第六章預裂爆破及光面爆破

貴州大學礦業(yè)學院爆破工程2/3/20231第六章預裂爆破與光面爆破主要內容第六章預裂爆破與光面爆破

6.1預裂爆破

6.2光面爆破6.3光面爆破與預裂爆破應用條件（略）6.4預裂、光面爆破工程應用（略）6.5定向斷裂爆破新技術簡介：6.6工程實例

2/3/20232第六章預裂爆破與光面爆破第一節(jié)預裂爆破

（presplittingpreshearing）預裂爆破沿開挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之前起爆，從而在爆區(qū)與保留區(qū)之間形成預裂縫，以減弱主爆區(qū)爆破時對保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破技術，稱為預裂爆破。爆破開采或開挖都是在有限的范圍內需要解決兩個同等重要的問題：①用最有效的方法將既定范圍內的巖石進行適度破碎，必要時，再將破碎后的巖石進行拋擲，以達到一定的工程目的；②降低爆破對爆破范圍以外巖石的破壞（損傷），最大限度地保持巖石原有的強度和穩(wěn)定性，以利于爆破后圍巖的長期穩(wěn)定。同時，也包括降低爆破地震效應對環(huán)境的影響等。錄像欣賞2/3/20233第六章預裂爆破與光面爆破預裂爆破成縫的力學條件

①單個炮孔裝藥爆炸產生的徑向壓力應小于巖石的動態(tài)極限動態(tài)抗壓強度，使孔壁不發(fā)生粉碎性破壞，即：②單個炮孔裝藥爆炸產生的切向伴生拉應力應小于巖石的動態(tài)極限抗拉強度，使孔壁不產生不定向裂隙，即：③相鄰炮孔在其炮孔連心線上產生的合成拉應力應大于巖石的動態(tài)極限抗拉強度，使相鄰炮孔在其連心線上產生定向裂縫，即：2/3/20234第六章預裂爆破與光面爆破預裂爆破成縫機理

AB2）相鄰炮孔連心線上應力加強CD1）不耦合裝藥3）相鄰炮孔互為導向空孔4）同時起爆預裂孔2/3/20235第六章預裂爆破與光面爆破預裂爆破裝藥量的確定

三種方法：理論計算法，經驗公式計算法和經驗數值法。經驗公式計算法地下隧道及巷道開挖：取1.5~4；露天爆破及大型硐庫中的深孔爆破：取2~4。不耦合系數建議用于地下隧道爆破

用于深孔爆破裝藥量的計算式中，q`為炮孔線裝藥密度，kg/m；為巖石極限抗壓強度，MPa；a為炮孔間距，m。2/3/20236第六章預裂爆破與光面爆破預裂爆破施工

鉆孔裝藥結構堵塞ABC當預裂孔與主爆區(qū)炮孔一起爆破時：預裂孔應在主爆孔爆破前引爆，其時間差應不小于75~110ms。2/3/20237第六章預裂爆破與光面爆破2/3/20238第六章預裂爆破與光面爆破第二節(jié)光面爆破（Smoothblasting）光面爆破沿開挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之后起爆，以形成平整輪廓面的爆破作業(yè)，稱為光面爆破。錄像欣賞2/3/20239第六章預裂爆破與光面爆破預裂爆破與光面爆破的差異區(qū)分:預裂爆破光面爆破A預裂爆破是在主爆區(qū)爆破之前進行；B光面爆破則在兩個自由面條件下爆破，所受夾制作用小。

A光面爆破則在主爆區(qū)爆破之后進行；B預裂爆破是在一個自由面條件下爆破，所受夾制作用很大.2/3/202310第六章預裂爆破與光面爆破預裂光面爆破后的效果2/3/202311第六章預裂爆破與光面爆破預裂光面爆破后的效果2/3/202312第六章預裂爆破與光面爆破光面爆破的其他相關知識一二三光面爆破作用機理光面爆破施工光面爆破設計2/3/202313第六章預裂爆破與光面爆破第五節(jié)定向斷裂爆破新技術簡介（1）炮孔切槽爆破（2）聚能藥包爆破（3）切縫藥包爆破

