光面爆破技術(shù)

光面爆破技術(shù)第一頁，共四十七頁，2022年，8月28日我國自1970年以來，在礦山、水利、地下工程中獲得了廣泛應(yīng)用光面爆破技術(shù)，至今成為控制開挖輪廓線的主要爆破方法之一。特別是光面爆破與錨噴支護(hù)相結(jié)合后，已成為井巷工程中一項(xiàng)重大技術(shù)改進(jìn)。第二頁，共四十七頁，2022年，8月28日圖5—2普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破(b)光面爆破第三頁，共四十七頁，2022年，8月28日云南元磨高速公路隧道光面爆破第四頁，共四十七頁，2022年，8月28日三峽工程建基巖水平光爆第五頁，共四十七頁，2022年，8月28日湖北清江水布埡水電站高邊坡爆破與開挖第六頁，共四十七頁，2022年，8月28日廣西龍灘水電站高邊坡爆破與開挖第七頁，共四十七頁，2022年，8月28日三峽工程臨時船閘爆破與開挖第八頁，共四十七頁，2022年，8月28日圬工砌拱第九頁，共四十七頁，2022年，8月28日光面爆破在隧道掘進(jìn)建設(shè)中的應(yīng)用第十頁，共四十七頁，2022年，8月28日光面爆破在鐵路隧道建設(shè)中的應(yīng)用第十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日光面爆破在公路隧道建設(shè)中的應(yīng)用第十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日對掘進(jìn)巷道來說，爆破順序是掏槽、崩落，最后周邊眼光面爆破。在巷道掘進(jìn)中采用光面爆破具有以下優(yōu)點(diǎn)：第十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日①光爆錨噴施工質(zhì)量好，減少了圍巖的位移、松動和破壞，增加了安全性。唐山地震后，曾對開灤煤礦井下4515m光爆錨噴巷道作了震后檢查，完好率達(dá)95%。第十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日②減少超挖、節(jié)約材料，降低了成本。根據(jù)徐州礦務(wù)局統(tǒng)計(jì)，成本大約降低30%。據(jù)大秦線鐵路施工統(tǒng)計(jì)，在19km隧道掘進(jìn)中，如每循環(huán)超挖10cm，則相當(dāng)于多挖1km相同斷面隧道；全國每年各類巷道進(jìn)尺約5000km，相當(dāng)于多挖250km，浪費(fèi)10多億元。第十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)光面爆破技術(shù)的特點(diǎn)和

基本原理一、光面爆破的特點(diǎn)(1)爆破后成型規(guī)整，符合設(shè)計(jì)輪廓，特別在松軟巖層中更能顯示出光面爆破的作用。光面爆破后通常可在新形成的壁面上殘留清晰可見的半邊孔壁痕跡。第十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日（2）光面爆破可以大大減少巷道的超挖量，提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，節(jié)省大量的混凝土襯砌澆筑量。第十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日（3）光面爆破對圍巖的破壞要輕微得多。根據(jù)聲波探測表明，采用光面爆破時，圍巖松弛帶的范圍只是常規(guī)爆破方法的1/3~1/2，從而提高了圍巖的穩(wěn)定性，減少了支護(hù)工作量；采用光面爆破，圍巖的壁面平整，危石少，撬頂工作簡單，減輕了表面應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免局部冒落，增進(jìn)了圍巖的穩(wěn)定和施工安全，并為噴錨支護(hù)的使用創(chuàng)造了有利條件。第十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日光面爆破的優(yōu)點(diǎn)在完整巖體中十分明顯，可以直觀地感到爆破后的開挖面光潔平整，巖體完整，爆破裂隙不發(fā)育，給人以安全感。但是，在松軟的巖石中，特別是在一些不均質(zhì)的巖體和構(gòu)造發(fā)育的巖體中采用光面爆破在減輕圍巖的破壞，減少超挖以及避免產(chǎn)生冒頂?shù)确矫妫云鸬胶艽笞饔玫谑彭?，共四十七頁?022年，8月28日二、光面爆破的基本原理光面爆破的實(shí)質(zhì)是沿開挖輪廓線布置間距減小的平行炮眼，采用特殊的裝藥結(jié)構(gòu)，在這些光面炮眼中進(jìn)行減少藥量的不耦合裝藥，選擇合理的光爆參數(shù)，然后同時起爆。爆破時，沿這些炮眼的中心聯(lián)接線破裂成平整的光面。第二十頁，共四十七頁，2022年，8月28日比如在巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)斷面的輪廓線上布置加密的周邊孔，減小藥包直徑，減少裝藥量，配套采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，采用低密度和低爆速的炸藥，甚至專用的光面爆破炸藥（小直徑、低猛度、低爆速2000~3000m/s），以控制炸藥爆炸能量及其作用，降低爆炸沖擊波的峰值壓力，削弱它在巖石中引起的應(yīng)力波強(qiáng)度，避免在炮孔周圍產(chǎn)生壓碎區(qū)，而使爆破作用集中到需要爆落的一側(cè)巖體上，減弱對原巖體的破壞作用。第二十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日光面爆破時由于采用不耦合裝藥，藥包爆轟后，炮眼壁上的壓力顯著降低。此時藥包的爆破作用為準(zhǔn)靜壓作用。當(dāng)炮孔壓力值低于巖石動抗壓強(qiáng)度時，在炮眼壁上就不致造成“壓碎”破壞。這樣爆轟波引起的應(yīng)力波和鑿巖時在炮眼壁上造成的應(yīng)力狀態(tài)相似，只能引起少量的徑向細(xì)微裂隙。第二十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日圖5—2光面爆破時炮眼連心線破裂面的形成（a）炮孔裝藥情況；（b）先爆炮孔對相鄰炮孔的影響；（c）光面的形成

