岩土爆破设计与案例分析详解.pptx
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1、会计学1岩土爆破设计与案例分析详解岩土爆破设计与案例分析详解设计设计1-问题问题 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40m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,开挖连线采用预裂爆破。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、
2、填塞长度。第1页/共111页2023/3/163设计设计1-问题问题 (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。第2页/共111页2023/3/164设计设计1-解答解答 总体方案:采用露天浅孔台阶松动爆破,边坡部位采用预总体方案:采用露天浅孔台阶松动爆破,边坡部位采用预裂爆破。裂爆破。将将7.5m高的开挖体分高的开挖体分5层进行爆破,每个台阶高度为层进行爆破,每个台阶高度为H=1.5m。(1)由于是浅孔爆破,所以选择炮孔直径为)由于是浅孔爆破,所以选择
3、炮孔直径为40mm。假设。假设岩性为中硬岩,单位炸药消耗量岩性为中硬岩,单位炸药消耗量q可取可取0.35 kg/m3。由公。由公式式 导出导出 ,爆区岩性属中硬岩,爆区岩性属中硬岩,K和和分别取分别取200和和1.65,R=40m,国家重点文物允许质点振动速度,国家重点文物允许质点振动速度取取V=0.3cm/s。将已知数据代入公式,计算得。将已知数据代入公式,计算得Qmax=0.47kg。为。为了控制爆破振动,确定单孔装药量了控制爆破振动,确定单孔装药量Q=0.45kgQmax。采用药卷。采用药卷直径为直径为32mm,长度为,长度为200mm,单卷药量,单卷药量150g的炸药。的炸药。第3页/
4、共111页2023/3/165爆区不同岩性的爆区不同岩性的爆区不同岩性的爆区不同岩性的K K K K、值值值值岩性K坚硬岩石501501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2503501.82.0 某一个露天采场,中硬岩石中进行中深孔爆破作业,某一个露天采场,中硬岩石中进行中深孔爆破作业,平均单孔装药量平均单孔装药量120kg,采用排间微差爆破,同排孔数为,采用排间微差爆破,同排孔数为22个,距离爆区个,距离爆区200m处有一临时性建筑(土坯房),能否安处有一临时性建筑(土坯房),能否安全?如不安全,怎样调整爆破方案?全?如不安全,怎样调整爆破方案?第4页/共111页2023/3/
5、166Q=2640kgQ=2640kg,不同距离处,不同距离处,不同距离处,不同距离处,V=?V=?岩性10m100m200m500m1000m坚硬岩石1576.262.370.6580.249中硬岩石341.67.642.430.5360.171软岩石554.76.981.870.3280.088第5页/共111页爆破振动安全允许标准爆破振动安全允许标准 序号序号保护对象类别保护对象类别安全允许振速安全允许振速/cm/cms s-1-110Hz10Hz(10(1050)Hz50)Hz(50(50100)Hz100)Hz1 1土窑洞、土坯房、毛石房屋土窑洞、土坯房、毛石房屋a a0.50.51
6、.01.00.70.71.21.21.11.11.51.52 2一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a a2.02.02.52.52.32.32.82.82.72.73.03.03 3钢筋混凝土框架房屋钢筋混凝土框架房屋a a3.03.04.04.03.53.54.54.54.24.25.05.04 4一般古建筑与古迹一般古建筑与古迹b b0.10.10.30.30.20.20.40.40.30.30.50.55 5水工隧道水工隧道c c7 715156 6交通隧道交通隧道c c101020207 7矿山巷道矿山巷道c c151530308 8水电站及发电厂中心控制
