露天爆破设计

武汉科技大学理学院

课程设计

课程名称：学生姓名： 周 华

专业班级：指导老师： 马建军 2013年 1 月 23 日

目录

露天开采爆破课程设计任务书 .......................................................................................................1 露天开采爆破课程设计说明书 .......................................................................................................2

一、工程概况 .........................................................................................................................2 二、设计依据 .........................................................................................................................2 三、设计方案选择 ..................................................................................................................2

3.1 开采规模与方式 ........................................................................................................2 3.2凿岩工作....................................................................................................................3 四、岩石爆破参数选择 ...........................................................................................................3

4.1岩石中深孔爆破的凿岩施工参数： .............................................................................3 4.2岩石爆破设计验算......................................................................................................7 五、矿石爆破参数选择 ...........................................................................................................8

5.1矿石中深孔爆破的凿岩施工参数： .............................................................................8 5.2岩石爆破设计验算.................................................................................................... 12 六、主要技术经济指标 ......................................................................................................... 12

6.1岩石爆破主要技术经济指标...................................................................................... 12 6.2矿石爆破主要技术经济指标...................................................................................... 13 七、爆破安全允许距离 ......................................................................................................... 14

7.1爆破安全性评估 ....................................................................................................... 14

7.2爆破振动.................................................................................................................. 15 7.3实际施工时应采取的主要措施是............................................................................... 15 八、爆破安全警戒和安全保卫 .............................................................................................. 16

8.1警戒范围.................................................................................................................. 16 8.2爆破信号.................................................................................................................. 16 九、安全技术及防护措施 ..................................................................................................... 16

9.1安全防护措施........................................................................................................... 16 9.2个别飞石的防护措施 ................................................................................................ 17 9.3施工安全措施........................................................................................................... 17 十、爆破施工组织 ................................................................................................................ 18

10.1凿岩 ....................................................................................................................... 18 10.2验孔 ....................................................................................................................... 19 10.3装药 ....................................................................................................................... 19 10.4堵塞 ....................................................................................................................... 19 10.5爆破 ....................................................................................................................... 19 10.6倒运和装矿 ............................................................................................................ 20 十一、爆破应急预案 ............................................................................................................ 20

露天开采爆破课程设计任务书

1 工程概况

某深凹露天铁矿，生产规模为年产铁矿石150万吨，剥采比1.7 t/t，台阶高度12m，年工作330天，两个台阶生产，每天工作2班制；矿石体重4.12吨/m3，坚固性系数f=12~16；岩石体重2.7吨/m3，坚固性系数f=8~10，松散系数为1.5。爆破点300m外有居民房屋（砖房）。 2 设计内容

（1）钻孔设备与爆破方案选择 （2）爆破参数设计与计算 （3）装药结构与起爆网路设计 （4）爆破安全设计与校核

（5）安全施工技术措施及注意事项 （6）爆破组织工作 （7）主要技术经济指标 （8）参考资料 附图：

炮孔布置图（平面图、剖面图） 装药结构图； 起爆网路图。

注：设计书应附示意小图；再按比例绘制大图。

露天开采爆破课程设计说明书

一、工程概况

某深凹露天铁矿，生产规模为年产铁矿石150万吨，剥采比1.7 t/t，年工作330天，两个台阶生产，每天工作2班制；矿石体重4.12吨/m3，坚固性系数f=12~16；岩石体重2.7吨/m3，坚固性系数f=8~10，松散系数为1.5。爆破点300m外有居民房屋（砖房）。

二、设计依据

2.1《爆破安全规程》（GB6722-2003） 2.2《爆破现场示意图》 2.3《民爆安全管理条例》

三、设计方案选择

矿石与岩石坚硬，稳固性较好，有利于实施台阶式的规模化开采。凿岩机械选择SKH300履带式露天潜孔钻车3台，一台备用；和手持式凿岩机2台，一台备用，用于浅孔二次爆破。台阶高度根据施工机械和生产能力综合选择为H=12米。

