爆破设计与施工
全国工程爆破技术人员统一培训教材第3版
2013版 岩土爆破设计题 （讲授样题，非考试试题）
4.1 设计题
设计1 风景区山坡开挖台阶爆破设计
某风景区改建工程中需要对一处山坡进行开挖，待开挖的山坡长22m，宽6.5m，高约7.5m。爆区周围环境复杂，山坡脚距湖1.5m，距开挖区1m处有围墙，距开挖区4m为石碑和凉亭，属于国家重点文物，是重点保护目标。施工中要控制飞石，飞石避免落入湖中，还要控制爆破产生的振动强度。要求采用浅孔分层台阶爆破，开挖边线采用预裂爆破。
设计要求内容如下：
（1）孔距、排距、孔深、超深、单孔装药量、装药结构、填塞长度； （2）请给出预裂爆破设计：孔径、孔间距、孔深、线密度，单孔药量（可不计导爆索药量）、装药结构、（沿孔深的装药量分布）、填塞长度；
（3）起爆网路设计（只说明孔内、孔间、排间雷管段位即可，包含预裂孔）； （4）安全防护措施。
设计提示：炮孔直径40mm、单孔药量不大于0.5Kg，单位炸药消耗量按0.35Kg/m3计算。
分析：此工程周围环境十分复杂。距开挖区 1m 处有围墙，4m 处有国家级重点文物石碑和凉亭，都需要保护，因此要严格控制爆破振动；山坡角距湖仅 1.5m，飞石要避免落入湖中，需控制爆破产生的飞石。
为达到减振和保护国家重点文物的目的，设计采用浅孔分层台阶爆破，开挖边线采用预裂爆破，炮孔直径为40mm。采用松动爆破，单位炸药消耗量取 0.35kg/m3 计算，并严格将单孔装药量控制在 0.5kg 以内。
由单孔最大装药量和炸药单耗，计算得单孔能爆破的最大岩石体积为 1.43 m3，设计如下：
（1）开挖爆破
台阶高度：按开挖深度 7.5m 左右，考虑到单孔装药量要控制在 0.5kg 以内，故取台阶高度 H＝1.5m，即本工程分 5 层开挖；炮孔为垂直孔。
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爆破设计与施工
底盘抵抗线：W1= (0.4 ～1.0)H＝0.6～1.5m，取 1.0m 炮孔间距 a＝（1.0～2.0）W＝1.0～2.0，取 a=1.0m 炮孔排距 b 取 0.8m
炮孔超深 h＝(0.1 ～0.15)H＝0.15～0.225m，取 0.2m 孔深 L＝1.7m
单孔装药量 Q＝qabH=0.42kg
装药结构：连续装药结构，药卷直径为 32mm，装药长度为 0.42m，填塞长度为 1.08m。
（2）预裂爆破 孔径 d=40mm
孔间距 a=（8～12）d=360～540mm，取 380mm
孔深 L＝1.7m，炮孔长度为 1.96m（没给边坡角度，此处按 60°计算） 线密度 q=150g/m
单孔装药量 Q=qL=0.294kg
采用小直径药卷，不耦合系数取 2。底部加强装药段长为 0.4m，装药 114g，中部正常装药段长为 0.9m，装药 135g，顶部减弱装药段长 0.3m，装药 45g，填塞段长为 0.36m。
（3）起爆网络设计
预裂爆破和台阶爆破分开进行，先爆预裂孔。
预裂孔采用导爆索起爆网路，沿炮孔全长布置导爆索，用瞬发雷管起爆。 为减少爆破飞石落入湖中，考虑采用纵向开挖方式，即爆破工作面从开挖面的一端向另一端推进。
每排布置 6 个炮孔，每次爆破排数一般控制在 2 以内，最多 3 排。采用孔内和孔外微差相结合的方法实现逐孔起爆，孔外采用 2 段毫秒雷管，孔内从外侧开始到内侧依次布置4～9 段毫秒雷管。
（4）安全防护措施
爆破部位安全防护：采用钢板、废旧皮带等防护材料将爆区覆盖，防止飞石。 保护目标近体防护：石碑和凉亭的临爆区面搭建高于凉亭高度的防护排架，排架上设双层竹笆进行保护。
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爆破设计与施工
设计2
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； （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。
设计提示：根据成缝质量，考虑地质条件、爆破参数、施工工艺等进行实际调整。设计如下：
