硐室爆破

硐室爆破俗称药室爆破。硐室爆破是指利用预先开挖好的药室或巷道作为装药空间来崩落大量岩石的一种控制爆破方法。由于一次用药量和爆破方量较大，故又称之为大爆破，其实质是：硐室爆破集中了大量炸药最大规模的爆破方法，这种方法先于山边开挖一个主导硐进入岩体，再由主硐的末端横向左右开挖，形成垂直于主硐的支硐(横截面是“T”字)，在支硐末端或侧面装入集中的炸药或沿支硐装入一定长度的条形装药，并对部分支硐或主硐用碎石堵塞，炸药通过起爆网络起爆。

在实际工作中，多次使用硐室爆破来加速露天矿基建剥离、开堑修路和堆筑堤坝、开山造田等。一般适用条件为：

(1)地形陡、高差大、修筑运输线路困难或只能达到一定标高时，应在此标高以上采用硐室爆破；

(2)露天采场内的山地地形复杂，穿孔与采掘作业困难的地区，可利用硐室爆破改善地形条件，形成宽阔的工作面，为剥离工作创造良好条件；

(3)露天矿基本建设初期，穿孔机械或动力铲等大型设备尚未到齐，为缩短基本建设时间，可采用硐室爆破；

(4)因生产急需加速剥离，尽快处理局部地段时，可采用硐室爆破。

(5)当地形条件适宜和工期紧迫时，堆筑尾矿坝，形成缓冲垫层，挖掘堑沟，赶修道路以及平整场地等．均可使用硐室爆破；

(6)为扩大采区范围，尽快处理局部地段。使新、老采区尽快合并时，可采用硐室爆破。

采用硐室爆破虽然劳动条件差，爆破振动及破坏影响范围较大，爆破大块率高，且不均匀，局部破碎也较严重，单位炸药消耗量偏高。但是采用硐室爆破优点较多，如工期短，爆破量大，施工机械设备简单，受地形和气候条件的影响较小。 硐室爆破抛掷作用的基本原理

硐室爆破的抛掷方向与药包位置、地形、地质条件、起爆顺序和爆破参数等有关。硐室抛掷爆破（定向爆破）与其它爆破的区别就在于“定向”。所谓定向，包含两个方面的内容：一是指爆破下的一定量的岩土能较严格地沿着某预定的方向抛掷出去；二是指抛出去的这部分岩土能较集中地落在某预定的范围之内，并堆积成一定的形状，或者说是“定向、定量、

定距”，即，三定爆破。

(1) 控制抛掷方向的基本原理 ① 最小抵抗线原理

由于爆轰波和爆轰气体在岩石中引起的应

力波，在最小抵抗线方向最先传到自由面，并产生破碎效应，使岩石表面在最小抵抗线方向上隆起，形成以最小抵抗线为对称轴的鼓包运动，然后向外抛掷。所以，岩石破碎和抛掷的主导方向

(a)

(b) 图12-1 凹形和凸形临空面时的炮制方向 是最小抵抗线方向，这便是人们常说的硐室爆破 (a)凹形临空面; (b) 凸形临空面 抛掷方向或堆积的基本原理，即最小抵抗线原理。最小抵抗线原理是最基本的和最重要的。应遵循此原理进行爆破设计和施工。根据实际地形、地质条件，正确确定药包位置和最小抵抗线，以达到预期的破坏范围、破碎程度和抛掷堆积的效果。

② 抛掷的导向原理

在实际工程中，往往仅根据最小抵抗线原理，还不能完全达到工程“定向”的要求，因为，每个药包抛掷的主导方向虽然是最小抵抗线方向，但是，就整个爆落的岩土体而言，其抛掷方向的分布还是分散的，抛掷速度的大小也是不均匀的，这样，抛掷堆积的效果就不可能集中。

理论和实践表明，凹形临空面可以使抛掷方向的分布趋于集中。对于凸形临空面，此时的抛掷方向较平顺临空面更加分散。几个药包的情况是这样，单个药包时的情况也是如此。由此可知，定向爆破要获得良好的抛掷效果，除依据最小抵抗线外，还应当尽量利用凹形临空面的地形条件。在实际工程中，定向爆破工程点并不见得都符合这一要求，为此，就可以利用布置辅助药包并先行起爆的方法来改造地形。当辅助药包爆破后，原有临空面的形状得以改变，使新形成的临空面趋近于凹形临空面，然后再起爆主药包，其抛掷方向的分布就较未改造地形前有了明显地改善，因而，可以获得了较好的抛掷效果。凹形临空面的这一作用就称为抛掷的导向原理。

