巷道开挖爆破优化设计爆破布孔图爆破分段图爆破警戒图爆破装药图及连线图课程设计.doc

巷道开挖爆破优化设计(爆破布孔图+爆破分段图+爆破警戒图+爆破装药图及连线图)-课程设计
巷道开挖爆破优化设计(爆破布孔图+爆破分段图+爆破警戒图+爆破装药图及连线图)
一：审题：设计目的与要求
1掘进目的
题为巷道掘进爆破施工，为使工程量减少，工程速度加快，应在保证安全的条件下，选用一种最有效的方案高速度，高质量的将既定断的岩石进香爆破，并将破碎后的岩石进行，一达到一定的高能过程目的，并尽可能使断面光滑平整，降低爆破对开挖范围以外的岩石的损坏的，最大限度的保持岩石原有的强度和稳定性，以利于爆破后围岩长期稳定，并降低爆破地震效应，空气冲击波及飞石距离使爆破对周围物体损伤最小。
2掘进要求
为形成一定的井巷断面形状，必须在工作面上布置各种炮孔，如掏槽孔，周边孔，崩落孔，辅助孔。且掘进爆破过程中要严格保证巷道的规格和方向，满足爆堆集中，快度均匀，炮孔利用率要高，周壁平整，材料消耗少等要求。
二：环境描绘
1爆区环境
一般井巷平硐的开挖都处于野外，周围人家少，交通通行量低，树木丛林稀少。
2工程地质
由围岩的坚固性系数f=8~13并查普式岩石分级系数表得，f=8~13的岩石属于坚固岩石，一般为坚固的花岗类岩，大理岩，砂岩及石灰石类岩石，一般无裂隙，无浮土。
3水文地质
围岩的坚固性系数f=8~13，密度为2.7t/m，岩体无裂隙，对水的渗透性极差，说明此围岩含水量极
4爆破规模
工程上规定一般隧道的掘进断面为大断面，而井巷的掘进为小断面，此三芯拱的断面为3米*4米，每次穿爆长度为3.5米，爆破规模较小。
三：设备选型
1凿岩设备的选择
因井巷的穿爆长度为3.5米〈5米，可知为浅孔爆破，应选用浅孔凿岩设备。
国产凿岩设备型号分析比较
1）手持式气动凿岩机：重量轻，手持操作，可钻各种方向的的较小直径，较浅深度的炮眼，主要用于凿小向炮眼孔径40mm孔深〈3米，用于软，中，硬岩性，型号有y24,y26等
2）气腿式凿岩机：重量一般24~30千克，主机安设在气腿上，靠气腿推动钻进，可凿水或倾斜的炮眼，孔径38~40mm孔深〈5米，用于软，中，硬岩性，型号有ysp45等。
3）向上式凿岩机：重量一般为40千克左右，气腿与主机纵轴线向轴线连成一体，用于天井掘进凿岩中，孔径40~50mm孔深〈5米，于软，中，硬岩性，型号有ysp55等
由上面几种凿岩机综合题目设计要求知，宜采用型号为sp45气腿式凿岩机。钎头直径为38~42。钎头形式为一字型，此设备重量轻，冲击动力高，冲击频率大，扭力矩大，凿岩效果好，方便快利，辅助作业时间相对短，有快于加快工作进程。        2．供风设备
供风设备的选择应遵循以下原则：
a供风机必须安装在地面；装有供风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。
b．必须保证主要供风机连续运转。
c．必须安装2套同等能力的主要供风机装置，其中1套作备用，备用供风机风机必须能在10min内开动。在建井期间可安装1套供风机和1部备用电动机。生产矿井现有的2套不同能力的主要供风机，在满足生产要求时，可继续使用。
d．严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。
e．装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次。
f．至少每月检查1次主要供风机。改变供风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。
g．新安装的主要供风机投入使用前，必须进行1次供风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。
h．生产矿井主要供风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40％。
3．装载设备
由巷道断面尺寸，可选用铲斗正装后卸式装岩机，平巷掘进中装岩与1130

巷道开挖爆破优化设计(爆破布孔图+爆破分段图+爆破警戒图+爆破装药图及连线图)
转运是最繁重最费时的工序，一般情况下它占据进循环时间35%-50%，因此选用恰当的装岩机能有效提高掘进机械化水平，加进掘进速率，提高劳动效率，减轻工人劳动强度及降低成本。
四 确定穿孔爆破参数
1．井巷掘进中的炮眼排列
炮眼布置和岩石性质，结构，巷道断面形状，大小，炸药性能和装药量等有关，井巷掘进的炮眼，按其作用不同，可分为掏槽眼，周边眼，崩落眼。掏槽眼是为辅助眼创造第二个自由面，辅助眼是为进一步扩大掏槽体积，而周边眼是为形成正确的井巷断面形状，爆破顺序是先掏槽眼，其次崩落眼最后周边眼
a . 掏槽眼的布置
根据掏槽眼的方向不同掏槽方法可分为斜眼掏槽,直眼掏槽,混合式掏槽,为了提高其他炮眼的爆破效果, 掏槽眼应比其他炮眼加深150-200mm,装药量增加15%-20%
方案一: 选择斜眼掏槽
斜眼掏槽特点是: 掏槽面积较大,适用于较大断面巷道,可以充分利用自由面,逐渐扩大爆破范围;钻眼技术要求不甚严格,眼位易于掌握,全断面一次爆破需要的雷管段数较小,但炮眼深度受巷道宽度的限制,不便深孔作业;多台凿岩机同时工作时,互相干扰较大,斜眼掏槽可分为扇形掏槽,楔形掏槽和锥形掏槽
方案二:直眼掏槽
直眼掏槽的特点是, 掏槽眼垂直于工作面,适用于深孔爆破,各炮眼之间保持平行,有利于采用凿岩台车钻眼,炮眼深度不受断面限制;有利于中深孔爆破;虽然爆破后岩石块度均匀,但岩石抛掷不远,凿岩工作量大,,钻眼技术要求高,一般需要雷管的段数也较多,可分为直眼掏槽螺旋掏槽等.
