《爆破工程》教学大纲

《爆破工程》教学大纲

课程编号：

课程名称：爆破工程/Blasting Engineering

学时/学分：48/3（其中含综合实验 8 学时）

先修课程：地质学、岩体力学、工程机械

适用专业：采矿工程、矿物资源工程、安全工程、交通土建、岩土工程等

1 课程的性质与任务

爆破工程是采矿工程（资源工程）专业的一门重要的必修专业基础课，又具有专业技术课的特点，是采矿工程专业的主要支撑课之一；并在教学、科研和工程应用中已形成了一个独立的科学领域。

通过爆破工程的各个教学环节，要求学生掌握爆破器材的性能和岩石爆破方法的基本原理，能够正确地选用爆破方法和确定爆破参数，能用理论计算方法和图表设计常规爆破方案，并具有分析和解决爆破技术问题的能力。

为了培养学生的实际操作能力，课程还安排了8个学时的爆破综合实验课。

通过系统学习本课程，学习者可以达到国家公安部“爆破工程技术人员安全作业证”的中级理论考核水平。

2 课程的教学内容、基本要求及学时分配

2.1 教学内容

《爆破工程》课程内容由4个模块构成：

1）第一知识模块—爆破器材部分（18学时）

包括炸药的起爆机理与爆轰理论；炸药、起爆器材、起爆方法；该模块把近年爆破工程的科学研究和技术进展的新工艺、新设备、新成果、新知识融入教学内容，使学生有更扎实的基础和更丰富的知识面，能够准确、安全的选择和使用爆破器材。

该模块由3个单元组成，学习方式为课堂教学和实验教学。

2）第二知识模块—岩石破碎理论部分（10学时）

包括岩石性质与分级；岩石的爆破破坏机理；装药量计算原理。该模块的改革是将各种装药量计算理论和法则统入到能量平衡原理中，并把单位炸药消耗量、最小抵抗线原理、毫秒爆破作用理论归整到岩石破碎理论章节，使学习起来

更系统完整。能够使学习者掌握炸药在不同岩石条件下如何破碎岩石，从而能针对不同岩石条件和目的来选择爆破方案。

该模块由2个单元组成，学习方式为课堂教学和课堂研讨。

3）第三知识模块—爆破工程技术部分（12学时）

该模块包括预裂与光面爆破、井巷掘进、浅孔、中深孔爆破等。重点详细介绍了各类爆破工程技术以及设计、施工和安全技术。旨在让学生在前面章节理论学习的基础上，结合实验教学和实践教学，学习掌握爆破工程设计与施工基本技能。

该模块由4个单元组成，学习方式侧重于综合实验和工程现场实践教学。4）第四知识模块—爆破工程综合实验部分（8学时）

该模块是对全课程的知识点相互连贯的训练。依据课程作业的递进追加，待理论学习完后，学生要将作业连贯起来，把自己设计的几种爆破方案在实验室实现，并把自己制作的爆破网路起爆。如果有拒爆和盲炮，要分析原因或重新设计实验。学生最后要提交实验报告。