3.1 开采规模与方式

开采规模：根据矿山要求年产150万吨矿石。计算年爆破总量（矿石与岩石之和）

=150+150⨯1.7=405

万吨。其中矿石150万吨，岩石255万吨。

即年爆破量=150/4.12+255/2.7=1308522 m3。

按年工作330天计算，平均每天爆破量3965m3。

安排每天工作两班制，一个矿石爆破班，一个废石爆破班。即矿石爆破班平均每天开采1103m3。废石爆破班平均每天爆破量为2862m3。

开采方式：中深孔台阶式爆破，垂直穿孔，单斗挖掘机装料方式。

3.2凿岩工作

凿岩采用SKH300履带式露天潜孔钻车和手持式凿岩机，以潜孔钻机为主，实施中深孔凿岩，爆破后形成台阶式工作面。

四、岩石爆破参数选择

4.1岩石中深孔爆破的凿岩施工参数：

4.1.1孔径的确定：

根据提供的凿岩机械和生产能力选择孔径D=200mm。 4.1.2台阶高度的选定： 选择台阶高度H=12m。 4.1.3台阶坡面角的确定

有爆破自然摊落角为台阶坡面角，岩石坚固系数f=8~10。确定坡面角α=70︒。 4.1.4孔中心到坡顶线的安全距离B=2.5m。 4.1.5地盘抵抗线的确定：

可根据经验公式W底=Hcotα+B=12⨯cot70︒+2.5=6.87m；

W底=(0.6-0.9)H=(7.2-10.8)mW底=(20-50)D=(4-10)m

；

。

综合确定选择地盘抵抗线W底=6m。 4.1.6炮孔超深的确定 可根据hc=(0.15-0.35)W

底

=（0.9-2.1）m

；

hc=(10-15)D=(2-3) m。 综合确定hc=2m。 孔深l=H+hc=14m。 4.1.7孔距与排距的确定

孔距取a=mmW底，为了改善爆破块度，炮孔密集系数取mm=1.1，a=1.1⨯6=6.6m

。取a=6.5m。

布孔采用等边三角形布孔，即梅花形。 排距b=asin60︒=5.63m。 4.1.8堵塞长度的确定

可根据经验公式：lp≥0.75W底即lp≥4.5m； lp=(20-40)D=(4-8)m。 综合确定堵塞长度选取lp=4.5m。 4.1.9装药长度

le=l-lp=14-4.5=9.5m

。

4.1.10炸药及单位消耗量的选择 炸药选择2#岩石硝铵炸药；

查表选择炸药单位消耗量q=0.55 kg/m3。 前排单孔装药量Q单1=qaHW

底

=0.55⨯6.5⨯12⨯6=257.4kg

。

前排以后单孔装药量Q单2=kqabH=1.1⨯0.55⨯6.5⨯5.63⨯12=265.7kg。

即

4.1.11装药结构

采用连续装药结构，每孔内装置两个起爆药包，起爆药包分置于距孔底0.5m和装药顶部0.5m处。

根据炸药单孔装药量计算出实际装药长度：取松散系数∆=0.9。 前排孔实际装药长度l57.4e1=

2m

3.14⨯0.22

÷4

÷0.9=9108mm=9.108；

前排孔实际堵塞长度lp1=14-le1=4.892m。 后排孔实际装药长度l5.7e2=

263.14⨯0.22

÷4

÷0.9=9402mm=9.402m

；

后排孔实际堵塞长度lp2=14-le2=4.598m。 详见装药机构图。

4.1.12炮孔个数的选择（一次爆破工程量）

根据岩石日均爆破量，安排每4天一次爆破。一次爆破岩石量为2862⨯4=11448m3。 即炮孔数量N=11448/abH=4.1.13炮孔布置

炮孔布置3排，第一排9个，第二排8个，第三排9个。梅花形布置，详见炮孔布置图。

114487.2⨯6.24⨯12

≈26个

。

4.1.14起爆网路的选择

爆破施工中采用电雷管-塑料导爆管毫秒雷管孔内微差起爆的方式。孔外采用瞬发电雷管串联起爆，孔内塑料导爆管采用簇连起爆。起爆顺序为V形起爆顺序，微差时间控制在25ms左右。详见起爆网路图。

