爆破工程之四掘進控制爆破

第四章掘進控制爆破掘進控制爆破是在巖體內(nèi)進行地下工程（隧道、巷道、豎井、斜井和硐室）開挖的基本方法。掘進控制爆破能夠保證在安全條件下，高速度、高質(zhì)量地將巖石按規(guī)定斷面爆破下來。并盡可能不損壞井筒或巷道圍巖。它在巖石堅固性系數(shù)較高的地區(qū)，是一種有效、經(jīng)濟的掘進方法。第一節(jié)巷道掘進爆破的炮孔布置與起爆順序掘進工作面的炮孔分為掏槽孔、輔助孔和周邊孔等。周邊孔又分為頂、底及幫孔，如圖4-1所示。掏槽孔的作用是首先在工作面上將一部分巖石爆破破碎并拋出，形成一槽形空穴，為輔助孔爆破創(chuàng)造第二個自由面，以提高爆破效率。輔助孔位于掏槽孔外圈，其作用是大量崩落巖石和刷大斷面，還可提高周邊孔的爆破效果。輔助孔在布置上應(yīng)充分利用掏槽孔所提供的自由面，最大限度地爆破巖石。周邊孔的作用是控制巷道斷面形狀和方向，使井巷斷面尺寸、形狀和方向符合要求。一、掏槽孔布置1、掏槽孔布置的原則為：掏槽孔一般應(yīng)布置在開挖斷面的中部或中下部；在巖層層理明顯時，炮孔方向應(yīng)盡可能垂直于巖層的層理面；小型斷面的掏槽孔數(shù)一般為4~6個，大型斷面要根據(jù)開挖方式來確定掏槽孔的部位和數(shù)量。為了提高其他炮孔的爆破效果，掏槽孔通常比其他炮孔加深15~20cm，裝藥量增加15％～20%。2、掏槽孔的布置和鉆鑿形式根據(jù)巷道斷面尺寸、巖性和地質(zhì)構(gòu)造等條件，掏槽孔的布置和鉆鑿形式多種多樣，但歸結(jié)起來可分為：傾斜（孔）掏槽垂直（孔）掏槽混合掏槽。（一）傾抖構(gòu)槽傾斜掏槽的特點是掏槽孔與掘進工作面斜交。通常又分為：單向掏槽、楔形拘槽錐形掏槽1、單向掏槽由數(shù)個炮孔向一個方向傾斜組成，可用于頂部掏槽、底部掏槽和傾向掏槽，如圖4—2所示。適用于軟巖或具有層理、節(jié)理、裂隙或軟弱夾層的巖體中。2.楔形掏槽這種掏槽具有兩排以上相對的炮孔，爆破形成后楔形空間，多用于中硬以上均質(zhì)巖石、斷面尺寸大于4m2的巷道掘進中。每對孔孔底距離取為10~20cm，孔口距離則與孔深和傾角大小有關(guān)，多取0.2~0.6m，炮孔傾角（與工作面交角）取600～750。根據(jù)巖體的層理或節(jié)理方向，又可分為垂直楔形和水平楔形，如圖4-3所示。3.錐形掏槽在工作面中部各掏槽孔以相等或近似相等的角度向工作面中心軸線傾斜而構(gòu)成錐形炮孔組。各掏槽炮孔底部不貫通，通常排列成角錐形或圓錐形，前者用于平巷掘進，后者適用于圓形井筒掘進，如圖4-4所示。錐形掏槽炮孔孔底距為10～20cm時，利于爆破破巖和拋出巖塊；傾角取550~700，每對炮孔孔口距離取0.4~1.0m，巖石難爆時取小值。傾斜掏槽的的特點：傾斜掏槽具具有掏槽孔孔數(shù)少、掏掏槽體積大大、易將巖巖石拋出等等優(yōu)點。但但掏出的槽槽腔外大內(nèi)內(nèi)小、掏槽槽孔深度受受巷道斷面面尺寸的限限制，進而而影響每一一次掘進循循環(huán)的進尺尺等缺點，，同時巖石石拋擲距離離遠，不便便于鏟裝。。（二）垂直直掏槽垂直掏槽就就是所有掏掏槽孔都垂垂直于掘進進工作面，，各掏槽孔孔的孔距很很小，且相相互平行，，其中有一一個或幾個個不裝藥的的空孔作為為裝藥孔爆爆破時的輔輔助自由面面，以利于于掏槽孔范范圍內(nèi)的巖巖體破碎。。垂直掏槽一一般又分為為：龜裂掏槽（（縫形掏槽槽）、桶形掏槽（（柱形掏槽槽）、螺旋掏槽等等多種形式式1.龜裂掏掏槽各掏槽孔軸軸線相互平平行且處于于同一平面面內(nèi)，裝藥藥孔與空孔孔間隔布置置，爆破后后掏出一條條不太寬的的裂縫，如如圖4-5（a）所示。