)为减弱爆破地震影响，尽可能采用分段起爆，还可以考虑与预裂爆破配合，沿边坡形成预裂面，不仅可以减震，而且可以切断向边坡延伸的裂缝。表8-6预留边坡保护层常数A值土岩类别单位炸药消耗量K值压缩系数各种n值下的A值(千克/米3)（μ）0.751.001.251.501.752.00粘土坚硬土松软岩石中等坚硬岩石1.1～1.351.1～1.41.25～1.41.4～1.625015050200.4150.3620.2830.2350.4740.4130.3230.2680.5500.4790.3750.3110.6350.5490.4330.3600.7250.6320.4940.4110.8200.7150.5580.464坚硬岩石1.51.61.71.81.92.02.12.2以上10101010101010100.210.2150.2190.2240.2270.2310.2360.2390.240.2460.2500.2650.2600.2640.2690.2730.2790.2840.2900.2960.3020.3060.3120.3320.3320.3280.3350.3420.3480.3540.3610.3850.3680.3750.3630.3900.3980.4040.4120.4180.4160.4240.4330.4110.4500.4570.4660.472四、爆破参数的选择和设计计算1.装药量计算(1)松动爆破集中药包Q=eK′W3(8-18)条形药包Q=eK′W2Lq=eK′W2(8-19)(2)加强松动和抛掷爆破集中药包Q=eKW3(0.4+0.6n3)(8-20)条形药包q=eKW2(0.4+0.6n3)/m(8-21)式中Q—装药量，kg；q—条形药包每米装药量，kg/m；e—炸药换算系数，对2#岩石炸药e=1.0；铵油炸药e=1.0～1.5；亦可对被爆岩石与2#岩石炸药共同作爆破试验，根据爆破漏斗及抛掷堆积的对比选e值。K—标准抛掷单耗，kg/m3，可参照表8-7选取；在己知岩石容重γ(kg/m3)时，可按K=0.4+(γ/2450)2计算K值；也可通过现场试验分析，确定K值；K′—松动爆破单耗，kg/m3，对平坦地面的松动爆破k′=0.44K，多面临空或陡崖崩塌松动爆破K′=(0.125～0.4)K，大型矿山完整岩体的剥离松动爆破，K′=(0.44～0.65)K，小型工程亦可按表8-3选取；L—条形药包长度，m；m—间距系数，取1.0～1.2；W—最小抵抗线，m，取决于爆破规模和爆区地形，一般情况下不宜大于30m；条形药包最小抵抗线允许误差范围ΔW=±7%；n—爆破作用指数，n值的选择为：(1)加强松动爆破，要求大块率在10%以内，且爆堆高度大于15m时，可参照表8-8选取n值。(2)平地抛掷爆破，按要求的抛掷率E选n值，计算公式是n=E/0.55+0.5(3)斜坡地面抛掷爆破，当只要求抛出漏斗范围的百分率时，可参照表8-9选取n值；当要求抛掷堆积形态时，则按抛掷距离的要求选取n值。表8-7爆破各种岩石的单位炸药消耗K值表岩石名称岩体特征f值K（千克/米3）松动抛掷各种土松软的坚实的<1.01～20.3～0.40.4～0.51.0～1.11.1～1.2土夹石密实的1～40.4～0.61.2～1.4页岩、千枚岩风化破碎完整、风化轻微2～44～60.4～0.50.5～0.61.0～1.21.2～1.3板岩、泥灰岩泥质，薄层，层面张开，较破碎、较完整、层面闭合3～55～80.4～0.60.5～0.71.1～1.31.2～1.4砂岩泥质胶结，中薄层或风化破碎者、钙质胶结，中厚层，中细粒结构，裂隙不甚发育硅质胶结，石英质砂岩，厚层，裂隙不发育，未风化4～67～