该模块学习方式为学生依据自行设计的爆破方案、爆破参数和爆破网路，到开放实验室或虚拟实验平台领取材料，在网上或实验平台进行实际操作和效果验证。

2.2 单元学习要求

2.2.1单元1 绪论（2学时）

本单元教学要求：

1）了解爆破技术的发展历史和在建设中的应用；

2）了解爆破工程的任务和研究对象；

3）理解并掌握炸药、爆炸、爆破安全知识。

本单元知识点：

1）黑火药的发展史

2）诺贝尔在爆破技术发展中的贡献与诺贝尔奖

3）现代爆破技术的标志与进展

重点难点：爆破技术发展的阶段标志成果

教学设计：本章教学学时为2学时。爆破技术在不断发展，要想把握科技进步，就必须时刻关注和学习。因此本章绪论的教学设计以课堂讲授和文献调研为主，

鼓励学生充分利用网络资源调研资料，开拓视野。

评价考核：提交“畅想未来爆破技术”，或“未来爆破、采矿技术展望”，或有关“爆破技术概述”类的论文作业。

2.2.2 教学单元2 炸药爆炸基本理论（8学时）

教学要求：

1）了解炸药发生化学变化的三种基本形式、炸药爆炸的三要素、炸药的分类。了解起爆药、单质炸药、猛炸药、和混合炸药爆炸的基本知识。

2）理解炸药感度和雷管感度的概念。

3）熟练掌握炸药爆速的概念和影响爆速的主要因素，懂得爆速的测定方法；熟练掌握炸药的爆炸功、猛度、殉爆距离的概念及其试验测定方法；炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、极限密度的概念。

知识点：化学爆炸3要素、缓慢分解、燃烧与爆燃、爆炸与爆轰、炸药的氧平衡、爆轰产物、爆炸产物、爆炸压力、爆轰压力、有毒气体、炸药的感度、殉爆距离、热点起爆机理、冲击波、爆轰波和爆速、侧向扩散、极限直径与临界直径、理想爆轰、非理想爆轰、稳定爆轰、不稳定爆轰、管道效应、威力与爆力、猛度、聚能效应。

重点难点：

重点：炸药的爆速和影响爆速的主要因素。炸药的爆炸功、猛度、殉爆距离的概念及其试验测定方法。炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、极限密度的概念。

难点：炸药的起爆、爆轰波、侧向扩散、稀疏波的空间理解。炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、极限密度的概念。

解决方法：利用多媒体教学建立三维动画，增加立体感观。并通过爆速实验测试等建立爆炸数字概念。

教学设计：本单元学时为8学时，主要进行炸药爆炸基本理论的学习，包括冲击波的基本知识、炸药的起爆能形式、起爆机理、炸药的感度及影响因素、炸药的爆轰、爆轰波及稳定传爆、氧平衡、爆炸功、沟槽效应及聚能效应。

教学方式以课堂讲授和学生自学为主。

评价考核：氧平衡计算和炸药配比作业，课堂讨论发言。

2.2.3 教学单元3 工业炸药（2学时）

教学要求：学习起爆药与猛炸药、硝铵类炸药、乳化类炸药。了解硝铵类系列炸药的组成成分及其作用，掌握乳化炸药及抗水性能的机理。

知识点：起爆药、猛炸药、发射药、DDNP、TNT、RDX、AN、铵梯炸药、铵油炸药、浆状炸药、乳化炸药、煤矿许用炸药

重点难点

重点：几类常用工业炸药的性能参数。

难点：对乳化炸药的抗水机理的理解。

解决方法：采用加强讲解解决。

教学设计：工业炸药主要学习起爆药与猛炸药、硝铵类炸药、乳化类炸药。依据硝铵类炸药的发展史，让学生了解硝铵类系列炸药的组成成分及其作用；掌握乳化炸药及抗水性能的机理。

教学方式以课堂讲授和学生自学为主。

评价考核：

1）是否熟悉起爆药与猛炸药的区别；

2）是否了解硝铵类系列炸药的组成成分及其作用

3）是否掌握乳化炸药及抗水性能的机理

考核形式：以概念型问答题形式进行考核。其中课堂考核、作业完成质量占30%，考试成绩占70%

2.2.4 教学单元4 起爆器材与起爆方法（6学时）

教学要求：要求熟练掌握各种起爆方法、适用范围和网路的联接方式，电雷管起爆法及网路设计计算。

知识点：起爆器材、火雷管起爆法、导爆索起爆法、导爆管雷管起爆法、导爆管雷管起爆网路的图示法图例、孔内毫秒微差起爆网路、孔外毫秒微差起爆网路、孔内外毫秒微差起爆网路、最高安全电流、最低准爆电流、成组电雷管的准爆条件。