掏槽孔數(shù)目目通常為3~7個，，孔距取8~12cm，空孔直徑可可與裝藥孔孔相同，也也可用大直直徑空孔（（φ=50~100mm），，以增強自由由面作用。。龜裂掏槽體體積較小，，因而多被被桶形掏槽槽所取代龜裂掏槽多多適用于中中硬以上巖巖體。2.桶形掏掏槽各掏槽孔相相互平行且且呈對稱布布置，空孔孔位于對稱稱中心，如如圖4-5（b）所示。桶形形掏槽不受巷道斷斷面尺寸的的限制，且且掏槽體積積和寬度較較大，利于于輔助孔爆爆破，是中中硬以上巖巖體中應(yīng)用最多的垂垂直掏槽形形式之一。?？湛字睆娇煽傻扔诨虼蟠笥谘b藥孔孔直徑，采采用大直徑徑空孔時，，能形成較較大的人工工自由面和和補償空間間。圖4-6和圖4-7分別別示出了小小直徑桶形形掏槽和大大直徑桶形形掏槽的不不同布孔形形式與起爆爆順序。實踐表明，，空孔數(shù)目目、直徑和和空孔與裝裝藥炮孔的的最小距離離．對捅形形掏槽效果果有很大影影響。在花花崗巖、片片麻巖等硬硬巖中，隨隨著空孔直直徑增大，，空孔至裝裝藥炮孔間間的距離也也應(yīng)加大，，否則爆破作作用有時能能把相鄰炮炮孔中的炸炸藥“擠實實”，使之之因密度過過高而拒爆爆；反之，，則爆后巖石僅產(chǎn)生生塑性變形形而出現(xiàn)““沖炮”現(xiàn)現(xiàn)象。為此此，空孔應(yīng)應(yīng)打得深些些，并在孔孔底裝入一一個藥卷緊緊隨掏槽孔孔后起爆，，可將巖碴碴推出槽腔腔。3、螺旋旋掏槽與桶形掏掏槽不同同，螺旋旋掏槽中中各裝藥藥炮孔與與空孔距距離為依依次遞增增，如圖圖4-8所示，，空孔至各各裝藥孔孔的距離離依次取取為空孔孔直徑的的1~1.8、、2~3.5、、3~4.5、、4~5.5倍倍。隨著裝藥藥炮孔的的依次起起爆，槽槽腔體積積逐次擴擴大。對對特別難難爆巖石石，可增增加空孔孔以加大大自由面面和補償償空間體體積。為為了在爆爆破后將將巖碴推推出槽腔腔，空孔孔也應(yīng)打打深些，，并在孔孔底裝入入拋碴藥藥包。以上各種種垂直掏掏槽形式式，不以以工作面面而以空空孔作為為主要自自由面。。因此，，其最小小抵抗線線是裝藥藥孔到空空孔的距距離。各掏槽孔孔間相互互平行的的方式，，可利于于均勻破破巖而獲獲取良好好爆破進進尺。應(yīng)當(dāng)強調(diào)調(diào)的是，，空孔的的直徑大大小、數(shù)數(shù)量和位位置，在在垂直掏掏槽形式式中起重重大作用用。垂直掏槽槽與傾斜斜掏槽相相比，具具有鉆孔孔深度不不受巷道道斷面限限制、掏掏槽空間間里外大大小較一一致、爆爆破巖塊塊的塊度度均勻、、爆堆集集中等優(yōu)優(yōu)點。其其缺點是是掏槽孔孔數(shù)量多多，掏槽槽體積小小，且對對鉆孔的的技術(shù)要要求較高高。（三）混混合掏槽槽當(dāng)巖石極極堅硬或或巷道斷斷面積較較大時（（如鐵路路、公路路隧道）），可將將上述傾傾斜掏槽槽和垂直直掏槽進進行相互互組合而而形成混混合掏槽槽，其常常用的布布孔形式式如圖4-9所所示。二、周邊邊孔與輔輔助孔布布置周邊孔通通常布置置在距開開挖斷面面邊緣約約0.2m處，周邊邊孔的底底部要朝朝巷道輪輪廓線方方向傾斜斜。當(dāng)巷道穿穿過堅硬硬巖體時時，孔底底可達到到或稍超超出輪廓廓線位置置；巖體中等等堅固時時，孔底底距輪廓廓線約0.1m；在松軟巖巖體中，，炮孔不不必傾斜斜，孔底底距輪廓廓線的距距離與孔孔口處相相同。周邊孔之之間的距距離約為為0.6~1.0m，拱形巷道道的轉(zhuǎn)角角處，炮炮孔要密密一些，，孔距取取小值。。輔助孔要要根據(jù)設(shè)設(shè)計的炮炮孔數(shù)目目，均勻勻地布置置在掏槽槽孔與周周邊孔之之間；鉆鉆孔方向向則垂直直于巷道道開挖斷斷面。