炮孔切槽及異形鉆孔方法（a）炮孔切槽

（b）炮孔切割槽

（c）設置導向孔

（d）異形炮孔

1—炮孔壁2—孔內裝藥

風動潛孔刻槽機示意圖1圓形機頭；2

風動馬達；3

金剛石鋸片；4

炮孔2/3/202314第六章預裂爆破與光面爆破定向斷裂爆破新技術簡介（2）（1）炮孔切槽爆破（2）聚能藥包爆破（3）切縫藥包爆破

聚能裝藥及異形藥包方法（a）聚能藥包（b）矩形藥包（c）設置高硬度介質1—炮孔壁2—孔內裝藥3—高硬度介質2/3/202315第六章預裂爆破與光面爆破定向斷裂爆破新技術簡介（3）（1）炮孔切槽爆破（2）聚能藥包爆破（3）切縫藥包爆破切縫藥包方法（a）切縫藥包（b）內切槽裝藥管1—炮孔壁2—切縫管內裝藥3—切縫管2/3/202316第六章預裂爆破與光面爆破光面爆破裝藥結構1、Φ20～25mm藥卷；2、Φ32mm藥卷；3、導爆索；4、徑向空氣間隔；5、空氣間隔；6、孔塞33366622222554(a)(b)(c)2/3/202317第六章預裂爆破與光面爆破主爆區(qū)保留區(qū)爆破參數設計圖2/3/202318第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破路塹底寬40m，中心最大挖深59m，總挖方量為60萬m3，最大的邊坡垂直高度為70m，邊坡設計為1：0.75，每隔20m高度設置一個5m寬的平臺?；鶐r主要為熔結凝灰?guī)r，巖石節(jié)理裂隙上部挖深10～20m范圍較發(fā)育，底部不發(fā)育。工程施工要求：①必須保證邊坡的穩(wěn)定和邊坡的坡率；②保證邊坡的平整度，超欠挖不大于50cm；③靠近邊坡15m范圍內必須采用深孔微差爆破，以減少爆破振動對邊坡保留側基巖的擾動，保證基巖的穩(wěn)定性不受到破壞；④邊坡采用光面爆破；⑤超挖大于50cm的地段要進行砌筑。2/3/202319第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破爆破設計

①光爆孔直徑d=100mm；②鉆孔方向與邊坡設計方向一致，與水平面的夾角為530；③梯段高度H=10m；④鉆孔深度與梯段高度相吻合，孔深L=12.5m；⑤孔間距：對于硬巖a=1.2～1.4m，對于軟巖a=1.0～1.2m，風化嚴重地段不采用光面爆破；⑥最小抵抗線W=1.2a，一般取W=1.2～1.8m，對于硬巖W=1.5～1.8m，對于軟巖W=1.2～1.5m；⑦當主炮孔與光爆孔平行時，底盤抵抗線Wd=W，當主炮孔與光爆孔不平行時，2.5m>Wd>1.2m；⑧線裝藥密度：底部２m長為0.7～0.9kg/m，其他為0.4～0.6kg/m，⑨裝藥結構為不偶合裝藥，不偶合系數3～4⑩微差間隔時間：光爆孔比緩沖孔晚起爆110毫秒。2/3/202320第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破實際操作