7、室设备水电站及发电厂中心控制室设备0.50.59 9新浇大体积混凝土新浇大体积混凝土d d龄期龄期 0 03d3d2.02.03.03.0龄期龄期 3 37d7d3.03.07.07.0龄期龄期 7 728d28d7.07.01212注注1 1:表列频率为主振频率,系指最大振幅所对应波的频率。注:表列频率为主振频率,系指最大振幅所对应波的频率。注2 2:频率范围可根据类似工程或现场实测波形:频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据:硐室爆破选取。选取频率时亦可参考下列数据:硐室爆破20Hz50万t,属于中型矿山。由于岩石是石灰石,f=8-10,属于中硬岩石,炸药单耗
8、q=0.4-0.5kg/m3左右,根据爆破参数计算得炸药单耗q=0.46kg/m3。选取台阶高度H=10m,每次爆破所需总药量Q总=qV次=0.467500=3450kg 第68页/共111页2023/3/1670设计10-解答每次爆破所需总孔数n总=V次/(abH)=7500/(4.03.510)=54个;每次爆破所需总延米数L总=n总L=5411=594m;潜孔钻机所需数量N钻:式中 L班-每班需钻孔米数,m;L班=V天/(abH)L/2=1000/(4.03.510)11/2=39.3m;p1-钻机台班效率,m/(台班);p1=30 m/(台班);e-废孔率,一般为3%-6%,取5%。将
9、数据代入上式,得N钻=1.38台,取2台。第69页/共111页2023/3/1671 根据矿山的规模,选用2m3的单斗挖掘机用于铲装,其生产效率可用下式计算:式中,V挖挖掘机生产率,m3/h;V铲斗容积,m3,取值为2 m3;n挖掘机每小时循环次数,取值为160次;Kc铲斗充满系数,对于岩石取0.5-0.9,取值为0.7;Ks松散系数,1.5。将数据代入上式,计算得V挖=149 m3/h。设计10-解答第70页/共111页2023/3/1672挖掘机的台班效率,按下式计算:式中,VB挖掘机台班实际生产能力,m3/(台班);V挖挖掘机技术生产能力,m3/h;T班工作时间,h,取值为8;班工作时间
10、利用系数,即铲装时间占班工作时间的比例,取值60%。将数据代入上式得,Vb=715.2 m3/(台班).所需挖掘机的数量N挖=V天/2/Vb=1000*1.5/2/715.2=1.05台,取2台。设计10-解答第71页/共111页2023/3/1673设计10-解答选用自卸汽车进行运输,车箱的容积与铲斗的容积比选为5,得车箱的容积为52=10m3,所以,选用载重量为20t的汽车。自卸汽车的需求量可用下式计算:(1)式中 N自卸汽车需求台数,台;Qy露天矿年运输量,t/a,Qy=30万m32.6t/m3=78万t;QB自卸汽车的台班生产能力,t/(台班);NB每日工作班数,NB=2;m矿山工作日
11、总数,d;m=300d;k2自卸汽车不均衡系数,k2=1.1-1.15;取1.1;k3自卸汽车的出车率;取0.75。第72页/共111页QB用下式计算:(2)式在 q自卸汽车载重量,t;20t;T自卸汽车的班工作时间,h;取8h;k1自卸汽车的载重系数,取0.85;自卸汽车的班工作时间利用系数,取0.75t自卸汽车的运输周期,min;该值对汽车需求量影响很大,主要取决于装车时间,行驶时间,卸车时间,等待装车时间;行驶时间取决于运输距离和行车速度。假设运输距离为3km,汽车平均运行速度为30km/h,则t=15-20min,取t=18min。将数据代入公式(1),计算得:QB=340t/(台班)
12、。再将数据代入公式(1),计算得:N=5.6台,取N=6台。设计10-解答第73页/共111页2023/3/1675设计10-解答(2)爆破参数孔径:d=100mm;超深:h=(10-12)d,取10d,得h=1m;孔深:L=H+h=10+1=11m;填塞长度:Lt=(20-30)d,取28d,得Lt=2.8m;装药长度:Lc=L-Lt=11-2.8=8.2m无水的条件下可以采用铵油炸药,装药密度药=0.8/cm3,则每米长炮孔可装药6.28kg;单孔装药量Q=7.85Lc=6.288.2=64.37kg;排距b=W=(25-45)d,取35d,则b=3.5m;采用正三角形布置炮孔,a=mb=