（1）表面未产生裂缝
单孔装药量或装药线密度太小；炮孔间距过大；钻孔对位不准或方向偏斜过大，炮孔不在同一平面上。
增大装药线密度或减小间距；提高钻孔质量。 （2）孔口破坏严重，壁面也有破损
整体线装药密度偏大，尤其是孔口段，可能没有减弱装药或装药高度太大，填塞长度不足；不耦合系数太小。
减小炮孔的线装药密度，孔口段采用减弱装药并降低装药高度，增大填塞长度，增大不耦合系数。
（3）孔口破坏严重，下部壁面质量正常
孔口药量减弱段药量过大或装药高度太大，填塞长度不足。 减小孔口段装药量，降低装药高度，增大填塞长度。 （4）孔口破坏严重，但下部未形成裂缝
装药结构不合理，下部未加强装药，上部未减弱装药。
在炮孔下部设 0.2L 的加强装药段，上部 0.3L 范围内设减弱装药段，减少的药量增加到下部加强装药段。
（5）下部壁面很好，但表面未形成裂缝
填塞长度过大，装药过低，或上部药量偏小。适当增加上部装药量，提高装药高度，减小填塞长度。
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爆破设计与施工
设计3
某道路工程需在花岗岩中开挖一个隧洞，岩石坚固性系数f=16,裂隙中等发育。隧道断面为直墙半圆形，半径2.5m。边墙高4m，底宽5m。钻孔直径42m，空孔直径89m。爆破开挖循环进尺2.5m。
设计计算要求：
（1）绘出炮孔布置图，标出各部位孔位间距，起爆顺序号；掏槽孔布置图； （2）计算总钻孔量，每立方米钻孔量，单位体积炸药消耗量； （3）绘出掏槽孔、辅助孔、周边孔的装药结构图； （4）绘出起爆网路图。
设计提示：采用全断面开挖，垂直孔掏槽。 （1）
（2） 炮孔利用率为 90%，炮孔深度 2.5/0.9≈2.8m，掏槽孔深度加深 0.2m，孔深为 3.0m。
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爆破设计与施工
按图上的炮孔数可计算出总钻孔长度 L。
掘进断面积为 29.81m2，循环进尺2.5m，循环体积为 74.53m3，则每立方米钻孔量为：L/74.57。
列表计算每孔装药量：掏槽孔的装药系数为 0.8 左右，辅助为 0.7 左右，周边孔为0.75 左右，然后统计总装药量 Q（建议统计出总装药量后与 P.341 表 9－8 的数值对比一下，不要相差太大）。
单位体积炸药消耗量为 Q/74.57。
（3）为方便建议采用连续装药结构，起爆药包放在孔底第 2 或 3 个药卷的位置，反向起爆。
（4）可考虑采用簇并联，全部采用孔内微差起爆。
设计4
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。
设计提示：采用预裂爆破、松动爆破和毫秒延期起爆技术，开挖顺序从两端向中间同时推进。 设计 4
（1）采用浅孔台阶爆破法开挖，沟槽爆破采用浅孔松动爆破，周边孔采用预裂爆破。
炮孔直径 d=40mm，中间孔距距取 1.0m，边孔间距取 0.8m，炮孔排距 b＝1.0m，
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爆破设计与施工
中间孔超深 h＝0.5m，孔深 L＝4.5m；边孔深为 1.8m，中间孔每孔装药 1.6kg，边孔每孔装药 0.8kg，每排炮孔装药量为 Q＝4.8kg，炸药单耗 q 为 0.37m3/kg 中间孔采用间隔装药，孔底装 1.0kg，中间间隔 1.5m，再装药 0.6kg，孔口填塞长度为 1.4m。边孔采用连续装药，孔口填塞长度为 1.0m。
每次爆破 3 排，第一排用 1 段毫秒导爆管雷管，第二排用 2 段毫秒导爆管雷
管，第一排用 3 段毫秒导爆管雷管。
（2）见上图
（3）预裂爆破参数
孔径 40mm，孔距 400mm，孔斜 80°(与沟槽边坡相同)，孔深 4.5m（孔长 4.58m），线装药密度取 328g/m，单孔装药量 1.5kg 考虑分四段装药，孔底加强装药段长度 1.0m，0.45 kg；中间正常装药段长
2.18m，分 2 段装药，下部装 0.4kg，上部装 0.35kg；上部减弱装药段长 1.4m， 装药 0.30 kg。