③ 逸出方向控制原理

理论和实际表明，为保证抛掷方向控制的准确性，既要使被抛出的一定量的岩土能严格

地控制其朝着预定的方向抛掷，又不致向其他方向抛掷，还必须控制药包的相对抵抗线和不逸出半径的数值。这一原理就称为逸出方向的控制原理。

药包的相对最小抵抗线就是在斜坡或台阶地形条件下，药包的最小抵抗线w与由药包中心铅垂线向上至地表的高度（H）之比。若

/w1，那么，抛掷方向肯定也要向上方逸出，H/发生“冲天”现象，抛掷定向的效果就会变差。因此，为防止这种现象的出现，药包相对最小抵抗线的数值不能过大。另一方面相对最小抵抗线不能过小，虽然对抛掷方向的准确性无甚影响，但可能因上部的滑塌量过多而影响到抛掷量，或因药包

爆破的破坏作用达不到其在铅垂线上的地表高度而形成“倒坡”，给施工带来一定威胁。一般认为，定向爆破时药包相对最小抵抗线较佳的数值范围是：

W O H/ 图12-2 药包的相对最小抵抗线 w0.6~0.8 (12-1) H/如果地形坡度较陡，岩土的爆破性能又较好，药包相对最小抵抗线的下限还可以取得再小些，如在或甚至在以下。在缓坡地形条件下（30），药包相对最小抵抗线的数值通常大于，此时，为了保证抛掷爆破效果，一般首先改造地形，如布置辅助药包等，使主药包的相对最小抵抗线符合逸出方向的控制要求。特殊情况下，也不要使其大于，否则，抛掷定向的效果很难保证。

在实际工程中，有时会遇到山体较薄，或在药包的背面、侧面等处有较深的冲沟等，这时，如果药包布置不慎，爆破后就可能从这些预定以外的方向抛出部分岩土或冲出部分爆轰气体产物，以致使爆破效果受到严重影响。在这些情况下，为了保证抛掷方向的准确性，就必须控制药包至这些方向的距离。一般认为，药包爆破不致发生侧向或背向逸出现象的最短距离，即不逸出半径为：

Rm1.35R1.35w1n2 (12-2)

式中 Rm—药包的不逸出半径，m； w—药包的最小抵抗线，m；

图12-3 药包的不逸出半径 n—药包的爆破作用指数；

R—斜坡地形时药包的下破裂半径，m。

④ 多向爆破作用原理

在多自由面山头爆破时，可以通过调整最小抵抗线方向和大小来控制抛掷方向。当两侧的最小抵抗线相等，即wNwS时，南(S)、北(N)两侧等量等距抛掷。当爆破工程要求一侧松动、一侧抛掷、或者一侧松动、一侧加强松动时，如果采用单药包或单列药包时，必须使药包两侧的最小抵抗线不相等，即松动一侧(S)的最小抵抗线wS应大于抛掷一侧(N)的最小抵抗线wN，药包两侧最小抵抗线的关系为：

wSfnN (12-3) 3wNfnSN侧加强抛掷，S侧加强松动时：

wN13wS (12-4) wS3fnNN侧加强抛掷，S侧岩石不破碎时：

wS1.3wN1w2 (12-5) N式中 wS—松动(或加强松动)一侧(S侧)的最小抵抗线，m； wN—抛掷(或加强抛掷)一侧(N侧)的最小抵抗线，m； fns、fnN—相应两侧的爆破作用指数的函数。

⑤ 群药包共同作用原理

同时起爆两个以上相邻且能对它们之间的岩土体产生共同作用的药包，称为群药包。等量对称药包间的土岩爆破时一般不产生侧向抛散，只能

C 沿着两药包抵抗线的方向抛出，并堆积成条带状。非等量对称的群药包之间的土岩爆破时会产生一定的侧向抛散，但其绝大部分的运动状况是沿着几个药包联合作用所决定的抛掷方向。根据这种现象，按照“定向中

W D R /A R B

B/ R1

图12-4 抛体、坍塌体、爆落体 R1-压碎圈；R-下破裂半径； 心”的原理布置等量对称药包或其他群药包，将大部分岩土抛到一定方向和预定地点，这种布置定向药包的设计方法，称为群药包共同作用原理。

重力作用：在陡峭而狭窄的山谷，进行定向爆破可以不用抛掷，而是布置松动药包将山谷上部岩石炸开，靠重力作用使松动后的土岩滚落到山沟里，形成堆石体。这种利用当地有利地形的设计方法称为崩塌爆破。 (2) 抛体堆积的基本原理

① 抛体、坍塌体及爆落体的基本概念

如图12-1所示，在斜坡地形条件下，当n1时，AOD范围内的岩石爆破后可被抛出形成爆破漏斗，该范围内的岩土体称为抛体，在爆破和重力作用下而破碎、坍塌，称为坍塌体，