89～140.4～0.50.5～0.60.6～0.71.0～1.21.3～1.41.4～1.7砾岩胶结较差，砾石以砂岩或较不坚硬的岩石为主胶结好，以较坚硬的砾石组成，未风化5～89～120.5～0.60.6～0.71.2～1.41.4～1.6白云岩、大理岩节理发育，较疏松破碎，裂隙频率大于4条/米完整、坚实的5～89～120.5～0.60.6～0.71.2～1.41.5～1.6石灰岩中薄层，或含泥质的或鲕状、竹叶状结构的及裂隙较发育的厚层、完整或含硅质、致密的6～89～150.5～0.60.6～0.71.3～1.41.4～1.7花岗岩风化严重，节理裂隙很发育，多组节理交割，裂隙频率大于5条/米风化较轻，节理不甚发育或未风化的伟晶结构的细晶均质结构，未风化，完整致密岩体4～67～1212～200.4～0.60.6～0.70.7～0.81.1～1.31.3～1.61.6～1.8流纹岩、粗面岩、蛇纹岩较破碎的完整的6～89～120.5～0.70.7～0.81.2～1.41.5～1.7片麻岩片理或节理裂隙发育的完整坚硬的5～86～140.5～0.70.7～0.81.2～1.41.5～1.7正长岩、闪长岩较风化，整体性较差的未风化，完整致密的8～1212～180.5～0.70.7～0.81.3～1.51.6～1.8石英岩风化破碎，裂隙频率>5条/米中等坚硬，较完整的很坚硬完整致密的5～78～1414～200.5～0.60.6～0.70.7～0.91.1～1.31.4～1.61.7～2.0安山岩、玄武岩受节理裂隙切割的完整坚硬致密的7～1212～200.6～0.70.7～0.91.3～1.51.6～2.0辉长岩、辉绿岩、橄榄岩受节理裂隙切割的很完整很坚硬致密的8～1414～250.6～0.70.8～0.91.4～1.71.8～2.1表8-8加强松动爆破的n值最小抵抗线（米）n值20～22.522.5～25.025.0～27.527.5～30.030.0～32.532.5～35.035.0～37.50.700.750.800.850.900.951.00表8-9我国露天矿大爆破实际爆破作用指数n值表工程编号地形坡度（度）爆破类型药包布置方式抛掷率（%）爆破作用指数n值1234567891011121335～4040～4535～4525～4030～4545～6035～4530～4530～4540～4537～4545～4740～45抛掷爆破抛掷爆破抛掷爆破抛掷爆破抛掷爆破加强松动爆破标准抛掷爆破标准抛掷爆破抛掷爆破抛掷爆破—侧加强松动，—侧松动—侧抛掷，—侧松动—侧抛掷，—侧松动单排单侧单排多层单侧单排单侧及单层双排单层双排单侧单排双层单侧单排双侧单排双侧单排双侧单排双侧单排双侧单排双侧单排双侧上层双排单侧，下层单排单侧73.575.576.847.351.249.661.7587387.132.558.563.31.21.21.1～1.51.051.10.951.01.01.31.60.8～0.90.61.250.71～0.751.5～1.60.6～0.752.药包间距药包间距通常根据最小抵抗线和爆破作用指数来确定。合理的药包间距，不但能保证两药包之间不留岩坎，又能充分利用炸药能量，发挥药包的共同作用。(1)集中药包间距计算不同地形地质条件下集中药包间距的计算式如表8-10所示。(2)条形药包间距计算条形药包端头间距a′按表8-11的经验数值选取：互相垂直的条形药包之间的距离可按集中药包间距计算。3.微差间隔时间的确定硐室爆破药包之间起爆间隔时间选取的合理与否对爆破质量的影响十分明显，但至今对微差时间间隔的选取仍没有统一的认识。国内外对这个问题研究表明，延期时间的选取取决于土岩体的性质和爆破设计参数。