（4）起爆网络：沟槽爆破采用全部孔内微差；预裂爆破孔内采用导爆索连
接药包串，然后用 1 段毫秒雷管起爆。
（5）安全防护：采用近体（爆破体）防护。（具体可参考设计 1）
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爆破设计与施工
设计5
某地下工程的巷道开挖断面底宽4.0m，直墙高为2.0m，顶部半圆拱。岩性为弱风化花岗岩，岩石硬而脆，经试爆单位耗药量约为1.0kg/m3。
设计要求如下：请给出开挖爆破设计：掏槽方式、孔深、孔斜、孔距、排距、单孔药量；辅助孔的孔距、排距、孔深、单孔药量、填塞长度；周边孔的孔距、孔深、线装药密度、单孔药量、填塞长度；起爆网路图（起爆顺序与雷管段位）。
设计提示：一次成型，采用斜孔掏槽，周边采用光面爆破。 设计如下：
建议 f 按 12～14 考虑，断面积为14.28m2，循环进尺 2m，循环爆破岩石量 28.56m3。
采用二级单楔形掏槽，炮孔与工作面夹角 58°和 69°，两排炮孔孔口距取0.335mm，孔底距为 0.15m，掏槽孔数12 个。一级掏槽孔每孔装药 0.4kg，总药量2.4kg，二级掏槽孔每孔装药量1.2kg，总药量 7.2kg。掏槽孔总装药量9.6kg。
辅助孔 12 个，孔距约 0.8m，排距约 0.8m，孔深 2.2m，单孔装药量 1.0kg，总装药量 12kg，填塞长度 1.2m。 周边采用光面爆破，孔径 40mm，孔距 500mm，炮孔数 17 个，光面层厚度 600mm，孔深 2.2m。药卷直径为 20mm的药卷，不耦合系数为 2，装药
线密度为 0.15kg/m，单孔装药量为 0.30kg，装药长度 1.4m，填塞长度 0.8m，总装药量5.1kg。
底孔 6 个，单孔装药量 1.2kg，总装药量 7.2kg。 总 装 药 量 33.5kg ， 炸 药 单 耗1.19kg/ m3
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爆破设计与施工
设计6
某水电站地下厂房开挖尺寸：长×宽×高=255.4m×33.4m×88.2m，岩性为软硬相间的缓倾角砂岩和粉砂质泥岩。地下厂房在不同高程与硐群贯通。先挖通与地下厂房贯通的硐室，后挖地下厂房岩体。地下厂房共分9层施工，分层高度7~11.38m，顶拱层采用中导洞先行，后两侧扩挖。第2~3层先中部施工，形成台阶后进行梯段爆破开挖，其中第2层的台阶开挖高度为7m。地下厂房开挖顺序如图4-1所示。
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爆破设计与施工
设计要求如下（只针对第2层）：
（1）梯段爆破设计参数：孔径、孔距、排距、孔深、装药结构、填塞长度、单耗（按岩性考虑）、每孔装药量；
（2）每次爆破5排孔，每排12个炮孔、共计60个孔，要求逐孔起爆。 设计提示：
（1）梯段爆破应注意减少对围岩扰动；
（2）采用孔内、外毫秒延期接力起爆网路，孔内为高段位，孔外为低段位。
设计 6
本设计为形成台阶后的梯段爆破，台阶高度为 7m，可按露天深孔台阶爆破（或路堑深孔爆破）的方法进行设计。
（1）考虑到减小对围岩的扰动，采用松动爆破，孔径及孔网参数也应取小值，以减小单孔装药量。 孔径取 80mm
排距 b 取（20～25）d，取 2.0m 孔距 a＝（1.0～1.5）b，取 2.5m 超深取 1.0m，孔深为 8.0m
单耗取 0.4kg/m3，单孔装药量为 14kg 连续装药结构，填塞长度取 3m
（2）用 Excel 地表延期雷管，孔外用 17ms 和 25ms，孔内用 400ms，图参考教材。
建议增加周边孔光面或预裂爆破设计。
设计7 爆破治理某地的危岩体。
工程概况及环境状况：该危岩体为石灰岩山，在山体外侧被一近似垂直裂隙切割，裂隙贯穿该山东西两侧，自山顶向山脚呈V形开裂延伸，裂隙上部宽度2.1m，延伸长度91m，被切割的岩体向外侧倾斜，经专家现场考察确定为大型的危岩体，建议立即进行治理。
危岩体所在的山体为一起伏南北走向的山峰，山顶部高140m，南、西两侧