总结,综合题目要求的浅眼爆破,和井巷断面面积,认为方案一中的楔形掏槽最为合理, 楔形掏槽可分为垂直楔形和水平楔形掏槽两种,可根据岩石节理方向选择, 楔形掏槽常用于中硬以上的均质岩石,且巷道断面大于4m2 的工作面,每对掏槽眼间距为0.2-0.6cm, 掏槽眼与工作面交角为55。 -75。 ，眼底距离为10-20cm
楔形掏槽主要参数
岩石坚固系数 炮孔与工作面夹角 两排炮孔孔口距离/m 炮孔数目
8-10 65-63 0.4-0.35 6
10-12 63-60 0.35-0.30 6
12-16 60-58 0.30-0.20 6
b．崩落眼
崩落眼又称辅助眼，应均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距一般为500~700mm，炮眼方向一般垂直与工作面，装药系数一般为0.45~0.60。如采用光面爆破，则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层，即光面层厚度要均匀，且等于周边眼最小抵抗线W
c .周边眼
周边眼是控制巷道成型的炮眼,眼距一般为500~700mm,邦眼眼口距岩邦100~200mm;在坚硬的岩石中,眼底要伸出轮廓线外100~200mm.底眼眼口应高出巷道底板水平150mm以防止眼内积水,眼底要低于标高200mm左右,以保证底板不高,便于辅轨.
炮眼布置具体见图表二
2.爆破参数确定
a.单位炸药消耗量.
开挖对爆破的要求，对岩石硝铵类炸药q值可按下表选择：
岩石坚固性系数f 0.8-2 3-4 5 6 8 10 12 14 16 20
q（kg/ m3） 0.40 0.43 0.46 0.50 0.53 0.56 0.60 0.64 0.67 0.70
 炸药单耗q=(0.15~0.28)×2.70=(0.405~0.756)kg/m3
岩石的坚固系数f=8~13,   从表格里可以查得炸药的单耗为0.62 kg/m3
周边孔和崩落孔q=0.15~0.28kg/m3 可选择q=0.22 kg/m3
掏槽眼q=0.25 kg/m3
b.炮眼直径
  炮眼直径取决于凿孔设备,由于选择的凿孔设备直径为38~46mm,可选择各炮眼直径42mm,若要加深另计算.
c.炮孔数目
由计算可知:
掏槽孔6个
崩落孔13个
周边孔20个
水沟眼1个

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总炮孔数n=40
d.孔间距和排间距
由炮孔排列布置表,爆破技术经济指标表,基本爆破条件表可粗略确定:
掏槽孔间距0.6m,崩落孔间距0.6m,周边孔0.55m,周边孔孔口至轮廓线的距离100mm,最小抵抗线即周边孔与崩落孔排间距可定为650mm
e.孔角
由于采用斜眼掏槽方式可定孔角为75。
f.超深
由于此围岩属于坚硬岩石,为使岩石爆破彻底,周边眼眼底可伸出轮廓线外100mm掏槽眼可超深150mm.
眼号 炮眼名称 炮眼深度 炮眼长度/m 装药量 倾角 爆破顺序 联系方式
    kg/眼 小计/kg 水平 垂直  
1—6 掏槽眼 3.7 3.75 12.24 73.44 75。  1 串联
7—19 辅助眼 3.5 3.5 11.9 171.36   2 
20—41 周边眼 3.5 3.5 12.24 249.9   3 
42 水沟眼 3.5 3.5 12.24 12.24   4 
五.确定装药与装药结构
1.装药要求:装药是要细心将药卷装到眼底,不要擦破药卷,不得弄断雷管段号,不得拉断雷管脚线.
