摘 要

本次设计主要结合露天山体爆破开挖实际，利用工程爆破技术对某大型钢厂基建开挖工程进行设计，确定主要工艺的主要技术参数。对爆破效果实施精密控制，在确保达到基建开挖目的的情况下，实现高效、安全、绿色等高质量爆破。

本文的特色：面对石方爆破开挖方量大、现场复杂的工程概况条件、工期短、高边坡放坡等难题，坚持“安全第一，预防为主”的原则，把安全问题放在第一位，将爆破安全技术贯穿于整个爆破设计中，结合露天矿山台阶爆破理论对具体工况下的土石方爆破进行深入分析，做好爆破前准备工作。根据施工要求设计合理的爆破方法，在工期内完成开挖任务，并且尽量节约成本；为了达到安全目的，在设计过程中拟采用台阶控制爆破技术和毫秒延期爆破技术，将爆破振动频率大大减少，达到保护周边建筑（构）物的目的；根据现场实际的施工环境进行爆破参数调整，确定钻孔、爆破、运输等主要工艺的主要技术参数，实现良好的爆破效果。

关键词：精细爆破；露天矿开采；基建开挖；安全

Abstract

This design is mainly combined with the actual practice of open-pit blasting excavation. The engineering blasting technology is used to design the excavation project of a large steel plant to determine the main technical parameters of the main process. Implement precise control of the blasting effect, and achieve high-efficiency, safe, green and other high-quality blasting while ensuring the purpose of infrastructure excavation.

The characteristics of this paper: Facing the problems of large-scale blasting excavation, complex project conditions, short construction period, high slope grading and other problems, adhere to the principle of “safety first, prevention first”, put safety issues on First, the blasting safety technology is used throughout the blasting design. Combined with the open-pit mine step blasting theory, the earth-rock blasting under specific working conditions is analyzed in depth, and the preparation work before blasting is completed. According to the construction requirements, the reasonable blasting method is designed, the excavation task is completed during the construction period, and the cost is saved as much as possible. In order to achieve the safety purpose, the step control blasting technology and the millisecond delay blasting technology are adopted in the design process to greatly reduce the blasting vibration frequency. The purpose of protecting the surrounding buildings (structures) is achieved; the blasting parameters are adjusted according to the actual construction environment at the site, and the main technical parameters of the main processes such as drilling, blasting and transportation are determined, and a good blasting effect is achieved.

Key Words：Fine blasting; Open pit mining; Infrastructure excavation; Safety

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题研究内容 2

第2章 工程概况 3

2.1 工程名称 3

2.2 地理位置 3

2.3 工程内容 3

2.4 爆区地形、地质 3

2.5 爆区周边环境 4

2.6 爆破设计技术要求 4

第3章 总体开挖爆破方案设计 5

3.1 总体爆破方案 5

3.2 设备选型 5

3.2.1 钻孔设备 5

3.2.2 采装设备 8

3.2.3 运输设备 9

3.3 爆破施工中应注意的问题 10

第4章 基建道路布置方案 12

4.1 方案设计 12

4.2 设计参数确定 12

4.2.1 路面宽度 12

4.2.2 路基宽度 13

4.2.3 路面坡度 13

4.2.4 拐弯半径 13

4.3 设计道路位置 13

4.4 道路通过能力与运输能力 15

4.5 施工原则 16

第5章 首采区开挖设计 17

5.1 工程概况及技术难题 17

5.2 台阶控制爆破设计 17

5.2.1 台阶要素 17

5.2.2 爆破参数选择与计算 18

5.2.3 装药、填塞与起爆网路 22

5.3 边坡保护控制爆破爆破设计 23

5.3.1 预裂-光面爆破法 23

5.3.2 爆破参数设计 23

5.2.4 光面爆破施工 24

5.4 放坡开挖设计 25

5.4.1 开挖原则 25

5.4.2 开挖方案 25

5.4.3 施工组织 26

第6章 安全检验校核 27

6.1 爆破地震强度和安全距离计算 27

6.2 爆炸冲击波安全距离 28

6.3 安全事故预防措施 29

第7章 结 论 30

参考文献 29

附 图 31

致 谢 32

第1章 绪论

1.1 目的及研究意义

在当今社会经济和科学快速发展的基础下，现代化建设工程如雨后春笋般涌现，像交通、地下工程、城市基建、大型矿山等各个领域的工程建设项目开始蓬勃开展。随着国家经济工程建设对工程爆破技术的需求愈加强烈，工程爆破技术的发展已经势不可挡，在现代化建设中的地位也越来越重要。在这种趋势下，工程爆破技术作为经济社会建设中重要支撑技术，需要快速发展以至于能实现更大经济效益。