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爆破设计与施工
为直立的陡壁，东侧较缓。危岩体位于山体的南侧，为厚层状的石灰岩，山体表面只有零星的灌木杂草。危岩体体积约3.5万立方米。危岩体的西侧和南侧有100多户居民，最近距离20~40m。危岩体状况及周边环境见图4-2。
设计要求：（1）对危岩体A、B、D、E块实施爆破，以彻底清除A、B、D、E块危岩体。（2）爆后危岩体的内侧应达到安全稳定的阶梯状。（3）爆破前将山脚周围的民宅划分为a、b、c三个区，a区距山脚20~40m，共17间民房，b区距山脚40~60m，共16间民房，ab两区的界定是：a区为爆破崩塌岩块触地振动和滚石冲击危害区，b区为个别飞石危害区。c区及以外的民房不造成爆破危害。
设计方案：由于危岩体处于不稳定状况，且周边全部是民宅，为了确保施工安全，应采用分阶段、分区块定向崩塌爆破，具体爆破方案如下：
（1）由于危岩体正面自山顶至山脚有一闭合裂缝，把危岩体分割为东西两大块，第一次爆破首先清除D块和AB块的东侧危岩体，第二次爆破清除西侧AB块。
（2）为了避免爆后整体岩块崩塌触地振动危害民房，中、上部采用扇形密
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爆破设计与施工
孔崩塌毫秒延期爆破，危岩体下部采取侧向垂直孔毫秒延时爆破方案。
（3）爆区下方东南侧有两排民宅，而西侧为民宅的集中区，为减少爆破滚石对民房的损害，采用定向崩塌控制爆破，使破碎岩块向东南方向崩塌。
（4）由于危岩体处于不稳定的状态，为了保证施工安全，采用侧向钻孔和自上而下施工顺序。
设计提示：
（1）爆破设计包括：钻孔参数、装药结构与填塞、起爆网路等。 （2）起爆顺序为自上而下、从外到里，顺序起爆。 设计 7
（1）爆破方案：对题目给出的设计方案（1）～（4）的要点进行简述，并可考虑在民房和爆落岩石可能滚落的路线之间开挖一条一定宽度和深度的沟槽，用以阻挡或减缓滚落的岩石可能对民房造成的冲击。
（2）侧向垂直炮孔参数炮孔直径取 40mm，最小抵抗线取 0.8m，炮孔间距取 1m，炮孔排距取 0.8m，炮孔深度根据凿岩机的性能而定，最好能能一次爆破全深。
（3）中、上部扇形密孔参数炮孔直径取 40mm，最小抵抗线（炮孔排距） 0.8m，取孔底距取 1m，孔口距取 0.4m，炮孔深度为 3m 左右。
中、上部扇形孔的炸药单耗 q 取 q=0.35kg/m3，下部按崩塌爆破取 0.2 kg/m3；较浅炮孔采用连续装药结构，较深炮孔在保证堵塞长度不小于 1m 的前提下，可分段装药，一般分 2 段，最多不超过 3 段。
采用非电毫秒电雷管分段爆破，一般每排一段，起爆顺序为自上而下，从外到里。
设计8 航道整治炸礁工程
某航道整治工程需炸掉河中的石滩，疏通河道，以满足Ⅳ级航道建设标准。 （1）整治方案及工程措施。针对石滩的形成原因和碍航状况，为了达到Ⅳ级航道标准，采用疏、炸、导相结合的方案进行整治，具体措施为：
1）以疏、炸相结合的方法拓宽加深右汊航槽，并将航槽左侧适当加宽； 2）在洲头筑4号分流坝引导水流，调整两汊分流比；
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爆破设计与施工
3）滩中右岸筑5号顺坝封湾，平顺右岸岸线。
（2）炸礁工程施工方法——炸暗礁工程。该石滩炸礁工程量2640m3左右，炸礁平面范围为30m×40m，岩层平均厚度为2.2m。水深普遍在4.0m左右，河床质为原生石盘。采用潜孔钻钻孔爆破，用挖石船配合运石船进行清渣。
设计要求：
（1）爆破器材的选择； （2）爆破参数的确定；
（3）起爆体（或起爆雷管）和电爆网路；
（4）爆破施工工艺流程（说明水下爆破施工的工艺特点）。 设计提示：
（1）爆破参数包括：孔距、排距、孔径、超深等；
（2）根据本工程地质及水文条件并结合工程实践经验，炸药单耗q0值取为2.0kg/m3。
设计 8
（1）爆破器材的选择：乳化炸药，规格为：直径 80mm，长 400mm，重 2kg；非电毫秒导爆管雷管
（2）爆破参数