三、底孔孔布置用來形成成巷道底底板輪廓廓的炮孔孔稱為底底孔。底孔爆破破的好壞壞對是否否能按設(shè)設(shè)計要求求形成底底板輪廓廓線影響響很大。。如果底底孔超高高、向下下傾斜角角度不夠夠、裝藥藥不足等等，爆破破后往往往會造成成底板欠欠挖，出出現(xiàn)“底底坎”。。這將給給巖石的的鏟裝、、鋪軌工工作及下下一個掘掘進循環(huán)環(huán)的鉆孔孔工作帶帶來極大大困難。。為避免欠欠挖，消消除底坎坎，要適適當(dāng)減小小底孔的的間距（（根據(jù)巖巖石情況況而定，，一般為為0.5~0.6m），并使鉆孔孔方向朝朝底板下下方有一一定的傾傾斜角度度，在軟軟巖中傾傾角可小小些，在在硬巖中中傾角要要大些，，使炮孔孔底部低低于底板板標(biāo)高高高10~15cm為宜。此此外，為為了克服服巷道爆爆落巖體體的自重重作用，，底孔較較其他周周邊孔要要增加裝裝藥量，，減少堵堵塞長度度（有20cm堵塞長度度即可））。四、掘進進炮孔的的起爆順順序為確保提提高爆破破效果，，掘進炮炮孔必須須有合理理的起爆爆順序，，通常是是掏槽孔孔→輔助助孔→周周邊孔。。每類炮炮孔還可可再分組組按順序序起爆。。合理的起起爆順序序是，應(yīng)應(yīng)使后起起爆炮孔孔充分利利用先期期起爆炮炮孔所形形成的自自由面。。一次起爆爆炮孔數(shù)數(shù)越少或或起爆段段數(shù)越多多，除能能夠充分分利用自自由面外外，還能能減弱震震動、空空氣沖擊擊波的強強度和噪噪聲。掏槽孔間間的起爆爆順序因因掏槽形形式不同同而不同同。龜裂裂掏槽和和桶形掏掏槽的裝裝藥孔可可采用瞬瞬發(fā)雷管管同時起起爆，或或用多段段延期雷雷管起爆爆（圖4-6、、圖4-7）；；螺旋掏掏槽采用用延期雷雷管使裝裝藥孔逐逐一起爆爆（圖4-8））。輔助孔本本身也應(yīng)應(yīng)分段起起爆。首首先，與與掏槽孔孔相鄰的的輔助孔孔先起爆爆，然后后再依次次使其他他輔助孔孔起爆。。就順序序而言，，接下來來的是周周邊孔的的起爆（（平巷、、斜井掘掘進時，，先起爆爆腰孔，，即兩幫幫中部的的孔，然然后是頂頂孔，最最后為底底孔）。。第二節(jié)巷巷道掘進進爆破參參數(shù)的確確定巷道掘進進爆破參參數(shù)包括括：炮孔孔直徑、、炸藥單單耗、孔孔距、孔孔深、炮炮孔數(shù)目目、裝藥藥量、堵堵塞長度度和微差差起爆間間隔時間間等。一、炮孔孔直徑炮孔直徑徑直接影影響鑿巖巖生產(chǎn)率率、炮孔孔數(shù)目、、炸藥單單耗、爆爆破塊度度和巷道道周壁平平整度。。炮孔直直徑及其其相應(yīng)的的裝藥直直徑增大大時，藥藥包爆炸炸能量相相對集中中，爆速速和爆轟轟穩(wěn)定性性有所提提高。但是，過過大的炮炮孔直徑徑將導(dǎo)致致鑿巖速速度顯著著下降，，而且要要減少炮炮孔數(shù)目目，使巖巖石的破破碎質(zhì)量量降低，，巷道周周壁平整整度變差差，從而而降低了了爆破效效果。因此，必必須根據(jù)據(jù)鑿巖設(shè)設(shè)備和工工具、炸炸藥性能能和掘進進具體條條件等加加以綜合合分析，，必要時時可進行行對比試試驗，合合理選定定炮孔直直徑。大大斷面巷巷道（＞＞6rn2）掘進爆破破可采用用38~45mm的藥卷；；小斷面面（＜4rn2＝且?guī)r石堅堅硬時，，應(yīng)使用用高威力力炸藥和和小直徑徑藥卷（（25~32mm）。。通常，炮炮孔直徑徑比裝入入的藥卷卷直徑大大5~10mm為宜。二、炮孔孔深度炮孔深度度是指孔孔底到工工作面的的垂直距距離。在在各爆破破參數(shù)中中居重要要位置。。因為它它不僅影影響每一一個掘進進循環(huán)工工作量、、完成的的時間和和掘進速速度，而而且影響響爆破效效果和材材料消耗耗。