随着现代化经济和科学的快速发展，传统的“控制爆破”技术已经不再能满足现代化建设的需求，因此，越来越多的专家学者提出了“精细爆破”的概念。但是，精细爆破目前仅是一个发展中的概念，许多理论体系和关键技术尚不完整。要想使精细爆破得到行业内人员的认可，我们还需做出很多努力。除了对爆破工程基础理论体系、内涵和关键技术开展深入研究之外，如何使精细爆破在不同行业的爆破工程中得到推广和应用、如何在新信息时代开展精细爆破和相关学科的联合研究等等，这些都是我们必须面对的重要课题^[1]。

1.2 国内外研究现状

近年来，我国的工程爆破行业开始从传统的“控制爆破”步入“精细爆破”的阶段，并且取得了相当辉煌的成就。

“精细爆破”这一概念自从被提出之后，获得了许多爆破界同仁的广泛关注。随着对精细爆破的深入研究及发展，精细爆破已经被认为是工程爆破技术发展阶段的新标志。与传统的“控制爆破”概念不同，“精细爆破”能实现更高质量的爆破效果，因此能更满足当今社会现代化工程建设的要求。同时，许多专家、学者和工程技术人员等爆破界同仁围绕精细爆破技术理论体系，提出了许多关键性的建议，并且通过理论的深入研究和关键技术的刻苦研发，在一次次实验中验证了精细爆破的理论。通过他们的不懈努力，最终在爆破理论、技术和管理等方面取得了丰硕的成果，精细爆破得到了极大的发展 ^[2]。

精细爆破技术日渐成熟，由最开始只能试用于特定的工况区域，到现在已经开始广泛应用于公路、铁路、矿山的开拓开采、大型工程基建的开挖等。在其中，许多爆破工程取得了令人瞩目的成果。

在公路以及铁路施工中，许多道路工程的修建需要边坡开挖。使用传统爆破技术爆破后，边坡面残缺且不平整。但是如果在爆破设计中采用预裂爆破或光面爆破技术，在保留土体与爆破主体间形成预裂面，可以使爆破后边坡光滑平整，保留土体稳定性较好，从而降低了支护成本，还可以大大减少爆破震动的传递，减少了线路营运过程中的边坡事故及维护工作量。

在大型水利水电枢纽工程建设的基坑开挖工程中，采用毫秒延期爆破技术，大大减少了最大单段炸药量，因此可以极大的降低爆破产生的振动频率，减少了40%爆破振动，在边坡开挖中，还可以对边坡的损坏减少60%^[3]。

1.3 课题研究内容

1. 总体开挖方案设计；
2. 基建道路布置方案及首采区开挖设计；
3. 台阶爆破参数设计；
4. 边坡保护控制爆破参数设计；
5. 安全校核设计。

第2章 工程概况

2.1 工程名称

某大型钢厂基建开挖爆破设计

2.2 地理位置

罗源县松山镇下土港村

2.3 工程内容

为了满足福建省第二产业的发展，现决定在福建省罗源县松山镇下土港村建设一大型钢厂。按照工程建设总体安排，业主要求在两个半月内完成厂区内400万m³土石方爆破任务。

2.4 爆区地形、地质

爆区为典型的盆地区域，三面临山，钢厂拟建地区为一较平坦的洼地，东北部至西南侧为起伏的山峰，山坡坡角均为45°左右，设计中取山坡坡角为45°。山体表面大部分被植被覆盖，局部有少量风化石和零星裸露的花岗岩，岩体表面为弱风化，节理裂隙发育。岩性为厚层至较厚层黄土岩，岩性较坚硬，f=8~10，设计中取f=9。

下图中红线为用地红线，范围内山体需要爆破开挖清理干净，供钢厂基建。

图2.1 爆区地形图

2.5 爆区周边环境

钢厂西侧山体周边有大量拆除民房以及少量居民点，与最近居民点距离为150m，其余均在180m~200m以上，爆区内除居民点以外，还存在一处文物修缮点，与爆区距离为800m。除此之外，许多山上还有高压线塔，极远处还有信号塔等设施，与爆区距离为500~600m左右。