（1）測量放樣：用儀器精確地測量出上邊坡線的位置，作好標記，按設計的光爆參數進行布孔，確定鉆孔的位置，用紅油漆作上標記。（2）鉆孔：按設計的炮孔位置和角度進行鉆孔作業(yè)，指派專人負責鉆孔的定位和確定的角度及方向，制作了帶水平和垂直水準的角度測量盤，大大提高了鉆孔的精確度。（3）裝藥：首先綁扎藥卷，本工程使用的炸藥為直徑32cm、長20cm、每卷重175g的乳化炸藥，根據線裝藥密度和裝藥長度，將炸藥綁扎在竹片上，藥卷緊靠導爆索。對于硬巖炮孔底部2m連續(xù)捆綁10卷炸藥，其他地段平均每米捆3卷炸藥；對于軟巖炮孔底部2m連續(xù)捆綁8卷炸藥，其他地段平均每米捆2.5卷炸藥；竹片靠向保留邊坡側。2/3/202321第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破實際操作（4）堵塞：光面爆破孔口留有1.5米左右為堵塞段，堵塞時先用木棍將塑料袋或紙團送入孔內至裝藥處，這樣可以防止回填物下落至炮孔底部，影響光爆效果，然后再用鉆孔粉渣回填。（5）起爆：主炮孔和緩沖孔采用非電毫秒雷管組成微差復式起爆網路，逐排依次起爆，排與排之間用6段毫秒雷管串聯(lián)，其微差間隔時間為150毫秒；用導爆索將所有的光爆孔聯(lián)結在一起同時起爆，光爆孔與其前排的緩沖孔之間用5段毫秒雷管串聯(lián)，其微差間隔時間為110毫秒。2/3/202322第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破爆破規(guī)模為了保證安全，每次爆破總裝藥量不超過4噸，即每次爆破不超過150個炮孔，一般為光爆孔40～60個、緩沖孔30～50個、主炮孔3～4排20～40個。整個工程共進行光面爆破20多次，光爆總面積17000m2

2/3/202323第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破爆破效果：①沿炮孔連線方向切開，孔口破壞較小，大部分炮孔保留側巖石完好。②準爆率100%。③半孔保留率：硬巖90%，軟巖80%。工程造價：光爆段光面爆破是正常深孔爆破造價的三倍多，風槍小爆破刷坡段造價比正常深孔爆破多近一倍。采用光爆技術可以大大地減少刷坡工作量，以爆破邊坡1000m2來比較，光爆段：本工點光爆孔采用進口全液壓鉆機鉆孔，每臺班(8h)鉆孔250m，爆破邊坡1000m2需鉆13m深的光爆孔80～85個，需4個臺班，若一天工作兩個臺班，則需兩天半（包括爆破時間）就可完成鉆爆作業(yè)。風槍小爆破刷坡段：按10人、兩臺風槍完成1000m2的刷坡任務（包括鉆孔、爆破、清碴）至少需要20天（每天工作10h）。2/3/202324第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破

柳石路擴建改造工程是廣西壯族自治區(qū)交通廳和柳州市重點建設工程。雞山石方工程位于柳石路K1+585～K1+772段，全長187m，邊坡開挖高度47.6m，開挖石方13.4萬方，路塹邊坡5000m2以上。巖石為白云質灰?guī)r，地形起伏變化大，坡度較陡，地質條件差.雞山石方周圍環(huán)境極其復雜，開挖爆破區(qū)右側柳州端30米處有蓮花加油站，石龍端50m處有柳州市食品罐頭廠廠房和樓房，15m處有一萬伏高壓輸電線，軍用通訊光纜及照明線各一條，平行于爆區(qū)通過。尤其是有柳石路緊貼爆破山腳下通過，來往車流量大，要求爆破不得中斷行車。2/3/202325第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破雞山石方光面爆破的工程特點（1）周圍環(huán)境復雜，建筑物均位于光爆飛石方向，且均在光爆飛石影響范圍之內，應結合具體情況進行光面爆破參數設計和施工。（2）地形地質條件特殊多變，巖石上下不同，頂部鉆孔困難，且有大小不同溶洞及夾層不規(guī)律分布在邊坡的坡面上，不僅影響鉆孔精度，而且影響爆破安全。（3）鉆孔要求精度高，要保證鉆孔方向和角度，以保證光面爆破質量和避免因鉆孔誤差造成抵抗線太小，產生飛石，危及周圍建筑安全。（4）邊坡高，隨主體開挖分三個臺階進行光面爆破施工，梯段高度大于15m，屬高梯段光面爆破。2/3/202326第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破

