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。
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。
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。
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。
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，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，0.45kg；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）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。
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。