2.装药结构:装药结构有偶合装药,不偶合装药,连续装药,不连续装药四种,掏槽眼与辅助眼的装药结构有正向连续装药和反向连续装药,由于反向装药的起爆药卷放在孔底,雷管与所有药卷的聚能穴一致朝向眼口,起爆后,暴轰波由里向外传播,与岩石自由面运动方向一致,有利于破碎岩石,同时爆生气体不会立即从眼口冲出,其能量得充分利用,因此掏槽眼与辅助眼的装药结构选择反向连续偶合装药.
而在光面爆破中, 周边眼以内感采用不偶合装药,并反向连续装入42mm的炮孔中药卷可选择2#岩石销铵类炸药,直径约为34mm.
装药结构详见图表一
3.炮眼的堵塞
炮眼的堵塞质量对提高爆破效率和减少有害气体有很大作用,因此,装药完毕后必须充填以符合安全要求长度的炮泥并捣实,炮泥可采用1:3的泥沙混合炮泥,湿度18%-20%,这种炮泥既有良好的可塑性和较大的摩擦系数,若一时找不到这种材料也可采用钻孔岩屑代替.
4.充填长度
充填长度一般为总炮孔长度的2/5-3/5之间
5.装药长度
周边眼，掏槽眼装药长度=3/5*3.6=2.16m
崩落眼装药长度=3/5*3.5=2.1m
6. 充填长度
  l1=3.5-2.16=1.34m,
 l2=3.5-2.1=1.4m
7．偶合系数
偶合系数为药卷直径与炮孔直径之比
此外周边眼采用不偶合装药，偶合系数=0.762
六.网络敷设
1.起爆方式，非电起爆与电力起爆两种，以下提出两种方案
方案一：导爆索起爆
优点：操作技术简单，与电雷管起爆方式比，准备工作量少，安全性高，一般不受外来电影响，爆速高，可以同时起爆大量炮孔.
缺点：采用导爆索起爆成本高，在起爆前不能用仪表检查起爆网络.
方案二：电雷管起爆法：
优点：整个施工过程均可用仪表检测，及时发现施工与网络连接中的错误，可以保证起爆可靠性，准确性，可实现远距离操作，大大提高了施工人员安全性，可同时起爆大量药包，有利于增大爆破量。
缺点：起爆准备工作量大，操作复杂，在有杂散电流的地点存在极大的危险性
由于电力网络的可检测性，此处的起爆方式可选择电雷管起爆法，但应选择在无雷电天气进行爆破施工.
2.网络敷设形设
有串联电爆网络与并联两种选择
由于串联网络联线简单易于掌握，所需起爆电流小和导线消耗量少，接线正磁性与质量容易检查，而并联无此优点，所以网络敷设形设可选择串联网络
3.测试并计算电阻值
由于网络敷设形式为串联所以总R=R1+R2+ nα
式中：R1——主线电阻，
      R2——端线，连接线，区域线电阻之和

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  n——电雷管数目
     α——每个电雷管电阻值
4.雷管段数
由于采用瞬发爆破雷管，所以可买50段雷管。
5.炮孔分三段起爆
第一段是掏槽孔，第二段是辅助孔，第三段为周边孔。起爆顺序依次是第一段，第二段，第三段。
七.爆破爆破工程量
1爆破体积
每次穿爆体积=4*3*3.5=42m3
2.爆破工程量
每次穿爆量M=VP=42*4.7=113.4t
3.每孔装药量：
由于150mm的炮孔装药为17.5kg/m。因此，本设计中炮孔直径为340mm的装药为150*150/340*340=17.5/x
X=0.89kg/m
第一段每孔装药量：Q=0.89*2.16=1.96kg
第二段每孔装药量：Q=0.89*2.1=1.869 kg
第三段每孔装药量：Q=0.89*2.1=1.869 kg
4. 每排总装药量：
第一排：6*1.96=11.76 kg
第二排：14*1.869=26.166 kg
第三排：22*1.869=41.188 kg
5.所需总炸药量
m1=11.76+26.166+41.188=79.044 kg
每次耗药量为80kg.