鄰孔和空孔的導(dǎo)向作用第二十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日與普通爆破相比，光面爆破的主要優(yōu)點(diǎn)是：巖壁面光滑平整，圍巖穩(wěn)定，其爆破后壁面光滑、平整。目前對光面爆破的質(zhì)量要求尚不統(tǒng)一，一般應(yīng)要求：周邊輪廓尺寸符合設(shè)計(jì)要求，壁面凸凹度不大于200mm；眼痕率：軟巖＞55%，中硬巖石≥65%，堅(jiān)硬巖石≥75%。第二十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)光面爆破的參數(shù)和施工技術(shù)一、光面爆破主要爆破參數(shù)的確定主要爆破參數(shù)有：最小抵抗線、炮孔密集系數(shù)、不耦合系數(shù)、線裝藥密度、孔距和起爆時差等。第二十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日（一）最小抵抗線W光爆層是指周邊炮孔與最外層主爆孔之間的一圈巖石層。（全斷面一次開挖成型和預(yù)留光面層）光面層厚度或周邊眼（光爆孔）到鄰近輔助眼間的距離，是光面眼（光爆孔）起爆時的最小抵抗線，一般它應(yīng)大于或等于光面眼間距。第二十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日如果最小抵抗線過大，光爆層將不能很好地破碎下來，甚至產(chǎn)生大塊或留底根；如果最小抵抗線過小，在反射波作用下，可能導(dǎo)致圍巖破壞，影響光爆效果和圍巖的穩(wěn)定性，甚至產(chǎn)生超挖形成凹凸不平的壁面。第二十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日把光爆層巖石看作類似露天臺階爆破，可以采用以下經(jīng)驗(yàn)公式來確定最小抵抗線W，式中W——光爆層厚度；

