光面爆破效果評價與影響因素

1、光面爆破效果評價與影響因素【摘要】本文通過對露天開采石方邊坡采用光面爆破施工的效果進行評價，分析影響光面爆 破效果的各種因素，并提出對策，僅供有關(guān)施工參考?！娟P(guān)鍵詞】光面爆破；效果評價；影響因素概述光面爆破是一種控制邊坡設(shè)計開挖輪廓成型的控制爆破施工技術(shù)，它主要是沿設(shè)計開挖邊界 布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或填低威力炸藥，在主爆區(qū)爆破之后起爆的以形成平整輪廓 面的爆破作業(yè)施工技術(shù)。光面爆破不僅可以有效的減輕爆破對圍巖的破壞，控制開挖面的超、 欠挖，防止冒頂，爆破成型的邊坡平整光滑和美觀；而且可以提高工效，有效地降低后期邊 坡綠化和邊坡整治的造價。特別是在比較完整的巖體中采用光面爆破能夠形成光潔

2、平整、非 常美觀的開挖邊坡，其優(yōu)點表現(xiàn)得十分明顯。光面爆破施工技術(shù)最初主要用于地下隧道開挖 工程，隨著露天爆破開挖工程對邊坡要求的越來越高，光面爆破施工技術(shù)逐漸在公路、鐵路、 港口、水利、城市等建設(shè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。光面爆破的效果評價對于公路、鐵路、水利、城市建設(shè)等露天石方邊坡開挖爆破工程，光面爆破的效果可以通過 邊坡的穩(wěn)定、平整度、裂縫寬度、半孔率以及殘留半孔壁上有無爆破裂隙、保留巖體的破壞 程度等多項指標來進行衡量和評價。目前比較常用的是采用半孔率、裂縫寬度、邊坡平整度 和殘留的半孔壁上有無爆破裂隙四個方面的指標來評價光面爆破的效果和質(zhì)量。其中半孔率、 平整程度兩個指標可以通過現(xiàn)場實

3、測獲得相關(guān)數(shù)據(jù)參照有關(guān)標準進行評價，而裂縫寬度和殘 留的半孔壁上有無爆破裂隙兩個指標只能通過現(xiàn)場的外觀觀察綜合評價。光面爆破效果好和 優(yōu)良工程爆破后的邊坡應(yīng)當穩(wěn)定、平整、圓滑和美觀，具有較好的環(huán)境效益和景觀效果，具 體工程實際的爆破效果可見下圖：2.1半孔率一般光面爆破后均會在邊坡壁上殘留下足夠的半邊鉆孔痕跡，而殘留在邊坡上半邊鉆孔痕跡 的多少，稱之為半孔率。不同巖性進行光面爆破的效果按照半孔率評價可以參照下表進行。2.1邊坡平整度在光面爆破施工作業(yè)中，邊坡平整度既是衡量光面爆破效果和質(zhì)量的一個重要指標，又是對光爆孔鉆孔質(zhì)量進行檢驗的一個指標。目前普遍采用爆破后形成的邊坡坡 面平整度（超、欠挖

4、）應(yīng)不超過15cm的標準來進行衡量。2.2裂縫寬度光面爆破效果比較好的工程其裂縫寬度應(yīng)在510mm之間。對于堅硬和整體性好的巖石， 裂縫頂部巖石不應(yīng)受到破壞；對于松軟和整體性差的巖石，裂縫頂部巖石可少許破壞，但不 應(yīng)有明顯和嚴重的破壞，更不能形成漏斗。2.3殘留的半孔壁上有無爆破裂隙光面爆破效果比較好的工程在邊坡上殘留的半孔壁上無明顯的爆破裂隙，同時保留的邊坡巖 體壁面也應(yīng)該無無明顯的爆破裂隙。影響光面爆破效果的因素分析和對策 影響光面爆破效果的因素較多，主要包括巖石種類和性質(zhì)、炸藥性質(zhì)、爆破參數(shù)、鉆孔工藝、 邊坡高度或鉆孔深度、施工工序和方法、同層同側(cè)邊坡光爆次數(shù)等因素。下面就對影響光面 爆

