露天爆破A完整版本

全国工程爆破作业人员

培训教材第七章：露天爆破史雅语2012.07露天深孔爆破广泛用于矿山、铁路、公路和水利水电等工程。矿山开采中露天开采所占比例：1.露天深孔台阶爆破

1.1概述

矿山类型露天开采所占比例（％）铁矿石90有色金属矿52化工原料70.7建筑材料近100工作面以台阶（亦称梯段）形式推进孔径大于50mm孔深大于5m安全：装药部位的地质条件和与临空面的关系较直观，不易发生安全责任事故适合机械化连续施工有利于采用先进的爆破技术，改善爆破效果有利于有害效应的控制1.露天深孔台阶爆破

1.1概述

定义优越性台阶要素H—台阶高度；h—超深；

a—孔距；b—排距；B—眉线距离L

—孔深；L2—填塞长度；L1—装药高度；W1—底盘抵抗线α—坡面角（一般大于70°）HW1

habbBLL2

L1

掌子面钻孔平台装运平台1.露天深孔台阶爆破

1.2台阶要素Wα1.露天深孔台阶爆破

1.2台阶要素

垂直钻孔：钻孔角度好控制，钻凿速度较快；适合各种岩石地质条件。根坎部位夹制作用大；易发生后冲。倾斜钻孔：抵抗线比较均匀，夹制作用小；大块率小，残留根坎少；后冲小，爆堆形态好。钻孔操作复杂，钻凿速度较慢；易发生钻凿事故。1.露天深孔台阶爆破

1.3钻孔形式

涉及参数：抵抗线、眉线距离、孔距、排距布孔方式：矩形（包括方形）、三角形（梅花形）。从能量均匀分布的观点看，等边三角形更为理想。1.露天深孔台阶爆破

1.4布孔方式

单排矩形三角形方形孔径d：钻机类型岩石地质条件周围环境的安全要求对钻爆成本的影响台阶高度H：钻机、开挖机械的类型和安全要求爆区开挖深度边坡台阶高度钻爆成本1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

基本参数附：常用的钻孔直径有：公制系列：50，70，80，100，110，150，170，200，250；英制系列：见下表。1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

英制/inch33.544.555.566.5公制/mm76.288.9101.6114.3127139.7152.4165.1英制/inch6.751012.25141516.251717.5公制/mm171.4254311.2355.6381412.8431.8444.5底盘抵抗线

W1：1.按孔径计算：W1=k×d，k=25~40

中小型矿山、场平工程一般取k=30~40；

大型矿山，k值范围如下表：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

基本参数装药直径/mm清渣爆破k值压渣爆破k值装药直径/mm清渣爆破k值压渣爆破k值20030~3522.5~37.5

31035.5~41.919.4~30.625024~4820~48底盘抵抗线

W1：2.按台阶高度计算：W1=(0.6~0.9)H3.根据作业安全条件：式中：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，对大型钻机，B≥2.5~3.0m.4.根据装药形态计算的经验公式（巴隆公式）

1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

基本参数W１

≥

H

ctgα＋B巴隆公式的推导：由和可得：式中：d——炮孔直径，dm；Δ——装药密度，g/mL；

τ——装药系数，τ＝0.35～0.65；

q——单耗，kg/m3；

m——炮孔密集系数，。1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

基本参数孔径的大小代表了单位长度的装药量。抵抗线的大小显然与炸药和岩石有关。把孔径看成装药量，公式中k应代表三个含义：①炸药性能；②岩石可爆性；③爆破破碎要求（爆堆破碎度、松散性、塌散范围）。这公式比较合理。当台阶高度较低，上向临空面起作用时，按台阶高度计算抵抗线的公式才有一定合理性。在大型矿山中，使用大型钻机，才会考虑采用B的作业安全条件的经验公式。最小抵抗线经验计算公式的评判：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

基本参数超深指钻孔超出台阶底盘标高的那一段孔深。超深的作用在于降低装药中心位置，克服底盘岩石的夹制作用，使爆后少留或不留根坎，以形成平整的底部平台。当岩石松软时，取小值；岩石坚硬时，取大值。超深的定义和作用：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

基本参数超深a超深

h：h=(0.15~0.35)W1h=(0.12~0.25)Hh=(8~12)d岩石松软取小值；同一爆区超深应一致。1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