13、1.153.5=4.0m;单位炸药消耗量q=Q/(abH)=0.37kg/m3;第74页/共111页2023/3/1676设计10-解答 (3)起爆网路设计 每个爆区包括54个炮孔,分3排,每排18个炮孔,采用孔内、外毫秒微差斜线起爆(大孔距、小抵抗线),起爆网路如下图所示。采用高精度导爆管雷管起爆。孔内采用400ms延期的导爆管雷管。孔外相邻孔之间统一使用25ms延期雷管连接,连接方法如上图所示。图中每个孔口位置的数字表示地表延期到该孔时所用的时间,单位为ms。第75页/共111页2023/3/1677第76页/共111页2023/3/1678设计10-解答(4)飞石安全距离 按照爆破安全规
14、程的规定,露天深孔爆破时,个别飞散物对人员的最小安全距离为200m。露天爆破个别飞石安全距离可以参考硐室爆破个别飞石的安全距离计算公式:RF=20KFn2W式中 KF安全系数,一般取1.0-1.5;取KF=1.25;n爆破作用指数;该露天爆破是松动爆破,n值应小于1,但由于起爆时采用的是宽孔距、小抵抗线方式,所以n值应适当增大,取n=1;W最小抵抗线,m;W=3.5m。将数据代入公式,计算得:RF=87.5m12m2,岩石坚固性系数f=7-20时,炮孔深度L=1.5-2.2m。本题中S=12.16m2,f=14,所以选择炮孔深度为2.1m是合理的。在已知巷道断面面积和岩石坚固性系数的前提下,可
15、以用下述公式计算出合理的炮孔数目:实际共布置41个炮孔,与计算值接近,所以布置41个是合理的。第85页/共111页2023/3/1687案例3-问题 深圳市某开挖山体原始地貌为丘陵地带,地形变化大,山体开挖部分已露出风化石和表土,下部为微风化花岗岩,节理发育,f=14.爆区周围环境极为复杂,北在交通繁忙的北环大道;南有沥青厂和电厂;东侧为工业园区,距开挖边界仅为15m。从1999年到2009年完成了爆破方量2400万m3,钻孔米数324m,使用炸药近9620t。(1)在露天台阶爆破采用了分区接力和多排毫秒延期起爆网路,有效地降低爆破振动效应;(2)在紧靠建(构)筑物,且高于建(构)筑物山体,采
16、取预留岩墙和立体防护措施有效地防止了爆破飞石和滚石;第86页/共111页2023/3/1688 (3)采用多排毫秒延期挤压爆破和孔口加压砂包减少填塞长度降低了大块率。试问:根据你的工程实践经验,除上述措施外还有哪些方法和技术措施,可有效降低爆破振动效应,防止飞石滚石和确保爆破块度均匀,取得满意的爆破效果。答案提示:从控制爆破规模、单响药量、爆破参数、起爆网路、炮孔填塞及必要的安全防护进行分析。案例3-问题第87页/共111页2023/3/1689案例3-分析为了有效降低爆破振动效应、防止飞石滚石和确保爆破块度均匀,取得满意的爆破效果,还可以采取以下措施:(1)控制爆破规模。在满足生产需要的基础
17、上,尽量缩小每次爆破规模,减小爆破振动。(2)控制最大同段药量。爆破振动的强度与最大同段药量成正比,所以通过采用逐孔起爆,甚至是单孔起爆,可以有效地减少最大同段药量,达到降低爆破振动的目的。(3)优化爆破参数。可能通过减小爆破参数(缩小直径,减小孔网参数),改善爆破效果,避免大块的产生。同时,可以降低同段药量,达到降低爆破振动的目的,并控制飞石的产生。(4)起爆网路。采用逐孔起爆技术或单孔起爆,控制最大同段药量和抛掷方向,控制飞石和爆破振动的强度。第88页/共111页2023/3/1690(5)炮孔填塞。采用大密度物质作为炮孔的填塞物,减小填塞长度,提高装药高度,降低炮孔口部位产生大块的几率。
18、(6)间隔装药。适当地采用间隔装药结构,使炸药在炮孔中分布得更均匀,改善爆破质量,降低大块率,减小爆破振动。(7)工作线的布置方向。通常爆区的抵抗线方向产生的个别飞石最远,所以抵抗线方向应朝向正西,以减少飞石滚石对周围环境和建筑物的影响。(8)安全防护。在开挖区和保护对象之间采用预裂爆破,事先形成预裂缝,从而可以大大降低主爆区爆破时对保护对象的振动影响。案例3-分析第89页/共111页2023/3/1691案例4-问题 中国南部某大型采石场日产成品规格石3.5万m3,月平均爆破石方量80万m3。采区高差180m、面积为40万m2。总爆破方量约1000万m3。爆破生产的石料按块度规格102000
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