設計原則（1）根據工程特點，雞山石方邊坡決定采用三個臺階進行光面爆破施工，梯段高度H1=17.6m,H2=15m,H3=15m,邊坡坡度為：1:0.2～1:0.25，臺階寬度不小于1.5m，（2）邊坡開挖既要保證邊坡質量，又要保證施工安全，極大限度的提高鉆孔工效。（3）采用預留光爆層和留準光爆層相結合方法進行光面爆破施工，預留光爆層厚度不小于2.0m，準光爆層厚度3.0m，以便試驗控制飛石的光爆參數和光爆方法。（4）采用Φ100型三腳架鉆機鉆孔，頂部孔距1.2m，底層孔距1.0m，要保證鉆孔定位，方向和角度準確性，以保證鉆孔精度，控制光面爆破飛石產生。2/3/202327第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破

2/3/202328第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破光面爆破的參數選定（1）炮孔直徑D光面爆破炮孔孔徑的確定是一項重要的工作，它的選取是否合理，直接關系到光爆施工的效率和成本，是決定光面爆破抵抗線和炮孔間距大小的依據。本工點主要根據現(xiàn)場已配備的鉆機及鉆頭實際情況，取炮孔孔徑D=100～105mm。（2）梯段高度H合理的梯段高度，應視邊坡實際高度和主體石方開挖梯段情況，鉆孔機械的鉆孔能力和鉆孔人員的施工技術水平等綜合考慮。雞山石方工程采用鉆機為QZ－100型三腳架式潛孔鉆機，主體石方梯段≥15m，邊坡高47.6m，確定光面爆破分三個臺階進行，梯段高度分別為：H1=17.6m,H2=15m,H3=15m。2/3/202329第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破光面爆破的參數選定（3）抵抗線W光光面爆破抵抗線是指光爆層巖體的厚度，光面爆破抵抗線的選取直接影響到光面爆破效果和光面爆破的安全。若W光過大，雖然不會產生飛石保證了安全，但爆破后大塊較多不易清除，且底部爆破后易留根坎，影響邊坡爆破質量。若W光太小，不僅不能獲得理想的光爆效果，更主要是光爆所產生的飛石將危及對面的重要建筑和設施的安全。計算公式：W光=K×D式中K——計算系數，一般取K=15～25；本工點從安全角度考慮：取K≥20。D——鉆孔直徑，取D=100mm。根據上式得：W光=2.0m2/3/202330第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破光面爆破的參數選定（4）孔距a炮孔間距是光面爆破中很重要的一個參數，是光面爆破能否成功的關鍵。根據經驗計算法a光=mW光式中：m－炮孔密集系數，取m=0.5～0.8取W光=2.0m，代入上式得：a光=1.0～1.6(m)實際取：上部臺階?。篴=1.2m；底部臺階取：a=1.0m（5）孔深L與超鉆深度h孔深

α——鉆孔角度超鉆深度h：上層取h=1.0m，底層取h=1.5m

2/3/202331第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破（6）光面爆破的線裝藥密度q光和單孔裝藥Q光由下式確定經驗計算法q光=K光×a光×WQ光=q光×L+Q底式中：K光——光面爆破的單位耗藥量（克/m3），預留光爆層時：取K光=75（克/m3）有準光爆層時：取K光=90（克/m3）Q底——光面爆破底部加強裝藥量。預留光爆層時：取Q底=（3～5）q光有準光爆層時：取Q底=（5～8）q光根據經驗實際?。侯A留光爆層時：q光=160～180克/m有準光爆層時：q光=200～220克/m2/3/202332第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破(7)起爆時間光面爆破可以和準光爆層一起起爆，其滯后時間△t=100～150ms為宜。本工地取△t=150ms。2/3/202333第六章預裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復雜環(huán)境特殊地質條件下高梯段深孔光面爆破

光面爆破施工工藝（1)鉆機平臺的修建本工點取平臺寬度為2.0m。(2)邊坡測量放線(3)鉆孔技術鉆孔精度是光面爆破的重要因素，也是復雜環(huán)境下保證光爆安全的關鍵。按“對位準、方向正、角度精”三要點安裝架設鉆機，其措施如下：－－－鉆機對位要準而牢。－－－