ABB′C范围内的岩土体，统称为爆落体。

② 抛体堆积的基本原理 1) 抛体的质心运动规律

抛体的质心运动规律遵循质心系运动的基本原理，如果忽略空气阻力的影响，则可以认为抛体质心基本上沿弹道轨迹运行，如图12-2所示。质心运动规律的基本方程为：

vgSsin2(1tgH)S2

-6

(1)

式中 v—抛体初始速度，m/s；

g—重力加速度，g9.8m/s2；

一抛角，°；

H—抛体起、落点间的高差，m；

S一抛体起、落点间的水平距离，m。

从上式可以看出：抛掷距离S主要与抛体初始速度、抛角等因素有关。具体条件下，合理布设药包可以获得较理想的抛角；合理选取有关的爆破参数可获得适宜的抛速；采用不同的布药方案、装药结构及起爆顺序等，都能

R R/ W 图12-3 斜坡地形单层单排药包的抛掷堆积体 调节抛速、抛角以取得较好的爆破效果。

R1  H 2) 单个抛体堆积近似三角形分布：平坦地形单个抛掷药包爆破后，爆破漏斗外堆积的断面形状近似呈三角形分布，其它的各个尺寸与药包参数有关。斜坡地形单个抛体的堆积断

S 面形状也近似呈三角形，如图14-3。

图12-2 抛体质心运动轨迹—抛角 3) 堆积体与抛体的体积相平衡：抛体被

抛出爆破漏斗，经松散、堆积，即成堆积体。因堆积体来自抛体，所以，二者的体积应平衡。据此可以计算堆积体的体积、堆积体尺寸及抛掷率。 硐室爆破设计原则及设计内容

硐室爆破设计可分为方案设计和施工设计两个步骤。方案设计是论证采用硐室爆破的技术可行性、经济合理性及安全可靠性，拟定爆破方案，选择爆破参数，确定工程量及主要技术经济指标；施工设计是根据已批准的方案设计及审批意见，完善爆破方案，调整爆破参数，确定准确的药包位置，计算各项工程量和绘制巷道药室掘进、装药、堵塞及起爆网路等施工图，并进行安全计算，制定安全措施等。

12.2.1 设计原则及要求

(1) 应根据上级机关批准的任务书和必要的勘测资料及图纸进行编制。

(2) 遵循多快好省的原则，贯彻安全生产方针、确定合理的爆破方案和爆破参数，提出可靠的安全技术措施，确保施工和爆区周围的安全，达到质量好、效率高的爆破效果。 (3) 对大型或特殊的爆破工程，作好对爆区内的工程地质和水文地质情况的调查研究，其技术方案和主要参数应通过试验确定。 (4) 硐室爆破设计一般需要以下基础资料：

① 爆区地形图：一般爆区采用比例为1:1000、1:500，当临近边坡或岩性变化大及有特殊要求时，采用比例为 1:200。

② 1:2000或1:5000爆区地形地质图及剖面图，在爆区附近如有地下构筑物(坑道、硐

室、涵洞等)，应补充综合平面图。

③ 1:1000或1:2000爆区最终平面图、剖面图、基建范围图。

(5) 爆区工程地质勘探报告说明书及附图。

12.2.2 爆破方案的选择与设计内容

硐室爆破的设计包括以下部分：药包布置；爆破参数选择及药量计算；施工设计；安全计算和安全措施。

以上几部分的设计成果应综合编写成设计说明书。说明书的内容包括：

(1) 工程概况：包括任务的由来、工程目的、工程进度、规模及预期的效果。 (2) 爆区自然条件及工程地质条件：地形地貌、工程地质、水文地质情况、气候、自然环境及地理位置、交通条件等。

(3) 爆破方案：选择爆破方案的原则，是结合施工工艺对爆破的技术要求和爆区地形地貌等客观条件，合理地确定爆破范围、爆破类型和药包布置方式，并进行多方案优缺点比较，论证所选择方案的合理性。确定爆破范围，即是圈定爆区与爆破标高。爆破类型的选择，主要是指采用的爆破类型(松动、加强松动或抛掷爆破等)符合爆区所处位置的地形条件和爆破技术要求。药包布置方式的选择，是指采用何种方式(如单侧或双侧；单排或多排；单层或分层；等量对称或不等量对称等)的药包布置才能更好的达到设计的预期效果。