4.2岩石爆破设计验算

4.2.1炸药单位消耗量的验算

爆区总装药量Q总=257.4⨯9+265.7⨯17=6833.5 kg 实际炸药单位消耗量qy=Q总/V=

6833.558.5⨯17.26⨯12

=0.564kg/m

3

。

偏差值(qy-q)q⨯100%=2.5%

Qy=πDle∆/4=

2

3.14⨯0.2⨯9.5⨯0.9

4

2

=0.2685t=268.5kg；

Qy与Q单1、Q单2偏差在允许范围内，方案可行。

五、矿石爆破参数选择

5.1矿石中深孔爆破的凿岩施工参数：

5.1.1孔径的确定：

根据提供的凿岩机械和生产能力选择孔径D=200mm。 5.1.2台阶高度的选定： 选择台阶高度H=12m。 5.1.3台阶坡面角的确定

有爆破自然摊落角为台阶坡面角，岩石坚固系数f=12~16。确定坡面角α=75︒。 5.1.4孔中心到坡顶线的安全距离B=2.5m。 5.1.5地盘抵抗线的确定：

可根据经验公式W底=Hcotα+B=12⨯cot75︒+2.5=5.72m；

W底=(0.6-0.9)H=(7.2-10.8)mW底=(20-50)D=(4-10)m

；

。

综合确定选择地盘抵抗线W底=5.5m。 5.1.6炮孔超深的确定 可根据hc=(0.15-0.35)W

底

=（0.825-1.925）m

；

hc=(10-15)D=(2-3) m。 综合确定hc=2m。 孔深l=H+hc=14m。 5.1.7孔距与排距的确定

孔距取a=mmW底，为了改善爆破块度，炮孔密集系数取mm=1.1，即

a=1.1⨯5.5=6.05m。取a=6m

。

布孔采用等边三角形布孔，即梅花形。 排距b=asin60︒=5.2m。 5.1.8堵塞长度的确定

可根据经验公式：lp≥0.75W底即lp≥4.125m；

lp=(20-40)D=(4-8)m

。

综合确定堵塞长度选取lp=5m。 5.1.9装药长度

le=l-lp=14-4.5=9m

。

5.1.10炸药及单位消耗量的选择 炸药选择2#岩石硝铵炸药；

查表选择炸药单位消耗量q=0.64 kg/m3。 前排单孔装药量Q单1=qaHW

底

=0.64⨯6⨯12⨯5.5=253.44kg

。

前排以后单孔装药量Q单2=kqabH=1.1⨯0.64⨯6⨯5.2⨯12=263.58kg。 5.1.11装药结构

采用连续装药结构，每孔内装置两个起爆药包，起爆药包分置于距孔底0.5m和装药顶部0.5m处。

根据炸药单孔装药量计算出实际装药长度：取松散系数∆=0.9。 前排孔实际装药长度le1=

253.443.14⨯0.2÷4

2

÷0.9=8968mm=8.968m

；

前排孔实际堵塞长度lp1=14-le1=5.032m。 后排孔实际装药长度le2=

263.583.14⨯0.2÷4

2

÷0.9=9327mm=9.327m

；

后排孔实际堵塞长度lp2=14-le2=4.673m。 详见装药结构图。

5.1.12炮孔个数的选择（一次爆破工程量）

根据岩石日均爆破量，安排每5天一次爆破。一次爆破岩石量为1103⨯5=5515m3。 即炮孔数量N=5515/abH=5.1.13炮孔布置

炮孔布置3排，每排5个。梅花形布置，详见炮孔布置图。

55156⨯5.2⨯12

≈15个

。

5.1.14起爆网路的选择

爆破施工中采用电雷管-塑料导爆管毫秒雷管孔内微差起爆的方式。孔外采用瞬发电雷管串联起爆，孔内塑料导爆管采用簇连起爆。起爆顺序为排间起爆，微差时间控制在25ms左右。详见起爆网路图。

5.2岩石爆破设计验算

5.2.1炸药单位消耗量的验算

爆区总装药量Q总=253.44⨯5+263.58⨯10=3903 kg 实际炸药单位消耗量qy=Q总/V=

390330⨯15.9⨯12

=0.682kg/m

3

。偏差值(qy-q)q⨯100%=6.6%

2

Q2

3.14⨯0.2⨯9⨯0.9

y=πDle∆/4=

4

=0.2543t=254.3kg；

Qy与Q单1、Q单2偏差在允许范围内，方案可行。

六、主要技术经济指标 6.1岩石爆破主要技术经济指标

岩石爆破技术经济指标

6.2矿石爆破主要技术经济指标

矿石爆破技术经济指标

七、爆破安全允许距离 7.1爆破安全性评估

爆破造成的危害主要有：爆破振动、空气冲击波、飞石、噪音和有毒气体。其中的飞石按有关安全规程规定距爆点的安全距离为300m。噪音和有毒气体在施爆区空旷和人员撤离的条件下，不致于构成危害。该矿山周围300m内均无构筑物及民宅，故可不考虑施工噪音等危害。所以，仅就爆破振动、空气冲击波和飞石问题作出测算和评估。