重点难点：

重点：对各类起爆器材的性能及特征的了解。雷管的分类，毫秒延期雷管，各起爆方法的适用范围和各种爆破网路的连接方法。

难点：电雷管性能参数，电爆网路的计算；导爆管网路的设计与连接。

解决方法：减少课堂教学，增长实验教学时间。在安全和实验室容量许可的

条件下，改为在实验室教学就不是难点了。

教学设计：本教学单元教学组织设计采取课堂教学和实验教学相结合的方式。通过课堂学习掌握起爆器材和起爆方法的基础理论，包括火雷管起爆法；导爆索起爆法；导爆管起爆法；电雷管起爆法及网路设计计算；结合实验教学熟练掌握各种起爆方法、适用范围和网路的联接方式。

评价考核：提交课堂爆破网路设计和设计作业，在第４模块的综合实验中实施验证。

2.2.5 教学单元5 爆破工程地质（2学时）

教学要求：

1）了解岩石可钻性、可爆性分级依据和方法；

2）重点掌握工程地质条件与爆破作用的相互影响；

3）掌握针对不同地质条件选用合理爆破方法和施工技术。

知识点：岩石波阻抗、体积波和表面波、应力波叠加性、应力波反射和透射性、地震波、岩石可钻性分级、岩石可爆性分级

重点难点：

重点：岩石的动力特性及波阻抗、岩石分级方法及意义；工程地质对爆破工程的影响，爆破对地质环境的影响。

难点：岩石中应力波，应力波反射和透射，表面波和地震波，爆炸冲击动荷载对岩石的加载作用。

解决方法：该难点主要为对波的理解和认识，岩石爆破破碎过程主要研究应力应变波在岩石的传播。多看相关书籍，建立波动的空间想象力。在下一章中会进一步理解。

教学设计：

从介绍岩石分级入手，提出岩石可钻性、可爆性分级的意义、依据和方法；以环境保护和工程安全为关注点，讲解工程地质条件与爆破作用的相互影响；进而引出针对不同地质条件选用合理爆破方法和施工技术命题。

教学方式以课堂讲授、学生自学为主和第4部分中的综合实验验证。

评价考核：考核形式以概念型问答题形式进行考核。其中课堂考核、作业完成质量占30%，考试成绩占70%。

2.2.6 教学单元6 岩石爆破理论（8学时）

教学要求：

1）了解岩石爆破理论的几种代表学说；成组药包爆破时岩石破坏的特征；能量平衡原理及装药量计算；单位炸药消耗量，最小抵抗线原理，毫秒爆破作用理论；影响爆破作用的因素分析。

2）熟练运用爆破漏斗、延长装药爆破作用理论分析解释爆破工程实际问题；3）重点掌握装药量计算和单位岩石炸药消耗量、最小抵抗线、毫秒爆破作用

的理论和工程运用。

知识点：

爆生气体膨胀作用理论、爆炸应力波反射拉抻作用理论、爆生气体和应力波综合作用理论、单个药包爆破内部作用、爆破过程中的5种破坏模式、最小抵抗线W、标准抛掷爆破漏斗、延长装药、单排成组药包齐发爆破的特征、多排成组药包齐发爆破的特征、利文斯顿爆破漏斗、鲍氏公式、单位炸药消耗量、最小抵抗线、最小抵抗线原理、毫秒爆破作用理论、毫秒爆破作用机理、自由面在爆破中的作用、波阻抗匹配、不耦合装药、炮孔堵塞的作用、正向起爆与反向起爆。重点难点：

重点：单个药包在岩石中的爆破作用；成组药包爆破时岩石破坏特性；爆破漏斗及装药量计算原理；影响爆破作用的因素分析。

难点：岩石爆破破碎原因的三种学说；单个药包在岩石中的爆破作用；爆破漏斗、爆破作用指数、单位炸药消耗量；装药量计算及原理。

解决方法：结合典型爆破录像，利用多媒体教学建立三维动画，增加立体感观的理解，并配合适量的习题作业。

教学设计：

本单元是本课程的核心理论部分，也是学习难点集中和最需要学生掌握的部分。教学学习应从单个药包在岩石中的破坏作用过程理论为起点，逐步学习单排孔、多排孔成组药包齐发爆破力学分析，理解相似法则、体积法则、利文斯顿爆破漏斗理论的观点；熟练运用爆破漏斗、延长装药爆破作用理论分析解释爆破工程实际问题；重点掌握装药量计算和单位岩石炸药消耗量、最小抵抗线、毫秒爆破作用的理论和工程运用。