(4) 爆破参数选择：各种爆破参数选择的依据，如主要参数的试验结果，对相似条件工程的参数数据等进行论证，以及装药量的计算方法，并列表说明。

(5) 施工设计：包括导硐、药室开挖断面，支撑及排水、防水措施；装药设计包括确定炸药的加工方法、运输、药室炸药的防水、防潮以及装药结构；堵塞设计包括确定堵塞长度及其工程量，说明堵塞方法与要求，以及堵塞材料的来源和劳动力的预算，并分别列表说明。

(6) 起爆网路设计：确定起爆方法和网路形式，计算爆破网路参数和材料消耗量，并附爆破网路设计图表和主要材料消耗表。 (7) 爆堆方量及爆堆分布计算。

(8) 安全计算及安全措施：包括危险范围，爆破对建筑物的影响程度及建筑物采取的安

全措施。如：爆破地震波、空气冲击被、个别飞石和有毒有害气体的危险范围等。

(9) 主要技术经济指标：

①炸药指标：爆破每立方米岩石所需的炸药量；

②经济指标：爆破每立方米岩石的单价或抛掷每立方米岩石的单价； ③劳动生产指标：爆破或抛掷每每立方米岩石所需的人工和机械。 以上主要技术经济指标应列表说明。 (10) 设计说明书的附图：

① 巷道及药室布置平面图； ② 导硐、药室开挖支撑图； ③ 药包布置剖面图； ④ 装药与堵塞设计图； ⑤ 起爆网路设计图；

⑥ 预计爆堆分布图及爆破底板等高线图； ⑦ 爆破警戒范围及警戒点分布图。 (11) 设计说明书的附表：

① 装药量与爆破参数计算成果表； ③ 工程量计算表； ④ 爆破安全距离计算表； ④ 主要材料消耗表； ⑤ 概算。

12.2.3 药包布设原则和方法

药包布设是一项细致、繁琐和复杂的技术工作。要根据实际地形条件和工程要求，多选用几种布置方案，并从中选出合适的方案。几十年来，铁路部门是国内采用药室爆破最多的部门之一，集累了丰富的理论和实践经验。

（1） 药包布设原则

药包布置要保证底板乎整，爆后不留岩坎；在软硬岩层相间的爆区，药包应布置在坚硬岩层中，尤其应当避开断层、破碎带和软弱夹层带布设药室；边坡附近的药包要预留保护

层，单层药包爆破抵抗线w与埋深H之比以～为宜，超过该范围应考虑布设二层以上的药包或多排药包。

（2） 药包布设方法

一般是采用垂直地形剖面法确定各个药包的空间位置及其相互关系。在爆区地形图上按已确定的爆破标高，首先布置主药包，然后布置辅助药包。第一个药包的位置往往要从关键处着手，如从挖深最大的剖面上和靠近边坡的部位开始布置药包。为了使爆破后爆区底板平整，应尽量使同层各药包的压缩圈与同一标高相切，并使同层的每个药室底板布置在相同的标高上。

布药时，先作出垂直于地形等高线的剖面图或垂直于线路的横剖面图(双侧或多向作用的药包应作几个剖面)，在图上选择合适位置，并通过该点(药包中心)确定最小抵抗线，计算各有关参数，并在图上看其是否合适。经几次调整后得出较合理的药包位置，然后依次布置相邻的其它药包。

12.2.4 压碎圈半径及预留边坡保护层

在露天矿和水电工程大爆破中，爆破后边被的稳定性是非常重要的问题。药室布置如果距边坡很近，由于压碎圈的破坏作用，使坡脚破坏而失去稳定，甚至产生大量坍塌、滑坡等危害。因此，预留边坡保护层具有十分重要的意义。 (1) 压碎圈半径

① 集中药包压碎圈半径R1

R10.623(

1

Qe2

-7

)

式中 R1—压缩圈半径，m；

—压缩系数，按表12-1选取； Q—装药量，t； e—装药密度，t/m。

3

表12-1 压缩系数表

岩石坚固性系数 ～2 3～5 ＞6

② 条形药包压碎圈半径R2

被爆介质类型 粘土 坚硬土 松软岩石 中等坚硬岩石 坚硬岩石  250 150 50 20 10 R20.56qe (12-8)

式中 q—单位长度的装药量，t/m。其它符号同前。

(2) 预留边坡保护层的确定

根据我国矿山大爆破实践，当爆区边坡高差较小，无不利地质构造．岩石比较稳定及药量较小时，保护层厚度为（图12-6）：

MR11.7B (12-9)

式中 M—保护层厚度，m；

B—药包宽度之半，m。

2 (3) 药包中心垂直于临空面的破坏半径RP及平行于临空面的破坏半径RL

在土中：RP（～w3W R B M 1 K(0.40.6n3)

(12-10)

图12-4 边坡保护层 RL（～）w3K(0.40.6n3)