炮孔孔深度還還是決定定每班掘掘進循環(huán)環(huán)次數(shù)的的主要因因素。為為了實現(xiàn)現(xiàn)快速掘掘進，應(yīng)應(yīng)力求加加大孔深深。根據(jù)我國國快速掘掘進的經(jīng)經(jīng)驗，采采用深孔孔多循環(huán)環(huán)能使工工時得以以充分利利用，增增加鑿巖巖和裝巖巖的時間間，減少少裝藥、、爆破、、通風(fēng)和和準(zhǔn)備時時間。但但是，在在巷道斷斷面小的的情況下下，隨著著孔深的的增加，，不僅鑿鑿巖速度度降低，，而且爆爆破的夾夾制作用用增大，，不利于于獲取良良好的爆爆破效果果。目前，在在我國所所具備的的掘進技技術(shù)和設(shè)設(shè)備條件件下，孔孔深為1.5~2.5m用得最多多。新型型、高效效鑿巖機機使用鑿鑿巖臺車車時，可可增至3～4m。三、炸藥藥單耗炸藥單耗耗q是一個重重要爆破破參數(shù)。。q值偏小時時，可能能使巷道道斷面達達不到設(shè)設(shè)計要求求；q值偏大時時，不僅僅造成爆爆破器材材浪費，，而且還還會崩壞壞巷道周周壁以外外的原巖巖，降低低圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性，，甚至損損壞支架架和設(shè)備備等。合合理的q值主要取取決于巖巖石性質(zhì)質(zhì)、巷道道斷面、、炮孔直直徑和深深度等因因素。由由于影響響因素多多，迄今今還不能能對q值進行精精確計算算。實際工作作中，q值可按國國家定額額標(biāo)準(zhǔn)或或用經(jīng)驗驗公式計計算確定定。四、裝藥藥量計算算1、按下下式計算算出每一一次循環(huán)環(huán)所需的的總裝藥藥量QQ＝qV=qSLη式中V——每一循環(huán)環(huán)預(yù)定爆爆破巖石石體積，，m3；S——巷道掘進進斷面面面積，m2；L——工作面炮炮孔的平平均深度度，m；η一炮孔利利用率，，η=L/L/=0.8~0.95；；其中L/為循環(huán)進進尺，m。2、每個炮孔孔的裝藥藥量Q0由下式給給出QO=ααLG/h式中QO——單孔裝藥量量，kg；α——裝藥系數(shù)，，掏槽孔取取0.6~0.8，，輔助孔和和周邊孔取取0.5~0.75；h——每個藥卷長長度，m；G——每個藥卷質(zhì)質(zhì)量，kg。五、炮孔數(shù)數(shù)目炮孔數(shù)目直直接影響鑿鑿巖工作量量和爆破效效果。孔數(shù)數(shù)過少，大大塊增多，，巷道周壁壁不平整，，甚至出現(xiàn)現(xiàn)爆不開的的情形?？卓讛?shù)過多，，將使鑿巖巖工作量增增加，單孔孔裝藥量過過小，甚至至產(chǎn)生爆破破的內(nèi)部作作用，惡化化爆破效果果。確定炮孔數(shù)數(shù)目的基本本原則是在在保證爆破破效果的前前提下，盡盡可能減少少炮孔數(shù)目目。通常，，按各炮孔孔平均分配配炸藥量原原則來計算算炮孔數(shù)目目。六、炮孔間間距輔助孔孔距距為400~600mm；周邊孔孔距距一般取600~700mm。對于堅硬巖巖石，周邊邊孔口距巷巷道輪廓線線應(yīng)保持在在150~200mm范圍內(nèi)，而且頂頂、底及幫孔要要向外（向上、、向下及向側(cè)面面）側(cè)傾斜50左右，并使孔底底落在輪廓線外外約100mm處；對較軟巖石石，周邊孔孔口口距輪廓線可達達200~300mm，且邊孔垂直于工工作面。這些數(shù)數(shù)據(jù)并非一成不不變，都要視具具體條件進行合合理調(diào)整。七、堵塞長度堵塞的目的是為為了提高炸藥爆爆炸能量利用率率，從而提高巷巷道掘進的爆破破效率。