岩土爆破设计

沟槽爆破设计题
某住宅小区要修建综合管网配套工程，需开挖沟槽长240m，
下挖深度4m，上口宽4m，底宽2.5m。开挖边线距住宅楼仅 20m，环境较复杂。岩石为中风化花岗岩。
设计要求如下： (1)沟槽爆破的孔径、孔距、排距、孔深、超深、单耗、单 孔装药量、装药结构、每次爆破规模； (2)给出主炮孔平面布置图(取一段即可)和剖面图； (3)预裂爆破参数的孔径、孔距、孔斜、孔深、超深、线装 药密度、装药结构、填塞长度；
(4)起爆网路；
(5)安全防护。
沟槽爆破设计题
相 关 对深度小于5m的沟槽，可以采用浅孔爆破方法开 知 挖，槽边需采用边坡控制爆破的，参阅井巷爆破中 识 的光面爆破和预裂爆破技术。
对深度超过5m的沟槽，可以采用深孔爆破的方法
开挖，钻孔孔径取较小值（不宜大于100mm）。槽
边需采用边坡控制爆破的，参阅边坡控制爆破中的
岩土爆破设计
设计题讨论
史雅语 2012.12
预裂爆破和光面爆破设计题 预裂爆破和光面爆破已广泛应用于露天工程和地 下工程，简述你曾参与过的预裂或光面爆破工程技 术设计？爆破后如果出现下列现象，请分析原因并 说明如何调整爆破设计？ (1)表面未产生裂缝；
(2)孔口破坏严重，壁面也有破损；
(3)孔口破坏严重，下部壁面质量正常；
光面爆破和预裂爆破技术。
光面和预裂爆破参数
相 关 知 识
光面爆破主要参数有：炮孔直径d孔、炮孔间距a、 光爆层厚度W光、周边孔的密集系数m、不耦合系 数D和线装药密度q′。 一般取：
a=(8～18) d孔
W光=(10～12) d孔 m=a/ W光 D= d孔/ d药 q′=0.1～0.2kg/m
或 a=(0.5～0.7)m
预裂爆破和光面爆破设计题
参 考 答 案 之 二
(4)孔口破坏严重，但下部未形成裂缝。 出现孔口破坏严重，但下部未形成裂缝的可能原因有：下 部岩层硬度过大，整体性好，而孔口处有弱面；下部的强化 装药量不足，致使下部未形成裂缝；孔口弱化装药量稍大， 致使孔口破坏严重；填塞长度不足，填塞质量差，导致冲孔； 孔距过大。 调整布药结构，底部强化装药应加强，上部弱化装药应进 一步减弱，可适当增加填塞长度和强度，降低药柱高度；减 小孔距。 (5)下部壁面很好，但表面未形成裂缝。出现下部壁面很好， 但表面未形成裂缝的可能原因有：上部弱化装药量不足；填 塞过大；上部岩层硬度变大，完整性增强，或岩层上部有水 平节理裂逢。 在保持底部强化装药量不变的情况下，提高线装药密度， 增强上部弱化装药量，在保证填塞质量的情况下适当减小填 塞长度，提高药柱的高度。岩层的节理应分层间隔装药。
预裂爆破和光面爆破设计题
相 • 装药量与孔径的关系：当不耦合系数小于2时，往往会使 关 孔壁受到损坏。适当加大不耦合系数可取得满意的预裂爆破 效果。 知 • 钻孔间距与装药量和孔径的关系： 识 在同一岩石中进行预裂爆破，当固定某一合适装药量和
其他参数，而钻孔间距，由大变小时会发生如下情况：地表 由不产生裂缝到出现细小裂缝，挖出的壁面质量较差；继续 减少间距，表面裂缝宽度增加，能开挖出平整的壁面时，得 到最佳间距；间距再继续缩小，裂缝加宽但壁面质量变坏。 同样, 当固定某一个合适的钻孔间距和其他参数，而装药量 由大变小时会出现如下情况：最初裂缝很宽、壁面岩石破坏 严重；随着药量减小，必然会出现一个最佳的装药密度，此 时裂缝宽度恰当．壁面比较平整；药量继续减小，裂缝宽度 减小，壁面不平整度增加，一直到不能出现裂缝。
砂岩 白云岩 大理岩
节理发育、较疏松破碎、裂隙频率大于4条/m 完整、坚硬的 中薄层或含泥质的、竹叶状结构的及裂隙较发育的 厚层、完整或含硅质、致密的 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/m 风化较轻节理不甚发育或未风化的伟晶、粗晶结构 细晶均质结构、未风化、完整致密的 片理或节理发育的 完整坚硬的 较风化、整体性较差的 未风化、完整致密的 风化破碎、裂隙频率大于5条/m 中等坚硬、较完整的 很坚硬完整、致密的 受节理裂隙切割的
预裂爆破和光面爆破设计题
参 考 答 案 之 二