(12-11)

在岩石中： RPw3K(0.40.6n3) (12-12)

f RLw3K(0.40.6n3) (12-13)

f3

式中 K—标淮抛掷爆破单位耗药量，kg/m；

f—普氏岩石坚固性系数。 （4）爆破漏斗破裂半径 ① 爆破漏斗下破裂半径R： 斜坡地形爆破漏斗下破裂半径为：

Rw1n2 (12-14)

山头双侧作用药室：

n2 Rw1 (12-15)

2② 斜坡地形爆破漏斗上破裂半径R：

R=w1n2 (12-16) 当斜坡坡度变化较大时有： R(

'=

1

2

-1

w(1n21n2) 27

)

式中 —根据地形坡度和土岩性质而定的破坏系数。

对于土、松石、次坚岩：

 10.04 (12-18)

10对于坚石、整石带：

310.016 (12-19)

10式中 —地形坡面角，若55，则按55代入。

爆破参数的选取

爆破参数的确定，就是根据工程的目的与要求，结合爆区地质、地形条件，合理地选

oo3择爆破参数。一般是在试验、计算和参照同类工程实际爆破参数的基础上进行对比分析确定的。在保证爆破效果的前提下，还要注意爆破安全，节省炸药，降低成本。 12.3.1 单位炸药消耗量K值的选取

K值为标准抛掷爆破的单位炸药消耗量(kg/m3)。确定K值的方法很多，主要有：根据

岩石的可爆性、岩石特征和坚固性系数f值选取K值，参照类似工程大爆破实际选取K值；也有根据岩石容重计算单位炸药消耗量K值，但是用爆破漏斗试验确定K值的较普遍。

(1) 根据岩石的容重计算单位炸药消耗量K值

K0.4 (12-20)

2450(2) 根据爆破漏斗试验确定K值

2KK1 (12-21) 30.40.6n03

式中 K1—初选标准抛掷爆破单位炸药消耗量，kg/m；

n0—爆破漏斗试验后，实测漏斗半径对应下的爆破作用指数。

(3) 松动爆破单位炸药消耗量K′值的计算

K′=（~）K (12-22) K′=

KiHi (12-23) Hi式中 Hi—各岩层厚度，m；

Ki—各岩层的单位炸药消耗量，kg/m。

3

12.3.2 不同炸药品种换算系数e值的计算式

在硐室爆破中，所采用的炸药品种较多且其爆力和温度高于或低于标准炸药的爆力和猛度，在实际中应采用下式进行换算： e e320 (12-24) x12 (12-25) y e128010 (12-26) 2xy式中 x、y—所用炸药的爆力和猛度值。 12.3.3 爆破作用指数n值的选取

爆破作用指数n值的大小，关系到爆破的用药量、爆破范围的大小、抛掷方量的多少、抛掷距离的大小和爆破漏斗的可见深度等，所以它是抛掷爆破中的主要参数之一。

n值的选取应根据爆区地形、地质条件和爆破工程对爆破范围、岩石堆积范围、形状、

高度及抛掷距离和抛掷率等的要求，因地制宜确定。

(1) 平坦地面抛掷爆破按近似经验公式计算

nE0.5 (12-27) 55式中 E—抛掷率。

(2) 斜坡地面抛掷爆破n值的计算 ① 根据爆破漏斗可见深度确定n值

P0.39w n (12-28) 0.27式中 P—斜坡地形、单层药包爆破漏斗可见深度，m； w—最小抵抗线， m。

② 按自然地面坡度变化的抛坍系数f()确定n值 n(E0.51)3f() (12-29) 0.55 当0~30时， f()1 当31~90时，f()③ n值还可按下列原则选取

2700。

；

26当地面坡度为20°~30°时，n值取~；当地面坡度为30°~ 45°时，n值取~；当地面坡度为45°~70°时，n值取～；当多面临空或陡壁崩塌爆破时，一般n值应选~。

(3) 定向爆破n值的选择

辅助药包的n值选为~；主药包的n值选为~；后排药包的n值比前排药包的n值应大一级（以~为一级）。 12.3.4 药包间距计算

根据药包布置方式，药包间距可分排间距、列间距、层间距。确定间距的原则，主要是从药包间共同作用效果来考虑。合理的药包间距，不但能保证爆区不留岩坎，而且能充分地利用炸药能量，发挥药包的共同作用。