為此，，除應(yīng)選用合適適的堵塞材料外外，需要有一個個合理的堵塞長長度。巷道掘進進爆破用的堵塞塞物為1：3配配比的粘土與細細砂的混合物（（稱為炮泥）。。合理的堵塞長長度應(yīng)與裝藥長長度或炮孔直徑徑成一定比例關(guān)關(guān)系，生產(chǎn)中常常取堵塞長度等等于0.35~0.50倍的的裝藥長度。八、微差爆破間間隔時間通過高速攝影所所觀察到的結(jié)果果表明，輔助孔孔相對于掏槽孔孔、輔助孔與輔輔助孔之間、周周邊孔相對于輔輔助孔，它們的的延遲間隔時間間應(yīng)取50~100ms為宜（孔深1.2-5.0m，軟到中硬巖石））；掏槽孔各段之間間的延遲間隔時時間應(yīng)取50ms。對于堅硬巖石，，微差爆破間隔隔時間還可取小小于上述值。實踐證明，采采用上述毫秒秒時間間隔數(shù)數(shù)據(jù)，可取得得良好的爆破破效果。第三節(jié)隧隧道掘進的的基本方法一、全斷面開開挖法按隧道的設(shè)計計斷面一次沿沿掘進方向向向前推進，適適用于巖質(zhì)均均勻、巖石比比較堅硬，并并且隧道斷面面尺寸較?。ǎǜ叨纫圆怀^5米為宜宜）的情況。。使用鑿巖臺臺車鉆孔，一一次爆破循環(huán)環(huán)進尺可達2.5~4m。當(dāng)遇到巖體節(jié)節(jié)理裂隙比較較發(fā)育和斷層層破碎帶時，，使用全斷面面掘進法必須須與支護工序序相間配合進進行，一次爆爆破循環(huán)進尺尺多為1.2~2.0m。二、臺階開挖挖法當(dāng)隧道高度較較高又無大型型鑿巖臺車，，不便于鉆孔孔爆破作業(yè)時時，可將隧命命為上、下兩兩層，施工時時形成臺階狀狀。這種開挖挖法稱為臺階階開挖法或半半斷面開挖法法。當(dāng)上半部斷面超前前下半部斷面施工工時，稱為正臺階階工作面施工法，，如圖4-10（（a）所示。首先開挖上上部斷面1并完成成拱圈襯砌工作，，再按2、3的順順序進行下部開挖挖，然后進行邊墻墻襯砌。上半部開開挖時可使用小型型鑿巖臺車和裝碴碴機。而下部2、、3開挖以后，幾幾同樣可使用裝碴碴機出碴。這種開開挖方法用于不太太松軟的巖層中施施工相當(dāng)安全，并并且效率較高，平平均日進尺可達l0m左右。如果施工中遇到巖巖體比較松軟的地地段，可以改變其上部半半斷面開挖方法，，如圖4-10（（b）所示，首先開挖1，待拱圈襯砌完完成后，再進行核核心2的開挖，然然后按3、4順序序進行下部開挖與與支襯。三、導(dǎo)坑（硐）開開挖法導(dǎo)坑開挖法就是先先在隧道斷面上的的某個局部，以小小斷面超前掘進，，然后再逐步刷大大到設(shè)計斷面。這這種開挖方法多用用于巖層松軟破碎碎、涌水量大的地地帶，或者用在跨跨度很寬的隧道掘掘進中。導(dǎo)坑的位位置、斷面面積應(yīng)應(yīng)滿足通風(fēng)及裝運運巖碴的要求。根據(jù)導(dǎo)坑位置的不不同，可分為中央央下導(dǎo)坑和頂部導(dǎo)導(dǎo)坑（即上導(dǎo)坑））法。下導(dǎo)坑法則又分為為全斷面開挖和半半斷面開挖兩種方方式。（一）中央下導(dǎo)坑坑超前全斷面開挖挖法在隧道掘進過程中中，預(yù)計有大量涌涌水和連續(xù)破碎帶帶的地段，可以考考慮采用超前坑道道全斷面開挖法：：如圖4-11所所示。這種開挖方方法的作用是通過過導(dǎo)坑事先導(dǎo)出巖巖層中的地下水，，并可探測掘進前前方的地質(zhì)情況，，有利于進一步刷刷大斷面時的圍巖巖穩(wěn)定和施工安全全。這一開挖方法又分分為兩種方式：（1)下導(dǎo)坑超前前掘進，待其終止止時，再以全斷面面開挖方法趕上，，即在導(dǎo)坑開挖期期間，后方的全斷斷面開挖須停止，，兩者不能平行作作業(yè)。