qb——炮眼內(nèi)的裝藥量；

S——炮眼間距；

Lb——炮眼長度；

C——爆破系數(shù)，相當(dāng)于炸藥單耗值。第二十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日光爆層的厚度還與巷道開挖斷面的大小有關(guān)，大斷面巷道的頂拱垮度大，光爆孔所受到的夾制作用小，巖體比較容易崩落，此時，光爆層厚度可以大一些。小斷面巷道的光爆孔受到的夾制作用大，其厚度宜小一些。第二十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日光爆層的厚度還與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)。堅(jiān)硬完整的巖石，光爆層宜薄一些；而松軟破碎的巖石，光爆層宜厚一些。第三十頁，共四十七頁，2022年，8月28日（二）炮孔密集系數(shù)光爆層厚度w與周邊孔的間距a有著密切的關(guān)系，可用兩者的比值K＝a/W來表示，K稱為周邊孔（光爆孔）的密集系數(shù)。K值過大時，爆破后可能在光爆孔間留下巖埂，造成欠挖，達(dá)不到光面爆破效果；反之m值過小時，則會在新壁面造成凹坑，可能出現(xiàn)超挖。第三十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日實(shí)踐中多取最小抵抗線大于孔距，具有小孔距、大抵抗線的特點(diǎn)，尤其在堅(jiān)硬巖石中密集系數(shù)皆小于1。這樣，可使反射拉伸波從最小抵抗線方向折回之前造成貫穿裂縫，隔斷反射拉伸波向圍巖傳播的可能，減少圍巖破壞。實(shí)踐表明，當(dāng)m=0.8～l.0時，爆破后的光面效果較好，硬巖中取大值，軟巖中取小值。第三十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日（三）不耦合系數(shù)不耦合系數(shù)K'，是指炮孔直徑與藥包直徑之比（環(huán)向空氣間隔裝藥時）。光面爆破采用藥包直徑小于炮孔直徑的方法，因而不耦合系數(shù)K'＞1。第三十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日不耦合系數(shù)K‘的取值一般介于1.1~3.0之間，采用最多的是不耦合系數(shù)K'=1.5～2.5用得較多。第三十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日圖5—5光面爆破炮孔裝藥結(jié)構(gòu)1—導(dǎo)爆索；2—堵塞段；3—中間裝藥；4—底部增強(qiáng)裝藥第三十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日（四）線裝藥密度線裝藥密度是指單位長度炮孔內(nèi)的裝藥量，又稱裝藥集中度，當(dāng)采用既有環(huán)向不耦合又有軸向空氣間隔的裝藥結(jié)構(gòu)時當(dāng)光爆孔直徑為35~45mm時，一般將線裝藥密度取為0.1~0.3kg/m，其中軟巖為0.07~0.12kg/m，中硬巖為0.1~0.15kg/m，硬巖則為0.15~0.25kg/m。第三十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日Δ——炸藥密度，kg/m3；

d1——藥卷直徑，m；

q0——線裝藥密度，kg/m?！B續(xù)裝藥

第三十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日采用環(huán)向不耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)時，因?yàn)镵'=d2/d1，這里d2為炮孔直徑

第三十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日（五）孔距

光爆孔的間距比主爆孔小，它與炮孔直徑、巖性和裝藥量等參數(shù)有關(guān)?？拙噙^大，難以爆出平整光面；孔距過小會增加鑿巖費(fèi)用。通常，合理的孔距可按炮孔直徑選取第三十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日S=（10~20）d2S——孔距（實(shí)際工程設(shè)計(jì)多用類比法選?。?，m；

d2——炮眼直徑，m。在節(jié)理裂隙比較發(fā)育的巖石中應(yīng)取小值，整體性好的巖石中可取大值。

第四十頁，共四十七頁，2022年，8月28日（六）起爆間隔時間時差越短則壁面平整效果越有保證。圖5—6起爆時間對光面爆破效果的影響（a）不同段秒差延期起爆；（b）齊發(fā)爆破；（c）微差起爆

第四十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日二、光面爆破的施工方法1、起爆順序用光面爆破掘進(jìn)巷道時有兩種方案：一種是全斷面一次掘進(jìn)，多用于掘進(jìn)小斷面巷道。全斷面一次掘進(jìn)方案的炮孔起爆順序?yàn)椋禾筒劭住o助孔→周邊孔（光爆孔），如圖5—9所示。第四十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日圖5—9全斷面巷道光面爆破炮眼排列及起爆順序

第四十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日此時掏槽眼、輔助眼等的參數(shù)按普通爆破來設(shè)計(jì)周邊眼則按光面爆破來設(shè)計(jì)。常用多段毫秒電雷管或塑料導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)順序起爆。掏槽眼間、輔助眼間起爆間隔時間不應(yīng)小于25ms。鄰近周邊眼的一排炮眼的藥量要比其它炮眼的藥量少，以控制圍巖爆震裂隙的發(fā)展。第四十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日另一種是分次掘進(jìn)，預(yù)留光面層，先進(jìn)行中心掏槽眼、輔助眼的爆破，最后進(jìn)行周邊輪廓線的光面爆破。或者先掘進(jìn)超前導(dǎo)硐，采用超前掘進(jìn)小斷面導(dǎo)硐，然后刷大至全斷面，是分次爆破，多用于掘進(jìn)大斷面巷道或硐室。如圖5-10所示。這種方案常用來掘進(jìn)大斷面巷道或硐室。這種預(yù)留光面層法的特點(diǎn)是，在爆破周邊眼之前可根據(jù)爆破超前導(dǎo)硐的情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整或修整輪廓，以達(dá)到較好的光面爆破效果