药包间距的计算，一般以间距系数m表示距离的大小。由于岩石性质、地形、地质条件以及工程要求不同，药室间距系数也不同。

（1）松动爆破药室间距计算

amwcp （12-30） 式中 a—两个相邻药包间距，m；

m—两个相邻药包间距系数，平坦地形的拉槽爆破m=~；斜坡或阶梯地形爆破m=～；

wcp—两个相邻药包的最小抵抗线平均值，wcp邻药包的最小抵抗线。

（2）抛掷爆破与加强松动爆破药包间距计算

对于岩石： awcp(ncp1) (12-31) 式中 ncp—两个相邻药包的爆破作用指数的平均值，ncp相邻药包的爆破作用指数。

对于土壤及松软岩石：aw（3）定向爆破

同排同时起爆时，左右相邻药包间距的水平距离应不超过nw，即

0.5w(n1)a＜nw (12-33) （4）多面临空或陡崖地形的崩塌爆破

a（～）w1n2 (12-34) （5） 斜坡地面的抛掷爆破

3w1w2，其中，w1、w2为两个相2n1n2，其中，n1、n2为两个2(0.40.6n3) (12-32)

坚硬岩石： aw3(0.40.6n3) (12-35)

块石、次坚石、软石： amw (12-36) 斜坡地面同时起爆的上下层药包中心间距：

aw1n2 (12-37)

（6）条形药包间距

awcp或aw (12-38) a0.5(1n)w (12-39) （7）分集药包间距

a0.5w (12-40)

（8）分层药包爆破层间距的计算 ① 集中药包爆破

bmwcp （12-41）

式中 b—上下层药包之间的距离，m；

m—药包的层间系数，根据爆区地质条件、爆破要求确定，一般取m=～； wcp—上下层平均最小抵抗线。 ② 定向爆破

同排同时起爆，上、下层两药包间的中心距离应不超过a0.91n2，即 nwa0.91n2 （12-42） ③ 条形硐室多层爆破的层间距

nwb1n2w （12-43） 12.3.5 wH的比值及不逸出半径计算

（1）wH的比值

w～ （12-44） Hw 崩塌爆破： ～ （12-45）

H 地掷爆破：

式中 H—装药中心至地面的高度，m。

（2）不逸出半径控制

① 对于突出的地形，要求其它方向不发生抛掷现象但允许破坏时，其他方向的地面至药包中心的最短距离w2与定向方向的最小抵抗线w的比值为：

w20.40.6n3 (12-46) w0.65 w21.24w0.40.6n3 (12-47) ② 当药包的两端为冲沟时，药包中心至冲沟表面的最短距离应大于R2

R21.3~1.4w1n2 (12-48) ③ 对于山后深沟或山尖较陡的地形，方向控制距离应比前两种情况大，其数值为

R21.6~1.8w1n2 (12-49)

装药量计算

装药量计算是由爆破类型所决定的。以爆破类型为目的，在已知爆破条件的情况下，求出所需最小装药量，必须满足爆破类型的规范化爆破效果，即边坡及基底破坏小，避免块石飞越安全区域，以及合适的块度与爆堆结构尺寸。因此，装药量计算就显得更为重要。

几十年来，铁道、冶金部门进一步充实了药室爆破的计算理论和爆破实践，使爆破方法和装药量计算进入了成熟阶段。 12.4.1 集中药包的药室爆破装药量

集中药包的药室爆破装药量一般可按下列公式进行计算。 （1）标准抛掷爆破装药量计算

QeKw （12-50） 式中 Q—所需装药量，kg；

e—炸药换算系数；

K—标准抛掷爆破单位炸药消耗量，kg/m。 （2）松动爆破装药量

3

3① 平坦地形或拉槽爆破：

Q0.44eKw3 （12-51）

② 多面临空，陡崖地形：

Q0.125~0.4eKw3 （12-52）

③ 整体剥离爆破：

Q0.41~0.65eKw3 （12-53）

（3）斜坡或台阶地形：

Q0.36eKw （12-54）

（4）抛掷(扬弃)爆破与加强松动爆破装药量计算

3QeKw3(0.40.6n3) （12-55）

（4）加强抛掷(扬弃)爆破装药量计算 ① w25m时

QeKw3(0.40.6n3) （12-56）

② w25m时

QeKw(0.40.6n)333w （12-57） 25（5）多面临空地形爆破装药量计算

QeKw(E)f() （12-58） 式中 E—抛掷率，%；

(E)—抛掷率函数，(E)0.4510 —山坡角度，°；

f()—地形函数或抛掷函数。当0~30°时，f()1时，f()0.12983；

2700；当31°~90°

26。

12.4.2 硐室爆破条形药包装药量计算

（1）条形药包装药量计算

① 条形药包硐室爆破单位长度装药量qt：

QNQ2(0.40.6n3)qtKw2 （12-59）

aNan1式中 N—相当于集中药包个数；

a—药室间距，m。 ② 条形硐室装药量

(0.81.2n3)QqtlKw2l （12-60）

1n式中 l—硐室长度，m。 （2） 条形分集药包

将设计药包和药包长度分段间隔，形成条形分集药包硐室大爆破，以达到可挖性高、安全灵活的装药结构形式。

① 分集药包装药量计算：分集药包的两个子药包装药量按集中药包装药量计算。两个子药包的装药量分配，根据最小抵抗线大小决定。如两个子药包的最小抵抗线相等，则药量平均分配；如两个子药包的最小抵抗线不等，则药量按下式分配