（2）下導(dǎo)坑超超前掘進和后方方的全斷面開挖挖之間保持一定定的距離，即兩兩者之間采取平平行作業(yè)。實踐證明，方法法（2）有利于于縮短總的掘進進時間，故使用用較多。但應(yīng)特別注意，，如遇到不良巖巖層，產(chǎn)生大斷斷面頂板冒落時時，可能會埋沒沒超前小導(dǎo)坑的的安全出口。為為保證這種方法法的施工安全，，在坑道內(nèi)側(cè)應(yīng)應(yīng)設(shè)有必要的支支護裝置。（二）中央下導(dǎo)導(dǎo)坑超前半斷面面開挖法中央下導(dǎo)坑超前前半斷面開挖法法雖然不如全斷斷面開挖法那樣樣快速，但對于于圍巖構(gòu)造復(fù)雜雜的不良地質(zhì)條條件最為適宜，，而且也不致造造成各施工工序序間的過分干擾擾，如圖4-12所所示。首先開挖挖下導(dǎo)坑1，然然后開挖上半斷斷面2及3，待待拱圈支襯完成成后，再將下部部半斷面4向上上擴大以及按5、6順序開挖挖，并完成邊墻墻的混凝土澆灌灌工作（三）頂部導(dǎo)坑坑開挖法當(dāng)遇到巖層特別別松軟、涌水量量又大或隧道斷斷面跨度又很寬寬，不能用全斷斷面開挖時，可可以采用頂部導(dǎo)導(dǎo)坑開挖法。其開挖順序如圖圖4-13所示示，首先開挖上上部導(dǎo)坑1，再再開挖其周圍部部分2，并及時時完成拱部支襯襯。此后的工作作是開挖邊墻3，接著進行邊邊墻支襯，此時時要預(yù)留臨時引引泳道，最后完完成核心4的開開挖工作。第四節(jié)光光面爆破一、光面爆破的的特點若掘進爆破的周周邊孔與其他炮炮孔的爆破方式式相同，則不可可避免地使開挖挖輪廓線以外的的圍巖遭到破碎，巷巷道輪廓線不整整齊，甚至出現(xiàn)現(xiàn)嚴重的超挖或或欠挖，影響巖巖體穩(wěn)定性。為為此，瑞典從20世紀50年代開始率率先研究一種能能按設(shè)計輪廓線線爆破巖體，使使巷道周壁或開開挖面平整，并并使圍巖不受明明顯破壞的控制制爆破技術(shù)，即即光面爆破。光面爆破的實質(zhì)質(zhì)就是在巷道掘掘進設(shè)計斷面的的輪廓線上布置置加密的周邊孔孔，減小藥包直直徑，減少裝藥藥量，采用低密密度和低爆速的的炸藥，以控制制炸藥爆炸能量量及其作用，降降低爆炸沖擊波波的峰值壓力，，削弱它在巖石石中引起的應(yīng)力力波強度，避免免在炮孔周圍產(chǎn)產(chǎn)生壓碎區(qū)，而而使爆破作用集集中到需要爆落落的一側(cè)巖體上上，減弱對原巖巖體的破壞作用用。這種加密的的周邊孔稱為光光爆孔。當(dāng)相鄰鄰的光爆孔爆破破時，在其連心心線上將形成貫貫通裂隙，巖體體被劈裂．形成成平整的斷裂面面。自1970年以以來，光面爆破破技術(shù)在我國的的礦山、水利、、地下工程中獲獲得了廣泛應(yīng)用用，已成為控制制開挖輪廓線的的主要爆破方法法之一。尤其是是近10年來，，在露天開挖工工程中的應(yīng)用逐逐漸增多，通過過采用預(yù)留保護護層（光爆層））的方法，實現(xiàn)現(xiàn)了路塹高邊坡坡光面爆破。巷道掘進中采用用光面爆破具有有以下優(yōu)點：（1）光面爆破破對圍巖的破壞壞要輕微得多，，根據(jù)聲波探測測表明，采用光光面爆破時，圍圍巖松弛帶的范范圍只是常規(guī)爆爆破方法的1/3一1/2，，從而提高了圍圍巖的穩(wěn)定性，，減少了支護工工作量；（2）光面爆破破可以大大減少少巷道的超欠挖挖量，提高施工工質(zhì)量，加快施施工進度，節(jié)省省大量的混凝土土襯砌澆筑量；；（3））采用用光面面爆破破，圍圍巖的的壁面面平整整，危危石少少，撬撬頂工工作簡簡單，，減輕輕了表表面應(yīng)應(yīng)力集集中現(xiàn)現(xiàn)象，，避免免局部部冒落落，增增進了了圍巖巖的穩(wěn)穩(wěn)定和和施工工安全全，并并為噴噴錨支支護的的使用用創(chuàng)造造了有有利條條件。。