由于山体的土岩性质和每次爆破的设计参数各异，因此，近年来提出了大量的经验值和经验计算公式。这些公式根据不同的出发点，大致遵循以下原则：(1)按加强应力场，使应力场有效叠加的原则；(2)按形成新自由面的原则；(3)按产生好的爆破破碎效果，减小爆破块度并使块度均匀的原则；(4)按与最小抵抗线有关的经验公式确定时间间隔的原则；(5)按产生最小地震效应的原则；(6)按过去工程实践的经验值确定的时间间隔的原则。表8-10药包间距的计算公式爆破类型地形岩性间距a的计算式松动爆破平坦、斜坡、台阶土岩石a=(0.8～1.0)Wa=(1.0～1.2)W加强松平坦岩石软岩a=0.5W(1+n)a=W动、抛掷爆破斜坡硬岩软岩黄土a=Wa=nwa=4nw/3多面临空陡崖土岩石a=(0.8～0.9)W斜坡抛掷爆破同排起爆、相邻药室间距0.5W(1+n)≤a≤nW斜破抛掷爆破同时起爆，上、下层间距nW≤b≤0.9W分集药包间距a=0.5W集中药包爆破层间距b=(1.2～2.0)Wcp**上、下层集中药包W的平均值表8-11条形药包间距计算公式起爆方式间距a′的计算式两上条形药包同时起爆时两个条形药包以毫秒间隔起爆时两个条形药包以秒差间隔起爆时条形药包与集中药包同时起爆时条形药包与集中药包以毫秒间隔起爆时条形药包与集中药包以秒差间隔起爆时a′=(W1+W2)/6a′=(1/6～1/4)(W1+W2)a′=(1/3～1/2)(W1+W2)a′=W2′/2a′=(0.5～0.7)W2a′=(0.7～1.0)W2表中W1、W2分别为两个同排条形药包的最小抵抗线，W2′为集中药包最小抵抗线。大量实践表明，合理的微差爆破设计应同时考虑微差时间间隔和起爆顺序，药包之间的相对位置、地质结构、岩土松散系数和工程经验等因素，并依据现有爆破器材合理搭配。硐室爆破药室之间起爆的时间间隔可按表8-12选取。表8-12爆破规模与时间间隔的关系表最小抵抗线分类（m）同排相邻药包时间间隔（ms)前后排时间间隔(ms)大型硐室爆破>15～30>50～80>100～300中型硐室爆破8～15>25～50>60～110小型硐室爆破5～8>10～25>35～75表中数据表明，硐室爆破工程实践所选取的时间间隔基本上能符合经验公式：Δt=KW(8-22)式中Δt—时间间隔；W—最小抵抗线；K—反映土岩性质系数，可根据现场试炮的经验数据得出，一般K=3～7。4.爆破漏斗计算(1)压碎圈半径Rr集中药包(8-23)条形药包(8-24)式中Q—集中药包装药量，kg；q—条形药包每米装药量，kg/m；μ—岩石压缩系数，按表8-13选取；Δ—装药密度，kg/m3，一般袋装硝铵炸药为0.8；袋间散装为0.85，散装为0.90表8-13岩石压缩系数表土岩类别粘土坚硬土松软岩软岩坚硬岩土岩坚固性系数0.50.60.8～2.03～576μ250150502010(2)爆破漏斗下破裂半径R斜坡地形：m(8-25)山头双侧作用药包：m(8-26)(3)爆破漏斗上破裂半径R′斜坡地形：m(8-27)坡度变化较大时，m(8-28)式中β—根据地形坡度和土岩性质而定的破坏系数，对坚硬致密岩石：β＝1+0.016(α/10)3；对土、松软岩、中硬岩：β=1+0.04(α/10)3α—地形坡度。根据上述公式计算的Rr、R、R′的数据，绘制出爆破漏斗破裂范围，如图8-19a、b所示。(4)可见爆破漏斗深度P抛掷爆破时，在土石方初抛出后，即形成新的地面线，这样新的地石线与原地面线之间的最大距离称为可见漏斗深度。可见漏斗深度对预测爆破效果，计算爆破方量是很重要的。