w13Q13Q (12-61) 3w1w23w2Q23Q (12-62) 3w1w2式中 Q—集中药包的装药量，kg；

Q1、Q2—分别为两个子药包的装药量，kg； w1、w2—分别为两个子药包的最小抵抗线，m。

② 条形分集装药间隔长度 间隔长度按下式计算：

lbKs(R1R2) （12-63）

式中 b—地质不连续面的宽度，m；

R1、R2—不连续面左、右两侧爆破压缩区半径，m； Ks—安全系数，Ks=～。

（3）条形分集空腔药包

为了充分利用爆破能量，可以采用空腔爆破。 ① 最大空腔比 44r1 MD21)max(392(1K)106)K(4(39.21064r1K)(q41)Id② 最小空腔比

M(D21(3K1)1961061K392(1K)106)((K1)K)min I式中 —装药密度，kg/m3

；

D—炸药爆速，m/s；

K—炸药等熵指数，K2～3； —气体绝热指数，=； —应力释放系数，＜1； KId—岩石动态断裂韧性，MN/m3/2

;

q—单位长度药量，kg/m；

KI—岩石动三轴强度的增长系数，KI=8～10； —单轴静载岩石抗压强度，。

（4）条形硐室爆破布置成平面药包的装药量计算 ① 条形硐室单位长度装药量qt

qtKn2w2 式中 K—标准抛掷爆破炸药单耗，kg/m3

。

② 抛掷单耗药量qn

（12-64）12-65）

12-66）

（（n2qnNK （12-67）

(0.6ctg)2m式中 N—组成平面药包的条形药室数量； —布药平面与水平面的夹角； m—药室密集系数，m23b； w b—药室间距，bwn。

硐室爆破可见漏斗深度及方量堆积计算

计算爆破方量，首先应在每个药包剖面图上确定爆破漏斗破裂范围，并绘制崩落范围内的等高线图，然后采用剖面法或等高线法进行计算。 12.4.1 可见爆破漏斗深度

抛掷爆破时，在土石方被抛出后，即形成新的地面线，这样新的地面线与原地面线比较即可找出爆破后被抛出去的抛掷面积，两者之间的最大距离称为可见漏斗深度，以P表示。可见漏斗深度对于预测爆破效果、计算爆破方量非常重要。它的大小及计算公式与地形有关，一般根据下述情况分别计算。