6.穿孔进尺
采用光面爆破掘进岩巷的炸药消耗量
巷道掘进断面积 岩石坚固系数 掘进掏槽方法 循环进尺(m)
9.6 4~6 “五星”掏槽 2.5
11.8 6~8 混合 1.8
12.4 4~6 楔形 1.5
27.2 花岗岩 五星空眼 2.5
36.7 4 楔形 1.8
因此,穿孔进尺应选择1.2m
7.炸药单耗
开挖对爆破的要求，对岩石硝铵类炸药q值可按下表选择：
岩石坚固性系数f 0.8-2 3-4 5 6 8 10 12 14 16 20
q（kg/ m3） 0.40 0.43 0.46 0.50 0.53 0.56 0.60 0.64 0.67 0.70
 炸药单耗q=(0.15~0.28)×2.70=(0.405~0.756)kg/m3
岩石的坚固系数f=8~13,   从表格里可以查得炸药的单耗为0.62 kg/m3
8延米爆破量
延米爆破量即为爆破体积与孔深的长度之比，113.4/42=2.7mm/t
七.计算安全距离
1.地震波安全距离
由于地震会产生强烈的地震效应,判定爆破地震对地面建筑物的影响,可用质点震动位移,首速度和加速度等指标,其中以震动速度应用得最多
K安全=(K/V安全)1/aQ1/3=84.9m
Q----同段起爆的最大装药量,kg
V安全----安全上允许的振动速度cm/s
矿山巷道围岩可取20cm/s
a----和地质条件有关的地震波衰竭系数,a=1.4
K----和岩石性质,爆破方法等因素有关的系数,一般取50~200
2. 个别飞石距离
个别飞石距离可由位径公式估算
Rf=(15~16)D=63cm
Rf---个别飞石距离,m
D----炮孔直径,cm
3.空气冲击波安全距离计算Rc=Kc*Q1/3

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Rc---空气冲击波安全距离
Kc---系数,对一般建筑物为70,对于人员为25~60
因此对一般建筑物Rc=70*31.751/3=221.7m
对于人员Rc=79~190m
九.预测爆破效果
1. 如图所示3.5/1
爆破原始条件
名称 单位 数量
掘进断面 m2 12
炮眼深度 m 3.5
炮眼数目 个 42
岩石坚固系数  8~13
预期爆破效果
名称 单位 数量  名称 单位 数量
炮眼利用率  0.85  每米巷道炸药消耗量 Kg/m 7.14
每循环工作面进尺 m 2.8  每循环炮眼长度 M/循环 1.5
每循环爆破实体岩石 m3 42  每立方米岩石雷管消耗 个/m3 
炸药消耗量 kg 25  每米巷道雷管消耗 个/m 3.5/1
十.确定警戒距离
1. 警戒距离
根据爆破安全规程计算的安全距离可知
安全警戒距离至少应大于等于85m
2. 设立岗哨
a. 设立岗位责任制
b. 安排专门人员进行警戒工作,阻止行人,车辆通行
c. 使用铃声或哨声作为示警标志 
d. 十一.施工及安全组织
3施工钻眼工作
a. 作好钻眼准备工作,为了安全,钻眼前要检查并处理顶帮的活石,加固靠近工作面的棚子,同时,检修好凿岩机,合理布置工作面风水管路
b. 建立钻工岗位责任制,多台凿岩机作业容易产生拥挤和干扰,采用定人定机定位定任务定时间的钻工岗位责任制,任务确立后,每个循环基本不变,既利于工人熟悉炮眼的设计位置,深度,角度,又利于凿岩机的保养
2. 安全组织
a. 建立安全体系,以安全标准工地为目标,建立健全一套完整的安全保证体系,成立以项目经理,施工队长,安监,安全员,材料,公安等人员组成的领导小组,行使安全监察职能,认真落实各项安全措施,及时消除不安全隐患.
b. 建立岗位责任制:
1) 工作岗位责任制:明确规定个人职责,令其在规定时间内使用固定的设备,在规定地点完成规定的工作任务,做到分工清楚,任务明确,互相协作,这种“五定”制度有利于工时,提高劳动效率和工作质量,有利于提高工人操作技能和开展比,学,赶,帮运动,亦有利于安全生产
2) 质量检测制:必须树立“精心设计，精心施工”的思想，坚持群众性自检，互检和专业性检查相结合的制度，建立健全验收制度，切实包好质量关。
3) 设备维护保养制：指定专人切实做好设备维修，保养，建立定期检修制度，使设备完好率和利用率保持在80%以上，预防机电事故影响。
4) 交接班和班组经济核算制：严格交接班制，加强班组间的了解和协作，开展群众性的经济分析活动，实行专业核算和群众核算相结合。
5) 安全检查制：安全生产党的一贯方针，健全安全组织，局处，队，设专职检察员，班组设不脱产安全员，建立必要的技术操作规程和定期的安全大检查和安全活动制度。
爆破设计感想：
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，爆破工程已经成为当今采矿和城市拆除应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的采矿专业的学生  来说掌握爆破技术是十分重要的。
回顾起此次爆破工程课题设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说，雷管数量的计算，不懂炮孔的设置和装药……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多设计问题，最后在戴老师的辛勤指导下及四处查阅资料，终于游逆而解。同时，在戴老师的身上我学得到很多实用的知识，再次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学再次表示忠心的感谢！