教学方式以课堂讲授、作业训练、学生自学为主。

评价考核：

1）是否熟练掌握岩石爆破破碎原因的几种学说；单个药包的爆破作用；成组药包爆破时岩石破坏的特征；爆破漏斗及装药量计算原理；会分析影响爆破作用的因素。

2）是否熟练掌握岩石的波阻抗、偶合装药、不偶合装药、不偶合系数、连续装药、间隔装药、正向起爆、反向起爆等基本概念。

考核形式以概念型问答题形式进行考核。其中课堂讨论、作业完成质量占30%，考试成绩占70%

2.2.7 教学单元7 预裂爆破与光面爆破（2学时）

教学要求：

1）熟练掌握光面爆破、预裂爆破的特点、机理；

2）掌握预裂爆破和光面爆破的一般参数与工艺设计。

知识点：预裂爆破、预裂爆破成缝机理、光面爆破、光面爆破作用机理

重点难点：

重点：光面爆破、预裂爆破的特点、机理和一般参数与工艺。

难点：光面爆破、预裂爆破的作用机理。

解决方法：利用多媒体教学建立三维动画，结合典型爆破录像，增加立体感观的理解。

教学设计：

以单排孔成组药包齐发爆破作用机理入手，演绎预裂爆破的成缝机理；关键要理解预裂爆破的成缝力学条件和工程条件，进而学习光面爆破。要求掌握预裂爆破和光面爆破技术的异同以及施工技术要点。

教学方式以课堂讲授、教学录像和学生自学为主。

评价考核：

1）是否熟练掌握光面爆破、预裂爆破的特点、机理；

2）是否掌握一般参数与工艺设计。考核形式以概念型问答题形式进行考核。其中课堂讨论、作业完成质量占30%，考试成绩占70%

2.2.8 教学单元8 井巷掘进爆破（4学时）

教学要求：

1）了解岩井巷掘进爆破主要施工方法；

2）掌握炮眼布置、爆破参数确定、起爆网路设计和施工要点。

知识点：平巷掘进炮眼分类、倾斜眼掏槽、平行空眼直线掏槽、渐近式螺旋掏槽、隧道分类、隧道施工特点、新奥法、全断面开挖方法、台阶法、分部开挖法

重点难点：

重点：井巷爆破炮眼的种类和作用；

难点：炮眼布置的原则；

解决方法：利用实验室井巷掘进模拟平台，配合多媒体教学录像，完成相关设计作业，并通过实验平台实施验证。

教学设计：主要讲述平巷掘井的掏槽眼、辅助眼、轮廓眼的作用和布置，进而推进理解竖井、斜井的掘进工艺。以大断面隧道、硐室为例，扩展学习分部开挖法的各种工艺和适应条件。

教学方式以课堂讲授、观看录像、井巷设计作业及模拟实验为主。

评价考核：考核方式以理论设计和实验验证的形式，要求学生完成相关设计作业，并通过实验平台实施验证。

2.2.9 教学单元9 一般岩土爆破（4学时）

教学要求：

1）重点掌握露天深孔台阶爆破、地下采场深孔爆破、挤压爆破和宽孔距小抵抗线毫秒爆破技术；

2）理解爆破技术台阶要素和布孔方式并掌握其原理。

知识点：深孔与浅眼、底盘抵抗线、超深、降低大块产出率和根底率措施、挤压爆破、炸药混装车

重点难点：

重点：台阶爆破、底盘抵抗线、扇形炮孔、炮孔密集系数、挤压爆破

难点：台阶爆破参数选择

解决方法：完成相关设计作业，并在实验平台上进行实训操作和验证。

教学设计：

该单元主要介绍的是常规矿山爆破生产技术，系统学习是先露天，后地下。为便于学生理解和建立空间概念，先主讲中深孔台阶爆破，进而推广到挤压爆破；井下中深孔爆破以扇形炮孔布置为主。浅孔爆破等技术简讲。