(1) 水平地面抛掷爆破

P0.33w(2n1) （12-68） (2) 斜坡地面单层药包抛掷爆破

Pw(0.32n0.28) （12-69）

(3) 斜坡地面多层药包，上层药包先爆，下层延期起爆

P0.2w(4n1) （12-70）

(4) 斜坡地面地抛掷爆破

Pw(0.27n0.39) （12-71）

(5) 斜坡地面多临空面的抛掷爆破

Pw(0.6n0.2) （12-72）

(6) 陡坡地形崩塌爆破

P0.2w(4n0.5) （12-73） 12.4.2 方量堆积计算

（1）土岩方量(爆堆)参数

爆破后土岩的堆积形状、范围和抛掷率，目前主要根据历次爆破实际资料的统计与分析，在不同地形和布药条件下，建立如下经验公式。 ①药包中心处的爆堆高度h

hKhw （12-74） n②堆积最大高度H

HKHw （12-75） n③药包中心至爆堆最大高度处的水平距离l

lKlnw （12-76）

④药包中心至爆堆边缘的水平距离L

LKLnw （12-77）

式中 Kh、KH、Kl、KL—均为经验系数。系数的选取如表12-2、12-3、12-3、12-5。

表12-2 单药包双侧爆破经验系数

n 经验系数 Kh KH Kl 3～4 ～* KL 4～5 *陡坡地形（45°～55°），药包间距小于计算间距时，取大值，反之取小值。

表12-3 双侧缓坡地形多排药包加强松动爆破经验系数

n 经验系数 Kh KH Kl ～ KL

3～4 表12-4 单药包一侧抛掷爆破，一侧松动爆破经验系数

n 经验系数 Kh KH Kl ～ KL

3～4 4～5 表12-5 双侧斜坡地形并列药包经验系数

n 经验系数 KhKH Kl ～ KL 3～4 4～5 （2） 爆破土岩方量计算

根据以上土岩方量(爆堆)参数作出爆破漏斗及爆堆图形，用以下方法计算：

① 剖面面积法计算：用求积仪计算出爆破漏斗面积，记为S1，求出残方所占面积，记 为S2（凡加“'”者表示虚方）。则残留石方的面积S2按下式计算：

'S2''S2' （12-78）

'式中 —面积松散系数，一般为=~。

抛出实方在剖面中占的面积：S3S1S2 （12-79）

''抛出方量的虚面积：S3S3 （12-80）

爆破实方：V11(SiS(i1)SiS(i1))li （12-81） 3in式中 Si、S(i1)—第i个和第i1个剖面的爆破漏斗面积； li—第i个和第i1个剖面的间距。

'爆破虚方：V1V1 （12-82） 式中 —松散系数，一般为=~。

用同样的方法可求出残留虚方V2，残留实方V2。

'''抛出虚方：V3V1V2 （12-83）

'抛出实方：V3V1V2 （12-84）

V3'V3抛掷百分率：E' （12-85）

V1V1 硐室爆破施工设计

12.5.1 导硐布置

在大爆破中，联通地表与药室的井、巷统称为导硐。设计中一般都采用平硐作导硐，只在地形平坦且高差不大时，才采取小井。 (1) 导硐布置的原则

1) 平硐与药室之间一股采用横硐(巷)相连，二者保持垂直。

2) 平硐与横硐不宜过长，以免使作用恶化，影响掘进效率。也方便装药堵塞工作。

3) 为便于施工时出碴和排水，由洞口向里应打成3～5％的上坡。

4) 洞口位置应尽量避免正对建筑物，并应选择在地形较缓、运输方便的地方。

5) 在海拔高、气压低、装药量大的情况下，平硐断面可适当加大，长度应尽量缩短（如长度超过40m时，掘进和装药均应考虑通风问题)。

(2) 导硐断面的确定

导硐的断面尺寸应根据药室的装药量、导硐的长度及施工条件因素确定，以掘进和堵塞工程量小、施工安全方便及工程进度快为原则。药室装药量大，机械凿岩、机械装岩：平硐高~2.4m，宽~2.0m；横巷高~2.4m，宽~1.8m。药室装药量小，人工开挖，推车运输：平硐高~1.8m，宽~1.6m；横巷高~1.6m，宽~1.2m。药室装药量小，人工挖运：硐高~1.7m，宽~1.0m；横巷高~1.5m，宽~1.2 m。

小井长~1.4m，宽~1.2m；或者直径为~1.2m。 12.5.2 药室形状与体积的确定

药室是导硐的尽端为装填炸药而扩大的部分。对药室的要求：能容纳该药室的全部设计药量，药室的所在位置和标高与设计相符，药室本身安全稳定，对于药室内的地下涌水和渗水有可靠的防治措施。

(1) 药室形状：药室形状分集中和条形两种。对集中药室，当装药量较小时，通常开挖成正方形或长方形的形状。当装药量较大时，考虑到药室跨度太大不安全，常开凿成“T”形、“+”字形等形状。

(2) 药室体积： 药室体积可按下式计算： VQQeKV （12-86）

3

式中 VQ—药室容积，m； Q—药室的装药量，t；

e—装药密度，t/m；

3

KV—药室扩大系数。药室不支护和袋装药时，KV=~；药室支护和袋装药时，KV=。

（3）装药、堵塞与起爆网路

1）装药

装药设计主要包括药室防水、防潮处理，起爆药包、装药结构以及装药施工组织等内容。

药室爆破的起爆药包，又称起爆体，通常用木板制成箱状，内装感度较高、威力较大和质量较好的炸药。规模不大的起爆药包在装药的中心处。当药室形状复杂或空隙间隔装药时，可用两个或多个起爆药包，或用导爆索将各药包互相联接。

2） 堵塞

堵塞长度与药室位置、药量大小、起爆次序及导硐状况等因素有关。横巷应完全堵塞；

靠近洞口的药室，平巷的堵塞长度应大于最小抵抗线；平硐内部的药室堵塞长度应不小于所堵塞巷道的最大尺寸(宽度或高度) 的4倍。

3） 起爆网路

由于药室爆破的装药量大，为确保安全、准确、可靠地起爆，起爆网路显得更为重要。 药室爆破多用复式起爆网路，常用一套电力起爆网路或导爆管起爆网路与一套导爆索起爆网路或两套电力起爆网路。在雷管较多的地点，常用两套导爆索起爆网路。