一般按下述情况分析计算：平坦地面抛掷爆破P=0.33W(2n-1)m(8-29)斜坡地面单层药包抛掷爆破P=(0.32n+0.28)Wm(8-30)斜坡地面多层药包、上层先爆，下层延期起爆P=0.2(4n-1)Wm(8-31)多临空面抛掷爆破P=(0.6n+0.2)Wm(8-32)陡坡地形崩塌爆破P=0.2(4n+0.5)Wm(8-33)5.爆破堆积和爆破方量计算爆破后土岩的堆积、形状、范围和抛掷率，是衡量爆破效果的重要指标之一，也是计算爆破方量的前提条件。由于爆破堆积受地质、地形、爆破参数以及爆破技术等许多条件的影响，直至目前还没有准确的计算公式，目前主要根据历次的爆破实际资料的统计与分析，在不同地形和布药条件下，建立如下经验公式。(1)剥离爆破爆堆计算山脊地形爆堆的轮廓如图8-20所示，药包中心处的爆堆高度hm(8-34)爆堆最大高度Hm(8-35)药包中心至爆堆最大高度处的水平距离ll=KlnWm(8-36)药包中心至爆堆边缘的水平距离LL=KLnWm(8-37)式中Kh、KH、Kl、KL—均为经验系数，系数的选取见表8-14、8-15、8-16、8-17。表8-14单药包双侧爆破经验系数表经验系数n0.80.91.01.11.21.31.41.5KhKH0.350.620.320.570.290.520.260.470.230.420.200.370.170.320.140.27Kl1.0～1.2①KL3～44～5①陡坡地形（45°～55°）、药包间距小于计算间距时，取大值；反之取小值表8-15双侧缓坡地形多排药包加强松动爆破经验系数表经验系数n0.750.80.850.91.0KhKH0.380.640.360.620.340.600.320.580.280.54KlKL1.7～2.03～4表8-16单药包——侧抛掷、一侧松动爆破经验数系表经验系数n0.70.80.91.01.11.21.31.41.5KhKH0.670.620.570.40.520.570.470.740.420.910.371.080.321.250.27Kl1.0～1.2KL3～44～58-17双侧斜坡地形并列药包经验系数表经验系数n0.70.80.91.01.11.21.31.41.5KhKH0.380.560.350.530.320.500.290.470.260.440.230.410.200.380.170.350.140.32Kl1.0～1.2KL3～44～5根据以上爆破堆积参数可作出爆破漏斗及爆堆图形，并用以下方法计算爆破土岩方量：1)剖面面积法计算用求积法计算出爆破漏斗面积S1和残存在爆破漏斗内的爆岩面积S2，则残存爆岩的实方面积为：(8-38)抛出的实方面积为：S3=S1-S2抛出的松方面积为：S3′=n′S2式中n′—面积松散系数，；n—土岩松散系数2)平行剖面法计算：爆破实方：(8-39)爆破松方：残存爆岩松方：(8-40)抛出松方：(8-41)抛出百分率：(8-42)式中：Si—第i剖面的实方面积；Si′—第i剖面的松方面积；Li—第i剖面至第i+1剖面的距离；n—爆破区内计算的剖面数。(2)定向抛掷爆破（体积平衡法）爆堆计算定向抛掷爆破爆堆的计算方法有体积平衡法、弹导理论法、简单估计法等。现对目前广泛应用的“体积平衡法”作简单介绍1)抛掷距离的计算a)平面地形的抛掷距离最远点的抛距＝(4-5)nW(8-43)药包中心至爆堆最宽处的距离LC=(2-3)nW(8-44)b)斜坡地面单药包爆破的抛掷距离最远点的抛距(8-45)药包中心至堆积三角形最高点距离(8-46)式中Q—装药量，kg；θ—斜坡坡面角，0；KM，KC—系数，经验表达式KM=1.28γ，KC=γ/1.25，γ为岩石容重(t/m3)，根据统计资料KM、KC值如表8-18所示。当最小抵抗线W<8m时，计算值比实际值小6%～15%；当W>24时，计算值比实际值大5%～6%，土中实际值是软岩计算值的1/2～1/3。