炸药单耗 q=2.0kg/m3，（题目给定，如果没给，可考虑取小一些） 孔径 100mm，孔距 1.6m，排距 1.5m（炸药单耗取小值时可增大孔距和排距），超深 1.0m，孔深 3.2m
单孔装药量：Q＝qabH（H 为台阶高度）＝10.56kg，装药长度 2.0m，每孔装药量为 10kg，填塞长度 1.2m
（3）起爆体：每个起爆药包装 2 发毫秒导爆管雷管，导爆管松驰地绑扎在尼龙绳上，绳的一端与起爆药包绑牢。
起爆网路：采用逐排微差起爆，复式起爆网路，每孔的起爆雷管分别用簇联的形式连接到不同的网络中。
（4）爆破施工工艺流程：建议从以下几个方面论述 ① 钻孔机具：如钻孔船 ② 钻孔定位
③ 钻孔作业：清淤、下套管、钻孔
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爆破设计与施工
④ 装药：钻孔检测、装药、填塞等 ⑤ 爆破网络联接 ⑥ 起爆 ○7安全检查
设计9 露天深孔台阶爆破设计。
某石灰石矿山采区离民宅最近距离约300m。该矿山采用露天深孔开采方式，穿孔用KQGS-150潜孔钻机穿孔，钻孔直径均为165mm，深孔爆破，台阶高度为15m，爆破采用塑料导爆管毫秒雷管分段起爆，主要采用硝铵炸药爆破。随着水泥产销量的不断增加，石灰石需求量为年产480万吨（矿石200万立方米）。因此，为减小爆破振动，保证居民的生活稳定，同时，又不要影响采矿强度和矿山中长期生产计划。
设计要求：
（1）露天深孔台阶爆破设计； （2）降低爆破振动的技术措施。 设计提示：
爆破安全降振措施主要包括：
（1）采用毫秒延期爆破，尽量减少最大一段装药量； （2）实现逐孔起爆，将单响药量降到最低； （3）采用气体间隔器间隔装药； （4）合理布置采场工作线方向。
设计9 露天深孔台阶爆破设计
爆破方案：采用松动爆破，毫秒电雷管分段起爆，台阶高度为 15m，炮孔直径为 165mm
（1）钻孔方式为垂直孔（也可用倾斜孔）
底盘抵抗线：按装药条件 W1≈5.5m（装药密度 1.0，装药系数 0.6，炸药单耗 0.4kg/m3,密集系数 m=1.2）
取 W1 为 5.5m 孔距 a=m W1＝（1.2～1.5）W1＝6.6～8.3m，取 a=6.5m 排距 b=5.0m 超深取 2.0m，孔深为 17.0m
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爆破设计与施工
炸药单耗取 0.4 kg/m3，前排孔装药量为 Q=qaW1H≈215kg，后排孔 Q=kqabH≈215kg（K＝1.1）
分二段装药，下部装 60%，上部装 40%，中间空气柱长度 1.5m，填塞长度为 5.0m
按 3 天爆破一次，每年爆破 100 次，每次爆破规模为 2 万 m3，爆破面积为 1333.3m2，
爆破炮孔数为 35 个。每次爆破 3 排孔，每排 12 个孔，每次爆破装药量为 7525kg。
采用地表延时雷管起爆系统，实现逐孔起爆，排间延时 42ms，同排孔间延时 17ms，孔内延时 400ms。
(2) 在以上的爆破设计中已采用的降振措施主要有空气柱装药、逐孔起爆技术，布置工作线的方向时，应使爆破的最小抵抗线方向尽可能背离民宅方向，禁止将最小抵抗线方向对着民宅方向。
设计10
某采石场生产石料规模为30万立方米/年，有效工作时间为300天，每天两班制，岩石为石灰石，岩石坚固性系数f=8~10，岩石松散系数为1.5.选用潜孔钻机的钻进效率为30m/（台·班），孔径100mm，逐孔起爆。
设计要求：
（1）爆破方案：一次爆破规模、爆破岩石量、总药量、总孔数、总延米数；装运机械和钻机机械的数量；工程进度安排；
（2）爆破参数：孔径、孔距、排距、孔深、超深、单位炸药消耗量、单孔装药量、装药长度、填塞长度；
（3）起爆网路设计； （4）飞石安全距离； （5）爆破振动影响分析。 设计提示：
（1）根据石料场的开采强度确定一次爆破规模、总药量。根据钻孔孔径确定总孔数、总延米数和采用的钻机和装运设备数量和工程进度；
（2）按照一次爆破规模设计相关爆破参数。
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