7.2爆破振动

我国《爆破安全规程》规定，以地表质点振动速度作为破坏与否的判据。爆破振动传播衰减公式（萨道夫斯基公式）：

⎛Q

v=K

R⎝

⎫

⎪ ① ⎪⎭

α

v为地面质点峰值震动速度，根据《爆破安全规程》规定矿山300m外有居民房屋（砖房）v应不大于2cm/s。

把公式①换算得最大一次起爆药量：

⎛v⎫ ⎪Q≤R K⎪⎝⎭

3

，其中查表得系数K、α取值分别为K=150、α=1.5。

⎫

⎪=4800kg⎪⎭

3

⎛2

计算得Q≤ 300⨯1. 150⎝

。

爆区采用微差起爆网路，一次起爆量远小于允许安全最大起爆药量。故矿山300m外有居民房屋（砖房）受爆破震动的影响小，安全。

7.3实际施工时应采取的主要措施是

7.3.1保证填塞质量和填塞长度；

7.3.2在地形、地质变化明显的部位控制药量；

7.3.3为保证人员、设备的安全，划定爆破警戒范围，根据《爆破安全规程》规定，爆破警戒半径为300m。爆破前人员撤至警戒范围以外，机械设备撤至安全半径以外。

八、爆破安全警戒和安全保卫 8.1警戒范围

本工程爆破的警戒范围全部300米。爆破时矿区内所有人员应撤离到安全地点，距爆破区300米以上；机械设备应放置避开炮口的方向，同时各道路附近加强警戒和瞭望点，另外东侧附近的道路口位置应有警戒人员把岗，注意来往人员及车辆均应撤离安全地点处。

8.2爆破信号

爆破信号共分三次,由指挥部发出。

第一次信号：预备信号，为两长声。在起爆前15分钟发出。要求与爆破无关的人员立即撤至危险区外，或撤至指定的安全地点。警戒人员到达指定的警戒地点。

第二次信号：起爆信号,为两短声。各地点警戒人员警戒完毕，确认人员、设备全部撤离危险区后，向指挥部报告，指挥部在确认具备安全起爆条件后，发出起爆信号。

第三次信号：警戒解除信号,为一长声。起爆后，爆破员和安全员间隔15分钟方可进入爆破现场检查，经检查确认安全后，方准发出警戒解除信号。在未发出警戒解除信号前，各警戒人员应坚守岗位，禁止人员进入现场。

九、安全技术及防护措施 9.1安全防护措施

降低爆破地震效应的措施

1）采用微差爆破：实践证明采用微差爆破与齐发爆破相比，平均降震率达50％，

微差段数越多，降震效果越好，并间隔时间以50ms～100ms为宜。

2）控制最大一段单响药量。

9.2个别飞石的防护措施

9.2.1精确的设计爆破参数，孔网距，炸药单耗，单孔装药量等是很关键的环节。 9.2.2保证炮孔的堵塞质量，保证有一定的堵塞长度；堵塞料应符合规格要求，并堵严、堵实，堵塞物中不能夹带小石块，碎石等。

9.2.3采取覆盖措施，加盖沙包或草包。

9.2.4做好安全警戒工作，爆破时，人员应撤离300米以外的安全地点。

9.3施工安全措施

9.3.1爆破作业认真贯彻执行爆破安全规程和安全生产操作规程要求进行施工，认真检查每道工序的操作是否规范，有否违章作业，坚决杜绝一切安全的发生，确保安全生产。

9.3.2做好施工人员的安全培训教育，做好三级安全教育工作，对爆破员、安全员一定要通过公安部门专门培训，考试及格后发证，持证上岗。

9.3.3要做好火工品的保管、储存及运输工作，建立发放领用及退库登记帐表。在工地上的雷管必须用铁皮箱存放并上锁。不能乱放乱丢，火工品应有专人看管，使用完后剩余的火工品必须当班退库，不能私藏。