(2)孔口破坏严重，壁面也有破损。 产生孔口破坏严重，壁面也有破损的情况可能的原因有：线 装药密度过大，爆炸产生的能量除了满足形成与预裂缝以外， 仍有大量能量剩余，这些能量造成了壁面破损，孔口破坏；孔
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口位置出现弱面，岩石内部破碎或有竖向节理； 装药量过大， 孔口处药量过于集中；填塞长度稍有不足；孔距较小；不耦合 系数较小。 应根据岩层条件及类似工程经验，重新选择线装药密度， 相应的应减小线装药密度，若孔口处出现弱面或节理裂隙较发 育，则适当的调整孔口处弱化装药的量，应进一步的降低孔口 处装药量，保证填塞长度和质量，调整孔距，可适当增加孔距， 使孔距满足a=（8～12）d，增大不耦合系数至2～4之间。
(4)孔口破坏严重，但下部未形成裂缝；
(5)下部壁面很好，但表面未形成裂缝。
预裂爆破和光面爆破设计题
相 设计提示： 关 知 根据成缝质量，考虑地质条件、爆破参数、施工 识 工艺等进行实际调整。
参阅预裂爆破的相关章节进行分析（不耦合系数 对壁面的影响；孔距、装药量对壁面的影响；炸药 特性对壁面的影响；施工工艺(装药结构)对壁面的 影响；地质条件对壁面的影响）。 预裂爆破与地质条件的关系参考（高17）。
较大，顶部存在水平岩层；措施：加大线装药密度或减少孔 距，增加填塞长度，减少装药上部的线装药密度。 (5)下部壁面很好，但表面未形成裂缝。原因：说明线装药
密度和孔距合理，但顶部填塞长度过长、或减药段线装药密
度过小；措施：减少填塞长度，增加装药上部的线装药密度。
预裂爆破和光面爆破设计题
参 考 答 案 之 二
或 W光=(0.6～0.8)m 或 m=0.7～1.0 或 D=1.25～2.0
光面和预裂爆破参数
相 关 预裂爆破主要参数有：炮孔直径d孔、炮孔间距a、 知 不耦合系数D和线装药密度q′。 识 一般取：
a=(8～15) d孔
D= d孔/d药
或 a=(0.4～0.6)m
或 D=1.25～2.0
q′=0.25～0.4kg/m
孔之间设置缓冲孔，缓冲孔的孔距与装药量要比主爆孔减少 二分之一左右。在装药结构方面，底部线装药密度应比正常 段增加2～3倍，顶部线装药密度应减少50％到75％。
预裂爆破和光面爆破设计题
参 (1)表面未产生裂缝。原因：孔距过大或线装药密度过小， 考 顶部填塞长度过大，预裂缝与岩层走向垂直使裂缝不易形成； 答 措施：缩小孔距或加大线装药密度，减少顶部填塞长度，改 案 变预裂缝与岩层走向的夹角（可能的话）。 之 一 (2)孔口破坏严重，壁面也有破损。原因：孔距过小或线装
预裂爆破和光面爆破设计题
相 • 地质条件对预裂爆破的影响 关 一般而言，岩石愈完整均匀，愈有利于预裂爆破；非均质、 知 破碎和多裂隙的岩层则不利于预裂爆破。对于破碎的岩石， 预裂壁面的不平整度往往不由爆破参数决定，而由破碎面控 识 制。甚至预裂面也沿裂隙面或破碎面形成。当裂隙率达到5
％时，预裂爆破有时难以按设计成缝；当裂隙率为1.5％～5 ％时，采用小孔距预裂往往收到良好效果。 与预裂垂直的裂隙，往往使预裂缝不能连接起来，构成齿 状缝面，形成超欠挖；与预裂面斜交的裂缝，又易使裂缝偏 离中心线，顺裂隙延伸一段距离后与其他预裂孔连起来，形 成更严重的超欠挖。 岩石的非均质性也影响裂缝的形成。某工程试验证明，顺 岩层走向易成缝，而垂直岩层走向难成缝。单孔爆破试验表 明，顺岩层走向裂缝长度是垂直岩层走向的2～3倍。
预裂爆破和光面爆破设计题
相 关 知 识
在预裂爆破设计中，设计参数有炮孔间距和线装药密度。 一般炮孔间距取孔径的8～12倍，线装药密度根据岩性并参 考类似工程选取，通常比光面爆破的线装药密度要大。在设 计还要注意：预裂孔的起爆时间应比主爆破孔提前75～
110ms；预裂孔两侧应超出主爆孔适当距离；预裂孔与主爆