基本参数

国内矿山的超深值一般为0.5～3.6m，底盘有天然分离面或底盘岩石需要保护时，可不留超深，必要时可留一定厚度的保护层。眉线距离B:

钻孔中心线至坡顶线的安全距离

根据钻机型号、性能和体型以及操作人员作业水平，为了确保在台阶边缘钻孔时的施工安全所确定的第一排炮孔至台阶边缘的距离。对大型钻孔设备，B≥2.5~3.0m孔网参数1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

孔距a：

a=m·W1

a=m·bm：炮孔密集系数排距b：b=(0.6~1.0)W1b=a×sin60°=

0.866a孔网参数1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

abW1孔距与最小抵抗线的比值称为炮孔密集系数，过去也称炮孔邻近系数，用m表示。单个炮孔侧向临空面仅抵抗线方向一个，当存在第二个炮孔时，可把它看作第一个炮孔的另一个侧向临空面。即孔距是该炮孔的另一抵抗线。当孔距小于“最小抵抗线”时，爆破产生的应力波首先到达第二个炮孔，然后才到达爆区自由面，岩石过早地在二个炮孔之间裂开，会造成爆破气体冲散回填物，导致炮孔中爆破压力突然下降，气体能量的过早逸散，对岩石破碎不利，同时造成的根底及后冲问题也相当严重。因此，在破碎爆破中，都应绝对保证孔间距不小于最小抵抗线，即m≥1。一般取m＝1.2～1.25。孔距与最小抵抗线的关系：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

孔网参数传统的孔距、排距是在布孔过程中反映炸药在岩体中空间位置的一个概念。在毫秒延时爆破中，孔距应为同时起爆的炮孔之间的距离，排距应为先后起爆炮孔之间的距离（抵抗线），除非是排间起爆，其他起爆模式中的孔、排距已经与空间概念上的孔、排距完全不一样了。a·b或W1·a称为炮孔负担面积S。在给定的孔径条件下，每个孔都有一个合理的负担面积。孔距和排距对爆破效果的影响：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

孔网参数钻孔深度L：L=(H+h)/sinα

L=L1＋L2钻孔偏差δ:

δ表示孔底偏差，钻孔偏差包括开孔定位偏差和倾斜偏差两部分，其中开孔偏差不允许超过钻头直径，倾斜偏差不允许超过3％，故最大允许偏差为：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

孔网参数填塞长度L2：L2=(20~30)dL2≮0.75W1L2=(0.7~1.0)W1

垂直深孔取L2=(0.7~0.8)W1

倾斜深孔取L2=(0.9~1.0)W1填塞长度是控制个别飞石的主要参数确定合理的填塞长度和保证良好的填塞质量对改善爆破效果和提高炸药能量利用率具有重要作用1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

装药参数装药药卷直径

d1药卷直径和装药密度决定了的线装药密度实际装药长度L1：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

装药参数装药直径d1

mm装药密度Δ

g/cm30.850.900.951.001.051.101.15602.42.542.682.832.963.113.25703.273.463.653.854.044.234.42763.864.084.314.544.764.995.22895.295.605.916.226.536.847.151006.687.077.467.858.258.649.031158.839.359.8710.3910.9111.4311.9412510.4311.0411.6612.2712.8913.5014.1114013.0813.8514.6215.3916.1616.9317.7015015.0215.9016.7917.6718.5619.4420.32常用装药直径及装药密度的延米装药量（kg/m）1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

单位耗药量q：试验法查表法工程类比法线装药密度q1：

q1=Q／L11.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

装药参数岩石坚固性系数f0.8~23~45681012141620q∕kg·m-30.400.450.500.550.610.670.740.810.880.98单孔装药量Q：1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

装药参数从第二排起，以后各排孔的每孔装药量：

Q=kqabH式中：k---考虑受前面各排孔的矿岩阻力作用增加的系数，k=1.1～1.2，在毫秒延时爆破中，通常取k=1。级别ⅠⅡⅢⅣⅤ名称易爆中等可爆难爆很难爆极难爆节理裂隙等级特别破碎强烈破碎中等破碎轻微破碎完整岩体平均裂隙距/m≯0.10.1~0.50.5~1.01.0~1.5＞1.5岩石普氏系数f＜88~1212~1616~18＞18岩石坚硬等级不坚固中等坚固坚固很坚固特别坚固岩石密度g/cm3＜2.52.5~2.62.6~2.72.7~3.0＞3.0参考单耗kg/m3＜0.350.35~0.450.45~0.650.65~0.9＞0.9单位耗药量与岩石可爆性1.露天深孔台阶爆破