9.3.4不能违章作业，打孔、装药、堵塞、联线点炮等均应按规程要求办。 9.3.5爆破作业现场要严格检查，发现有盲炮及不安全因素应及时处理和上报主管部门。

9.3.6爆破时一定要做好警戒工作，要认真清场警戒。并且爆破前应把机械设备等撤

离到安全地点，各通道口均要设专人警戒。

9.3.7严禁夜间、黄昏、大雾天和雷雨天进行爆破作业，应在规定时间内放炮，并插上爆破警示牌。

9.3.8严格按设计进行布孔，并认真验收精确计算装药量，并在技术人员指导下进行装药，在联线时应有专人负责操作。

9.3.9爆破作业中要细心操作，注意连线防止盲炮产生，如发生盲炮，一定要及时处理上报主管部门，在处理盲炮时，周围附近的作业人员应临时撤离到安全地点，以防万一。

9.3.10用高能起爆器时，在安全警戒没搞好前，不得将起爆线路联结到高能起爆器上，并且起爆器有专人负责使用，保管好钥匙。

9.3.11加强对挖机、汽车司机的安全教育等，要求文明遵章开车做好机械设备，车辆的维修保养，做到无隐患。

9.3.12进入工地必须戴安全帽，衣着整齐，不准穿拖鞋。

十、爆破施工组织 10.1凿岩

在待爆部位用手持式凿岩机或人工处理好地表覆盖层，给潜孔作业钻机创造一个较平的平台工作面后，用潜孔钻机按设计参数钻凿中深孔。要求孔位、孔深、炮孔的垂直度准确，钻斜孔时保证倾斜度。手持式钻机承担潜孔钻机不便工作的部位的凿岩工作和二次解小的钻孔工作。

10.2验孔

爆破前应对已打好的孔进行测量验收，其目的是为爆破器材消耗量的计算提供依据；如发现孔位布局不合理，则应及时补孔，以保证爆破质量和安全。

10.3装药

待钻孔工作完毕，并确认炮孔符合设计要求，吹干炮孔内积水和岩粉后，即可进行装药工作，装药结构采用连续装药。并采用木制或竹质炮棍装药，在干燥的炮孔内可将药卷的包皮用小刀划开小许裂缝，装入炮孔后在放入起爆药包之前可用木棍压紧，以增加炮孔底部的装药密度。在有水或潮湿的炮孔中，应使用乳化炸药。

10.4堵塞

炮孔装药后，孔口未装药部份应该用炮泥进行堵塞。良好的堵塞可以提高炸药的爆轰性能，使炮孔内的炸药反应完全而产生较高的爆炸压力，还能阻止爆炸气体产物过早地从炮孔口冲出，提高炸药能量利用率。堵塞的炮泥用砂子和粘土混合配制、其重量比为3:1再加20％的水，混合均匀后再揉成直径小于炮孔直径的炮泥段。堵塞时将炮泥送入炮孔，用炮棍适当加压实、堵满为止。

10.5爆破

待钻孔孔数达到一次爆破量的设计要求时，实施爆破作业。严格按设计装药量和填塞高度要求做好装药和填塞。随后，爆破技术人员或爆破员进行爆破网络的联线，并进行现场各项工作的检查，确认无误后，发出预备起爆信号，待现场中非相关人员和设备撤离完毕，发出起爆信号，点火起爆，并于爆后的安全间隔时间（不少于15分钟）之

后，检查爆破效果，处理爆后的有关事宜。

10.6倒运和装矿

爆破工作完成后，挖掘机进入堆石区域，进行爆堆中必要的倒运工作和向卡车装矿工作，卡车装矿后即运至指定区域。

十一、爆破应急预案

11.1建立应急组织机构，由爆破领导人负责，下设技术组、工程组、医疗组、警戒组和通讯组。

11.2联系方式：配备各组对讲机及联系电话。

11.3应急方法和原则：爆破事故发生后，爆破领导人应立即向上级部门报告。启动应急组织机构，各小组同步开展工作

11.3.1封闭事故现场。

11.3.2以人为本先抢救伤员，再灭火抢救设备和物资。

11.3.3抢救人员要有自我保护意识和配备专业安全设施。