表8-18。表8-182#岩石硝铵炸药的抛掷系数岩石类别以原地为自由面由辅助药包创造新自由面KmKcKmKc松石或软岩K≤1.33.11.93.01.8次坚石k=1.4～1.5K=1.5～1.63.43.72.12.33.23.42.02.2坚石K>1.64.02.53.62.32)爆堆宽度计算爆堆顶宽m(8-47)爆堆底宽S=B+2cnWm(8-48)式中a—药包间距，m；RY1、RYi—同一排两侧药包的压缩圈中径，m；C—塌散系数，单排药包或爆破规模小时，C=1.5～20，多排药包或爆破规模大时C=2～3，一般C=2.5。3)堆积高度计算用体积平衡法计算爆堆高度分两步进行，第一步为面积平衡计算，第二步用体积平衡校核。第一步：面积平衡计算计算有效松散抛掷面积，如图8-21所示，在漏斗aob中抛掷（松散）面积为：(8-49)式中η——松散系数；—抛散系数。对岩石=0.08；对土质=0.05。以同样的方法计算后排药包的抛掷面积。作抛掷三角形。使OC=LM，Od′=LC，使Δacd面积等于SP，定出三角形高dd′，作出抛掷三角形acd。对多排爆破，后排堆积三角形的起点不是O点而是前排可见漏斗与后排可见漏斗的交点t。将堆积三角形落到地形剖面线上，并根据爆岩安息角修正堆积剖面，得到该剖面的堆积形状，定出马鞍高度、马鞍点位置，以及平均堆积高度。第二步：体积平衡校核在地形图上根据计算的B、S及平均高程h，作出爆堆堆积范围图，作图时假定坝体是一个高h、顶宽B，底宽S的规整构筑物，然后计算坝体体积。如果计算的堆石体积与抛掷漏斗计算的体积相等；则认为由面积平衡法求得坝体高度是正确的；否则，应调整剖面上堆高指标，重新圈定堆积轮廓，进行堆积计算，直到二者平衡为止。五、起爆系统硐室大爆破总装药量大，能否安全地准爆是影响全局的大事。所以，对起爆系统要求做到无万一失。起爆系统包括爆区的起爆网路和起爆电源。1.起爆网路硐室爆破工程采用的起爆网路有双重电爆网路、电爆与导爆网路、非电导爆管网路，在多雷电地区亦有双重导爆索网路等。但是几十年来，最广泛使用的仍是电爆网路和电爆与导爆索的复式网路，因为电爆网路能用仪表检查，做到心中有数。2.起爆网路的特点(1)需要设置主起爆体和副起爆体，主起爆体一般用木箱加工，内装导爆索结和起爆雷管（副起爆体不装雷管，用导爆索和正起爆体连结）以及质量好的2#岩石炸药。(2)同时起爆的药包多用导爆索相连接。(3)在堵塞段需用线槽保护电线和导爆索，线槽一般放在导硐下角，用土袋压好；线头都收在线头箱内，线头箱亦用土袋压好，在堵塞过程中，应定期检查起爆线路。3.起爆电源大药量硐室爆破工程不适宜用起爆器起爆，因为起爆器电压高、电容量小，在硐内潮湿条件下，接头容易漏电，造成拒爆。所以，一般采用380V交流电起爆。起爆电源的容量要满足设计要求，应保证通过每发电雷管的准爆电流大于：直流2.5安，交流4.0安。六、施工技术1.导硐、药室的设计(1)导硐设计联通地表与药室的井巷称为导硐。导硐一般分为平硐与竖井两类。导硐的布置原则是：1)平硐和药室之间，小竖井和药室之间都要有横巷相连，横巷的方向与主硐垂直，长度不小于5米，以保证堵塞效果。2)主平硐不宜过长，超过50米时，应考虑通风措施；各主要平硐负担的装药、堵塞工作量最好趋于平衡。3)为了便于施工时出碴和排水，由硐口向里应打成3-5%的上坡。4)硐口位置应尽量避免正对建筑物，并应选择在地形较缓、运输方便的地方。导硐的断面尺寸应根据药室的装药量、导硐的长度及施工条件等因素确定，以掘进和堵塞工程量小、施工安全方便及工程速度快为原则。表8-19所示的导硐断面尺寸可供参考。表8-19导硐断面尺寸表基本条件平