1.5基本参数

参数汇总台阶高度H钻孔直径d药卷装药直径d1底盘抵抗线W1

：W1=k×d

W1=(0.6~0.9)H超深h：

h=(0.15~0.35)W1

h=(0.12~0.30)H

h=(8~12)d孔距a：a=mW1

m=1.0～1.25排距b：b=(0.6~1.0)W1

b=a×sin60°=0.866a钻孔深度L：L=(H+h)/sinα

L=L1＋L2填塞长度L2：L2=(20~30)d

L2≮0.75W1

L2=（0.7~1.0）W1装药长度L1：单耗q：查表线装药密度q1：q1=Q／L1单孔装药量Q：1.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

露天深孔台阶爆破技术设计内容包括设计基础资料和设计工作内容两部分，前者是设计依据，后者是具体参数确定。（1）设计基础资料①工程任务资料。包括工程目的、任务、技术要求和与工程相关的合同、文件等。②地形地质资料。包括爆区地形图、周边环境图（爆破影响范围内建筑物、村庄、高压线路、铁路、公路等），爆区基本地质资料、岩石基本物理力学性质等。③试验资料。包括爆破器材种类、合格证及检测结果；爆破漏斗试验等。1.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

（2）设计工作内容①爆破方案确定；②确定合理的台阶要素；③选择钻孔形式，钻机类型，布孔方式；④爆破参数设计，包括：孔径与孔深、超深、底盘抵抗线、填塞长度；孔网参数(孔距、排距、炮孔密集系数)；装药结构；单位炸药消耗量，单孔装药量及总装药量计算；起爆网路设计等；⑤爆破安全计算和校核；⑥安全警戒范围确定；⑦施工组织设计；⑧技术经济分析；⑨主要附图，包括台阶投影图、爆区周围环境平面图、起爆网路图、安全警戒范围图等。确定钻孔直径d；用以上公式计算台阶爆破参数：W1，h，a，b，L；根据岩石性质、炸药性能和爆破要求确定单耗q，计算单孔装药量Q1；根据使用炸药尺寸和密度计算线装药密度q1，装药长度L1，填塞长度L2；用填塞长度L2的经验公式校核，如不满足则应调整孔网参数，直至合理为止。1.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

参数设计一根据装药药卷直径d1(mm)、装药密度Δ(g·cm-3)，计算线装药密度q1(kg·m-1)：根据岩石性质、炸药性能和爆破要求选取（或通过试验确定）单位耗药量q(kg·m-3)根据钻孔孔径

d，单位耗药量q、爆区周围环境及要求控制飞石的范围确定合理填塞长度L2

(m)：n=20~401.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

参数设计二由

和

或

可得：

1.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

参数设计二

对不同的底板抵抗线W1或排距b，通过上式计算得到的W1·

a值或a·

b值（炮孔负担面积S）可以计算孔距a。b=a=mb一般情况下，考虑自由面对爆破作用的影响和相邻炮孔爆破时共同的作用效应，孔距应大于抵抗线和排距，即炮孔间距系数m大于1，通常取值范围为1.2～1.25。当需要通过爆破获取大块岩块时，孔距应小于抵抗线和排距。1.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

参数设计二在瑞典，台阶爆破以倾斜钻孔为主，在进行参数设计时，考虑台阶底部夹制作用大，一般钻孔底部为集中装药或装密度高的炸药，上部采用柱状装药或装低密度炸药。一般炮孔倾斜度为3∶1（钻孔角度71.6°），由于是斜孔上下部位抵抗线基本相等，但底部部位的抵抗线要加上钻孔偏差，台阶高度大于或等于2倍底部抵抗线。底部集中装药段高度为1.3倍底部抵抗线，柱状装药段长度为孔深减去集中装药段长度和堵塞长度，柱状装药段线装药密度为底部装药段的0.4~0.6倍。参数设计三1.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