光面爆破的優(yōu)優(yōu)點在完整巖巖體中十分明明顯，可以直直觀地感到爆爆破后的開挖挖面光潔平整整，巖體完整整，爆破裂隙隙不發(fā)育，給給人以安全感感。二、光面爆破破的基本原理理（一）應(yīng)力波波疊加作用理理論當(dāng)周邊炮孔同同時起爆后，，以炮孔為中中心的圓柱形形應(yīng)力波很快快從每個炮孔孔向外擴展。。波峰在兩炮炮孔之間相遇遇。在相遇前前，這一區(qū)域域的巖體承受受來自兩炮孔孔的徑向壓力力。波峰切線線方向產(chǎn)生拉拉應(yīng)力。當(dāng)兩兩波相遇后，，則因產(chǎn)生波波的疊加而增增強。在垂直直于兩炮孔之之間連心線上上的拉應(yīng)力也也增大，當(dāng)此此合成拉應(yīng)超超過巖石的極極限抗拉強度度時，在兩炮炮孔中間首先先產(chǎn)生裂隙，，然后沿連心心線向兩個炮炮孔方向發(fā)展展，最后形成成斷裂面。應(yīng)力波疊加理理論要求光爆爆孔同時起爆爆，但實際上上是很難做到到的。由于工工業(yè)雷管的起起爆時間通常常達到幾毫秒秒至幾十毫秒秒，而相鄰炮炮孔間距一般般為幾十厘米米，要使相鄰鄰炮孔產(chǎn)生的的壓應(yīng)力波波波峰壓力在兩兩炮孔連心線線之間相遇是是難以實現(xiàn)的的。假如兩炮炮孔間距為30厘米，應(yīng)應(yīng)力波速度為為3000m/s，則起爆時差為為0.1ms時，應(yīng)力波就就不會在孔間間相碰發(fā)生疊疊加干涉。動動光彈攝影資資料觀察表明明，爆破裂縫縫是從炮孔壁壁首先開始，，再沿連心線線向炮孔中間間發(fā)展（二）爆轟氣氣體準(zhǔn)靜態(tài)壓壓力作用理論論認為爆轟氣體體的準(zhǔn)靜壓力力作用是產(chǎn)生生貫穿裂隙的的主要原因。。光爆炮孔裝裝藥是在不藕藕合條件下爆爆炸，由于空空氣間隙的緩緩沖作用，作作用于炮孔璧璧的沖擊波壓壓力急劇下降降，減小了破破碎區(qū)，只剩剩下幾條徑向向裂縫，在較較長時間內(nèi)，，炮孔處于一一定的準(zhǔn)靜態(tài)態(tài)壓力作用下下。相鄰炮孔孔起爆后，在在準(zhǔn)靜壓力作作用下，在炮炮孔連心線上上各點產(chǎn)生很很大的切向拉拉應(yīng)力，而在在連心線與炮炮孔壁相交處處產(chǎn)生應(yīng)力集集中程度很高高的拉應(yīng)力。。當(dāng)炮孔間距距適合時，在在炮孔壁上應(yīng)應(yīng)力集中處將將首先出現(xiàn)拉拉伸裂隙，然然后在爆轟氣氣體的作用下下，裂隙沿連連心線延伸，，最后形成具具有一定寬度度的貫通裂縫縫。在裂縫形形成過程中，，爆轟氣體產(chǎn)產(chǎn)生的高壓準(zhǔn)準(zhǔn)靜態(tài)作用是是裂縫貫通的的主要動力。。（三））應(yīng)力力波與與爆轟轟氣體體共同同作用用理論論該理論論認為為，炮炮孔裝裝藥爆爆炸后后，應(yīng)應(yīng)力波波的主主要作作用是是在炮炮孔周周圍產(chǎn)產(chǎn)生分分布較較密的的徑向向微裂裂隙。。爆轟轟氣體體準(zhǔn)靜靜壓力力作用用于含含有隨隨機微微裂隙隙的炮炮孔壁壁上，，炮孔孔間形形成準(zhǔn)準(zhǔn)靜應(yīng)應(yīng)力場場，使使徑向向微裂裂隙進進一步步發(fā)展展而貫貫通。。三、光光面爆爆破主主要爆爆破參參數(shù)的的確定定巷道掘進光面爆破破主要針對斷面周周邊一層巖體的爆爆破，要求在爆落落巖體的同時，應(yīng)應(yīng)形成光滑、平整整的邊界，因而其其爆破參數(shù)的設(shè)計計計算與輔助孔、、掏槽孔爆破存在在一定的差別。