光面爆破的技術

1、關于光面爆破技術第1頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四我國自1970年以來，在礦山、水利、地下工程中獲得了廣泛應用光面爆破技術，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相結(jié)合后，已成為井巷工程中一項重大技術改進。第2頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四圖52普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破(b)光面爆破第3頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四云南元磨高速公路隧道光面爆破第4頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四三峽工程建基巖水平光爆第5頁，共50頁，2022年，5月20日，1

2、3點50分，星期四湖北清江水布埡水電站高邊坡爆破與開挖第6頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四廣西龍灘水電站高邊坡爆破與開挖第7頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四三峽工程臨時船閘爆破與開挖第8頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四圬工砌拱第9頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四光面爆破在隧道掘進建設中的應用第10頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四光面爆破在鐵路隧道建設中的應用第11頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四光面爆破在公路隧道建設中的應用第12頁，共50

3、頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四對掘進巷道來說，爆破順序是掏槽、崩落，最后周邊眼光面爆破。在巷道掘進中采用光面爆破具有以下優(yōu)點：第13頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四光爆錨噴施工質(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95%。第14頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四減少超挖、節(jié)約材料，降低了成本。根據(jù)徐州礦務局統(tǒng)計，成本大約降低30%。據(jù)大秦線鐵路施工統(tǒng)計，在19km隧道掘進中，如每循環(huán)超挖10cm，則相當于多挖1km相同斷面隧道；全國每年各類巷

4、道進尺約5000km，相當于多挖250km，浪費10多億元。第15頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四第一節(jié) 光面爆破技術的特點和基本原理一、光面爆破的特點(1)爆破后成型規(guī)整，符合設計輪廓，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?？稍谛滦纬傻谋诿嫔蠚埩羟逦梢姷陌脒吙妆诤圹E。第16頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（2）光面爆破可以大大減少巷道的超挖量，提高施工質(zhì)量，加快施工進度，節(jié)省大量的混凝土襯砌澆筑量。第17頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（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

5、光面爆破時，圍巖松弛帶的范圍只是常規(guī)爆破方法的1/31/2，從而提高了圍巖的穩(wěn)定性，減少了支護工作量；采用光面爆破，圍巖的壁面平整，危石少，撬頂工作簡單，減輕了表面應力集中現(xiàn)象，避免局部冒落，增進了圍巖的穩(wěn)定和施工安全，并為噴錨支護的使用創(chuàng)造了有利條件。第18頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四光面爆破的優(yōu)點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?，仍起到很大作用?9頁，共50頁，2022

6、年，5月20日，13點50分，星期四二、光面爆破的基本原理光面爆破的實質(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20頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四比如在巷道掘進設計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20003000m/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力波強度

7、，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21頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四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靜壓作用。當炮孔壓力值低于巖石動抗壓強度時，在炮眼壁上就不致造成“壓碎”破壞。這樣爆轟波引起的應力波和鑿巖時在炮眼壁上造成的應力狀態(tài)相似，只能引起少量的徑向細微裂隙。第22頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四圖52 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 鄰孔和空孔的導向

8、作用第23頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四與普通爆破相比，光面爆破的主要優(yōu)點是：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)一，一般應要求：周邊輪廓尺寸符合設計要求，壁面凸凹度不大于200mm；眼痕率：軟巖55%，中硬巖石65%，堅硬巖石75%。第24頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四第二節(jié) 光面爆破的參數(shù)和施工技術一、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25頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（一）最小抵抗線W

9、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，一般它應大于或等于光面眼間距。第26頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四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27頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四把光爆層巖石看作類似露天臺階爆破，可以采用以下經(jīng)驗公式來確定最小抵抗線W，式中 W光爆

10、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)，相當于炸藥單耗值。第28頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四光爆層的厚度還與巷道開挖斷面的大小有關，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29頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四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。堅硬完整的巖石，光爆層宜薄一些；而松軟破碎的巖石，光爆層宜厚一些。第30頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（二）炮孔密集

11、系數(shù)光爆層厚度w與周邊孔的間距a有著密切的關系，可用兩者的比值Ka/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31頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四實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，尤其在堅硬巖石中密集系數(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。實踐表明，當m = 0.8l.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32頁，共50

12、頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（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)K1。第33頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四不耦合系數(shù)K的取值一般介于1.13.0之間，采用最多的是不耦合系數(shù)K=1.52.5用得較多。第34頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四圖55 光面爆破炮孔裝藥結(jié)構(gòu)1導爆索；2堵塞段；3中間裝藥；4底部增強裝藥第35頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（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，

13、又稱裝藥集中度，當采用既有環(huán)向不耦合又有軸向空氣間隔的裝藥結(jié)構(gòu)時當光爆孔直徑為3545mm時，一般將線裝藥密度取為0.10.3kg/m，其中軟巖為0.070.12 kg/m，中硬巖為0.10.15 kg/m，硬巖則為0.150.25 kg/m。第36頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四炸藥密度，kg/m3； d1藥卷直徑，m； q0線裝藥密度，kg/m。連續(xù)裝藥 第37頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四采用環(huán)向不耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)時，因為K=d2/d1，這里d2為炮孔直徑 第38頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（五）孔距 光

14、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?？拙噙^大，難以爆出平整光面；孔距過小會增加鑿巖費用。通常，合理的孔距可按炮孔直徑選取第39頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四S =（1020）d2S孔距（實際工程設計多用類比法選取），m； d2炮眼直徑，m。在節(jié)理裂隙比較發(fā)育的巖石中應取小值，整體性好的巖石中可取大值。 第40頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四（六）起爆間隔時間時差越短則壁面平整效果越有保證。圖56 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41頁，共50頁，2022年，5月

15、20日，13點50分，星期四二、光面爆破的施工方法1、起爆順序用光面爆破掘進巷道時有兩種方案：一種是全斷面一次掘進，多用于掘進小斷面巷道。全斷面一次掘進方案的炮孔起爆順序為：掏槽孔輔助孔周邊孔（光爆孔），如圖59所示。第42頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四圖59 全斷面巷道光面爆破炮眼排列及起爆順序 第43頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四此時掏槽眼、輔助眼等的參數(shù)按普通爆破來設計周邊眼則按光面爆破來設計。常用多段毫秒電雷管或塑料導爆管起爆系統(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

16、少，以控制圍巖爆震裂隙的發(fā)展。第44頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四另一種是分次掘進，預留光面層，先進行中心掏槽眼、輔助眼的爆破，最后進行周邊輪廓線的光面爆破?；蛘呦染蜻M超前導硐，采用超前掘進小斷面導硐，然后刷大至全斷面，是分次爆破，多用于掘進大斷面巷道或硐室。如圖5-10所示。這種方案常用來掘進大斷面巷道或硐室。這種預留光面層法的特點是，在爆破周邊眼之前可根據(jù)爆破超前導硐的情況進行參數(shù)調(diào)整或修整輪廓，以達到較好的光面爆破效果。第45頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四圖510 大斷面巷道光面爆破挖掘程序1超前導硐；2刷幫爆破區(qū)；3光面層 第46頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，星期四在預留光面層的光面爆破中，要分兩次起爆，施工時間長。如果采用火雷管起爆而通風條件不佳，則工人接觸有毒有害氣體的時間也較長。有些工程中在采用預留光面層法時，由于超前導硐的高度不夠，以致影響裝巖機的操作。為解決上述種種問題，可改用預裂爆破。 第47頁，共50頁，2022年，5月20日，13點50分，