钢厂建设区内还有一大型池塘，位于山体开挖处的东侧，占地面积约为4万m²，计划用爆破开挖的土石方填充。

2.6 爆破设计技术要求

钢厂建设公司对爆破技术设计提出以下要求：

1. 爆破后的岩石块度300mm以下60%；300mm~600mm以上30%；
2. 工程期限：两个半月，一个月工作25天，一天2个台班；
3. 对爆区周围民房及其他设施不造成危害；
4. 爆破后形成可供钢厂基建开挖的有利地形。

第3章 总体开挖爆破方案设计

3.1 总体爆破方案

本次工程爆破的目的是山体开挖，形成钢厂基建的有利地形。在这次钢厂基建开挖爆破工程中，不仅要控制飞石和振动，还要保证爆破效果，松散及形成爆堆，块石均匀，有利于挖装，因此，计划采用露天深孔台阶控制爆破。

采用深孔控制爆破技术与台阶爆破开挖相结合，能有效地将爆破产生的飞石控制在一定的范围内，防止飞石砸伤人员或者损害建筑物；能够减少爆破产生的空气冲击波、噪声对周围环境的影响；减少振动，防止或减轻爆破对周围建筑物的损害^[4]。

深孔台阶控制爆破面临的关键技术问题：一是控制装药量，二是保证堵塞长度和设计数据一致。

爆破总体边坡可分为A~H六个主爆区。六个爆区爆破方案分述如下：

1. AB段：采用半路堑开挖布孔方式，由于爆破山体为高边坡，因此采用分层部孔。爆破方量约为26万m³。
2. BC段：采用深孔台阶平面布孔方式，由于爆破山体面积较大，因此采用垂直深孔布置，并且采用三角形布孔方式。爆破方量约为80万m³。
3. CD段：与BC段相似，都采用深孔台阶平面布孔方式。爆破方量约为60万m³。
4. DE段：采用半路堑开挖布孔方式，由于爆破山体为高边坡，因此采用分层部孔。爆破方量约为9万m³。
5. EF段：采用半路堑开挖布孔方式，由于爆破山体为高边坡，因此采用分层部孔。爆破方量约为45万m³。
6. FG段：采用深孔台阶平面布孔方式，由于爆破山体面积较大，因此采用垂直深孔布置，并且采用三角形布孔方式。爆破方量约为120万m³。
7. GH段：采用半路堑开挖布孔方式，由于爆破山体为高边坡，因此采用分层部孔。爆破方量约为60万m³。

深孔爆破采用逐孔起爆网路技术，使用非电毫秒雷管，起爆网路为非电导爆管网路，用电雷管连接，把爆破振动控制在安全范围之内。

3.2 设备选型

3.2.1 钻孔设备

本次钻孔施工选用的钻机孔径有两种，一种是115mm，另一种是200mm。选用目前国内露天矿普遍采用的KQ-200、CM351型潜孔钻机。其基本参数如下：

表3.1 KQ-200、CM351型潜孔钻机基本参数

1. 钻机效率

潜孔钻机的台班生产能力及钻进速度可用下面公式计算：

查KQ-200钻机性能表，再由上面公式可得：

1. 钻机数量

（3.3）

式中 N——钻机数量，台；

Q——设计矿山规模，t/a；

p——每台钻机的穿孔效率，m/a；

q——每米炮孔的爆破量，t/m

e——废孔率，%。

表3.2 每米炮孔爆破量

综上，可得： 台。因此，计划配备12台型号为KQ-200的潜孔钻机。

3.2.2 采装设备

在露天矿山开采工作中，爆破后崩落的矿岩需要通关装载机械转移。一般来说，露天采矿常用的装载机械有以电为动力的单斗机械挖掘机、以柴油为动力的液压挖掘机^[5]。

挖掘机在露天开挖工程中十分实用，它使用铲斗铲装，可以铲装高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆，再由运输车辆运输至目的地。作为一款常用的土方机械，挖掘机不仅行动方便，而且适用于各种如暴雨，暴雪等恶劣天气，性价比较高。

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