W1WLdLJLZqZqJW1=W+δLd=WLJ=1.3WLZ=L-Ld-LJqZ=(0.4~0.6)qJqJ由孔径和装药密度计算参数设计三1.露天深孔台阶爆破

1.6技术设计

习题：给定条件：一工程为花岗岩，岩石坚固系数f=8～10，采用台阶爆破，台阶高度12m，试进行设计（工作设计）。露天深孔台阶爆破设计题

通常采用毫秒延时起爆网路；药包之间实施毫秒延时爆破，是为了改善爆破效果和降低爆破震动；基本思路是使每个炮孔都具备有自由破碎的条件；孔间或排间要有一定的延迟时间，以保证后爆岩体具有侧向临空面。1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

基本思路应力波迭加作用：相邻药包先后起爆，其爆炸应力波相互迭加，加强了爆炸应力场的作功能力；增加自由面作用：先爆炮孔为后爆炮孔创造新的自由面；岩块相互碰撞作用：据高速摄影观测，爆后150ms左右岩石解体，岩块开始进入弹道抛掷和塌落阶段。岩块移动初始速度为14.6~25m/s，平均速度为11.3~12m/s减少爆破振动作用：振动强度可减少1/3~2/3。毫秒延时爆破技术的作用原理1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

作用原理各药包的起爆顺序和延期时间应通过计算并结合成品雷管各段别的标称时间确定。从改善破碎效果着眼，前后段药包之间的延时时间Δt应等于或接近可使前段药包承担的受爆体已经移动，后段药包的临空面已经形成的时间t1，使前段抛体达到最大抛速后，后段药包始起爆，后段抛体尽可能地尾随撞击前段抛体，减少能量渗漏，改善破碎效果。同时，先爆岩体能对后爆岩体起保护作用，可减少飞石的产生。1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

时差选择从爆破震动安全上考虑，药包之间的延期时间应大于或等于可使相邻起爆药包爆炸引起的爆破震动主震相相互分离的延期时间t2，使前后段药包爆破地震波到达保护物时不叠加，以达到降低震动的目的。即：Δt＝t1

；Δt≥t2。1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

时差选择

1）以形成新自由面所需要的时间确定毫秒延期间隔时间据大量统计资料，从起爆到岩石被破坏和发生位移的时间，大约是应力波传到自由面所需时间的5～10倍，即岩石的破坏和移动时间与最小抵抗线成正比△t=kW

式中：△t---毫秒延期时间间隔，ms；

k---与岩石性质、结构构造和爆破条件有关的系数，露天台阶爆破时，k值为2～5；

W---最小抵抗线或底盘抵抗线，m。1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

时差选择

2）长沙矿山研究院提出以下公式：△t=(20~40)W/f

式中：f---岩石坚固性系数；

W---底盘抵抗线，m。清渣爆破时，W取实际抵抗线，压渣爆破时，取底盘抵抗线与压渣折合抵抗线之和。1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

时差选择3）瑞典诺贝尔公司的研究认为：理想的延迟时间应该是在后爆炮孔起爆之前必须保证先爆岩体已经向前移动了三分之一的抵抗线距离。这时候的延迟时间，与先爆炮孔的底盘抵抗线成正比，即：

在硬岩中k＝10，在软岩中k＝30，一般情况下k＝15（单位：ms·m-1）。

通常，露天深孔台阶爆破时，毫秒延期间隔时间为15～75ms，随着排数的增加排间毫秒延期间隔时间依次加长。1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

时差选择根据目前国产延期雷管的精度及延期时间离散情况，在接力起爆网路中，一般孔内和孔外导爆管雷管可以按下表进行组合。

孔外接力雷管段别2345孔内导爆管雷管段别5～67～89～1110～131.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

网路设计1.露天深孔台阶爆破

1.7起爆网路设计

网路设计定义导爆管逐孔起爆网路先爆炮孔为后爆炮孔多创造一个自由面；爆炸应力波靠自由面充分反射，岩石加强破碎；相邻孔爆破相互碰撞，挤压，增强岩石二次破碎；同段起爆药量小，可减小爆破振动。爆区内处于同一排的炮孔按照设计好的延期时间从