(1)表面未产生裂缝。可能的原因有：线装药密度不够大，炸 药爆炸能力不够不足以成缝；填塞过大，当填塞过大时，装药 过于集中于炮孔底部，对孔口位置的破碎能力不足；填塞过小， 填塞过小时容易冲炮，大量的能量被浪费，对孔口位置破碎能 力不足，未能形成预裂缝；填塞质量不合格；装药结构没有按 照底部加强装药长度L3=0.2L，中部正常装药L2=0.5L，顶部减 弱装药L1=0.3L；因上部岩性发生变化，岩石内部有水平节理 裂隙，如在孔下部岩石硬度较小且节理裂隙较发育，而孔口部 位岩石较坚硬且整体性好也会导致表面未见裂缝长生；孔距过 大，未能形成贯穿的预裂缝。 要避免表面未产生裂缝情况的出现应对钻孔长度的地质情况 有较为全面的把握，根据节理裂隙，厚度分层间断装药，选择 合适的线装药密度和炮孔间距，注意填塞的长度和质量，同时 遵守底部加强装药长度L3=0.2L，中部正常装药L2=0.5L，顶部 减弱装药L1=0.3L的布药标准来装药，缩小孔距。
预裂爆破和光面爆破设计题
参 考 答 案 之 二
(3)孔口破坏严重，下部壁面质量正常。 出现孔口破坏严重，下部壁面质量正常的可能原因有： 因孔口附近岩层变化（比如岩性改变，有软弱夹层，节理 裂隙发育），孔口附近岩石较破碎，在炸药爆炸能量的作
用下，极易破碎；整体线装药密度偏大，底部强化装药量 合理，但孔口处弱化装药的药量过大，致使裂缝形成后， 爆炸能力仍有盈余，对孔口造成过大的破坏；填塞长度稍 有不足，装药不耦合系数偏小。 在保证底部加强装药不变的情况下，适当减小上部弱化 装药的量，若孔口出现破碎带，在填塞长度上要有一定的 增加，同时注意填塞的质量，增大不耦合系数。
预裂爆破和光面爆破设计题
相 • 地质条件对预裂爆破的影响 关 对于水平层状岩石，层厚不大时，预裂爆破经常造成孔 知 口抬动。可通过减少顶部装药量、减小孔距和减少填塞长度 识 予以调整。
由上可知，必须在预裂爆破前及实施少数几次爆破后，在 弄清地质状况的基础上及时调整预裂爆破参数。不管地质状 况如何变化，减小孔距总可以获得较好效果。 对于复杂地质条件下的预裂爆破，通过减小孔距、减少装 药量，尤其是减少顶部装药量、改变堵塞条件，可以改善其 爆破效果。 • 装药结构对预裂爆破的影响 不耦合装药可以改善预裂面效果。 底部加药可以改善底部因夹制作用大引起的预裂缝减少， 顶部减药可以改善孔口预裂缝破碎问题。
预裂爆破和光面爆破设计题
相 • 预裂爆破炮孔与前排药包之间的水平距离 关 距离太小，主炮孔爆破会伤害坡面；距离太大，预裂孔与 知 主炮孔之间岩体不能爆落，形成所谓“贴饼”现象。经验指 识 出：合适的主爆破孔至预裂面的距离应当是其炮眼间距的一
半，装药量为正常深孔爆破药量的l/2，最多不超过2/3。 • 炸药特性对预裂爆破的影响 对不同的炸药，都有一个适合于不同岩石的装药量范围。 当炸药性能改变时，这个范围随之而变，此时必须重新调整 装药量或钻孔间距。根据爆轰波理论，入射压力与炸药密度、 炸药爆速、不耦合系数有关。为了减小入射压力对孔壁的破 坏，应采用低密度、低爆速炸药，采用适宜的不耦合系数。
岩石坚固 性系数f值 7～8 9～14 5～8 9～12
炮孔松动爆破 K松/g· m-3 430～560 470～680 400～560 500～640
光面爆破 K光/g· m-1 160～330 190～390 160～320 190～380
预裂爆破 K预/ g· m-1 330～500 380～580 320～480 380～570
药密度过大，不耦合系数过小（小于2），岩层破碎或有水 平岩层的存在，装药位置过高；措施：适当加大孔距或减少 线装药密度，增加填塞长度和减少装药上部的线装药密度，
增加不耦合系数或采用低密度、低威力炸药。
预裂爆破和光面爆破设计题
参 (3)孔口破坏严重，下部壁面质量正常。原因：顶部填塞长 考 度过短、减药段线装药密度仍然较大，顶部存在水平岩层； 答 措施：增加填塞长度，减少装药上部的线装药密度。 案 (4)孔口破坏严重，但下部未形成裂缝。原因：设计线装药 之 一 密度过小或孔距过大，顶部填塞长度过短、线装药密度仍然
相 关 知 识
工程类比法： 根据完成的工程实际经验资料，结合地形地 质条件、钻孔机械、爆破要求及爆破规模等进 行类比，是预裂爆破参数选择行之有效的方法。 附：更简单的经验公式： 孔距：a=n×d 预裂爆破：n=8~12
光面爆破： n=12~16
岩石名称
岩石特征
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