主主要爆破參數(shù)有：：最小抵抗線、炮炮孔密集系數(shù)、不不耗合系數(shù)、線裝裝藥密度、孔距和和起爆時差等。（一）最小抵抗線線與炮孔密集系數(shù)數(shù)進行光面爆破設(shè)計計時，一般都要引引用光爆層這一概概念。光爆層是指指周邊炮孔與最外外層主爆孔之間的的一圈巖石層。光光爆層的厚度就是是周邊孔（光爆孔孔）的最小抵抗線線。光爆層厚度w與周邊孔的間距a有著密切的關(guān)系，，可用兩者的比值值K＝a/W來表示，K稱為周邊孔（光爆爆孔）的密集系數(shù)數(shù)。密集系數(shù)過大大，爆破后可能在在光爆孔間留下巖巖埂，造成欠挖，，達不到光面爆破破效果，反之則可可能出現(xiàn)超挖。由由此可見，密集系系數(shù)是光面爆破的的一個重要參數(shù)。。實踐中多取0.5~0.8，即最小抵抗線大于孔孔距，具有小孔距距、大抵抗線的特特點，尤其在堅硬巖石石中密集系數(shù)皆小小于1。這樣，可可使反射拉伸波從從最小抵抗線方向向折回之前造成貫貫穿裂縫，隔斷反反射拉伸波向圍巖巖傳播的可能，減減少圍巖破壞。光爆層的厚度還與與巷道開挖斷面的的大小有關(guān)，大斷斷面巷道的頂拱垮垮度大，光爆孔所所受到的夾制作用用小，巖體比較容容易崩落，此時，，光爆層厚度可以以大一些。小斷面面巷道的光爆孔受受到的夾制作用大大，其厚度宜小一一些。光爆層的厚度還與與巖石的性質(zhì)和地地質(zhì)構(gòu)造等因素有有關(guān)。堅硬完整的的巖石，光爆層宜宜薄一些；而松軟軟破碎的巖石，光光爆層宜厚一些。。（二）不藕合系數(shù)數(shù)不藕合系數(shù)K'是指炮孔直徑與藥藥包直徑之比（環(huán)環(huán)向空氣間隔裝藥藥時）。光面爆破破采用藥包直徑小小于炮孔直徑的方方法，因而不藕合合系數(shù)K'＞1。隨著不藕合系數(shù)K'值的增大，爆炸沖沖擊作用減弱，而而爆炸氣體準(zhǔn)靜態(tài)態(tài)壓力的作用時間間得到延長，作用在在炮孔壁巖石上的的應(yīng)力值下降。不不藕合系數(shù)K‘的取值一般介于1.5~3.0之之間，此時可使炮炮孔壁巖石上受到到的沖擊壓力（或或產(chǎn)生的應(yīng)力）不不大于巖石的極限限抗壓強度，避免免壓碎圈的形成，，從而留下半炮孔孔痕跡；同時，在在炮孔連心線上產(chǎn)產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力力大于巖石的抗拉拉強度，產(chǎn)生定向向裂隙。在光面爆爆破中，采用最多多的是不禍合系數(shù)數(shù)K'=2.5。光面爆破炮孔的裝裝藥結(jié)構(gòu)根據(jù)不藕合系數(shù)的的大小和所選用藥藥卷的直徑，光面面爆破炮孔的裝藥藥結(jié)構(gòu)通常有兩種種形式：環(huán)向空氣間隔連續(xù)續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)和軸向向空氣間隔裝藥結(jié)結(jié)構(gòu)，如圖4-14所示。（三）線裝藥密度度線裝藥密度是指單單位長度炮孔內(nèi)的的裝藥量，又稱裝裝藥集中度，可用用下式計算（4-5）式中Δ——炸藥密度，kg/m3；d1——藥卷直徑，m；q0——線裝藥密度，kg/m。在采用環(huán)向不藕合合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)時時，因為K'=d2/d1，這里d2為炮孔直徑