教学方式以课堂讲授、观看录像、课程设计和实验验证为主。

评价考核：考核目标为是否掌握土岩爆破技术，考核方式以理论设计和实验验证的形式，要求学生完成相关设计作业，并通过实验平台实施验证。

2.2.10 教学单元10爆破危害控制与安全（2学时）

教学要求：

（1）掌握爆破地震强度和安全距离的计算；爆炸冲击波安全的计算；

（2）掌握爆破粉尘产生与预防的技术；

（3）掌握早爆、拒爆事故预防与处理

知识点：爆破地震强度计算、爆破振动安全允许标准、降低爆破地震效应措施、爆破飞石的原因、控制爆破飞石的措施、早爆事故分类、拒爆事故的分类

重点难点：

查资料，制作多媒体和上台讲演，演示和解析爆破事故案例，学生课下工作量较大。

教学设计：

该单元涵盖内容太多，很多学校将其列为一选修课，教师课堂讲授概述引导学生查资料做ＰＰＴ上台讲课，分别通过对各类爆破安全事故案例分析，演示爆破危害对环境的影响。任课教师对学生的报告进行深度评析，归纳和解释爆破危害的发生机理和减小爆破危害的措施。

评价考核：

考核方式以研究报告为主，要求每个学生必须制作10－15分钟的PPT课件，如时间充足就让所有学生上台报告。老师在台下对其多媒体内容、制作水平、演讲水平等打分。没有上台报告的学生也要提交多媒体课件，由老师查阅计分。该成绩作为课程总成绩的10%.

2.2.11 教学单元11 爆破工程综合实验（8学时）

教学要求：本单元主要是通过实验教学使学生加深对爆破工程、采矿工程和工艺理论教学的理解，增进学生对爆破工艺参数选取与设计、爆破网路设计、微差爆破新技术、雷管参数测定的感性认识，启发学生对爆破工程的学习兴趣和探索渴求，提高学生的理论联系实际的能力和创新意识。要求学生掌握：

1）导爆管爆破网路设计与模拟实验；

2）电雷管爆破网路设计与模拟实验。

知识点：

爆破工艺参数选取与设计、爆破网路设计、电雷管参数测定、爆速测定。

重点难点：

重点：实验方案设计、参数选择、实验操作、验证分析

难点：将本课程所学主要知识点、课程作业进行贯穿整合，最后形成实验设计方案、参数确定、模拟实施和起爆验证。设计或实施如有缺陷，就有可能出现网路拒爆、窜段、或盲炮。就必须重新设计、选领爆破器材、重新实验验证。

教学设计：

通过实验教学使学生加深对爆破工程、采矿工程和工艺理论教学的理解，增进学生对爆破工艺参数选取与设计、爆破网路设计、微差爆破新技术、雷管参数测定的感性认识，检查学生的理论联系实际的能力和创新能力。

3 课程改革与特色

1）本门课程开发了启发研讨式教学模式，学生在开课初应就对未来的爆破技术进行科学探索、检索资料、撰写论文；

2）部分课堂教学采用研讨试教学，学生都将对课程的某一学术问题上台演讲；

3）加强实验教学比重，部分课堂教学将授课地点会改在实验室或工地现场上课；

4）建立了多媒体教学课件和网络教学平台；

5）开设了两项综合性实验课；

6）开设了全英文教学课件和部分章节的英文教学录像。

4 推荐教材及参考书

推荐教材：

1）王玉杰，爆破工程，武汉理工大学出版社，2012年6月

2）谭海、曹跃，爆破工程实验指导书，武汉理工大学教材中心，2013

参考书：

1）汪旭光，爆破设计与施工，冶金工业出版社，2012年8月

2）李夕兵，凿岩爆破工程，中南大学出版社，2011年9月

执笔：王玉杰

2014年5月修订