5、破效果的各種因素作如下簡要分析：3.1爆破參數(shù)的影響在地質(zhì)條件和巖性性質(zhì)確定的基礎(chǔ)上，光面爆破的參數(shù)直接影響光面爆破的效果，可以說合理的爆破參數(shù)是決定光面爆破成功與否的關(guān)鍵。因此預(yù)留的光爆層厚度、 孔距、裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥量、起爆網(wǎng)絡(luò)等爆破參數(shù)是影響光面爆破效果的主要因素之一。2.1.1最小抵抗線的影響光面爆破的最小抵抗線W光就是主體爆破后預(yù)留的光爆層厚度，為垂直于邊坡的最小垂直 厚度。一般采用以下經(jīng)驗公式確定：W 光=Kxd式中：W光一一光爆孔最小抵抗線，mm；K計算系數(shù)，一般取1525，根據(jù)經(jīng)驗經(jīng)試爆調(diào)整選?。籨鉆孔直徑，mm。光面爆破的效果除了受到巖石種類和特性、孔距、裝藥結(jié)構(gòu)的影響外，主要

6、的還是受光爆層 厚度的影響。如果W光過大，爆破后大塊較多不易清理，降低工效，特別是當?shù)妆P抵抗線過 大，爆破后容易形成根坎，增加處理難度；如果W光過小，不僅不能取得理想的光面爆破效 果，甚至對還會保留邊坡造成較大的破壞，同時爆破實施時可能產(chǎn)生較多的爆破飛石，爆破 安全控制難度增大。因此合理的確定光爆層厚度，對保證光面爆破效果和爆破安全控制都具 有十分重要的意義。3.1.2孔距的影響光爆孔的孔間距是光面爆破中另一個重要的爆破參數(shù)，直接影響光面爆破的能否成功，孔間 距與鉆孔直徑、巖石特性、裝藥量等參數(shù)有關(guān)。一般采用以下公式確定：a = (0.60.8) W 光式中：a一一光面爆破孔的間距，m；W光一

7、一光爆孔最小抵抗線，m?？拙噙^大，難以達到光面爆破的設(shè)計效果；孔距過小，既增加鉆孔鑿巖費用，又可能造成邊 坡坡面破碎和超挖，達不到理想光面爆破效果。3.1.3裝藥結(jié)構(gòu)、線裝藥密度和裝藥量的影響光面爆破的一個重要特征就是采用不耦合的裝藥結(jié)構(gòu)，其裝藥量與孔距、最小抵抗線W光、 炮孔深度、巖石特性、炸藥性質(zhì)等相關(guān)。一般采用以下公式確定：q 光=qxaxW 光Q光=q光xL+ Q底式中：q光一一光面爆破的線裝藥密度，Kg/m；q光面爆破的炸藥單耗，Kg/m3, 一般取主體爆破平均單耗的一半左右，約為0.150.40Kg/m3，軟巖取小值，硬巖取大值；Q光一一光面爆破的單孔裝藥量，Kg；Q底一一光面爆破

8、的底部加強裝藥量，Kg，一般Q底=(38) q光，裝藥范圍為底部0.5 1m。光面爆破裝藥量與孔徑的一個重要參數(shù)就是不耦合系數(shù)，不耦合系數(shù)是炮孔內(nèi)徑與藥包直徑的比值，過大過小的不耦合系數(shù)都不利于光面爆破的進行，影響光面爆破 的效果。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，不耦合系數(shù)在24之間比較適宜，光面爆破均能取得良好的 光爆效果。實際施工過程中，可以通過試爆和觀察光爆效果來進行裝藥量的調(diào)整：如果半孔 率偏低，則減小線裝藥密度；如果半孔率較好，空間平面也較好，可以適當在加大線裝藥密 度的同時，調(diào)大光爆孔間距。3.1.4起爆網(wǎng)絡(luò)的影響實際工程實踐證明，光爆孔的同時起爆是保證光面爆破效果的重要條件。即使采用同段別的

9、非電雷管裝入光爆孔中，由于非電雷管延時時間的誤差不確定性和雷管起爆的離散性較大， 無法保證同次光爆孔均能同時起爆，對光面爆破效果產(chǎn)生十分不利的影響。因此采用導(dǎo)爆索 輔助網(wǎng)絡(luò)是保證光爆孔同時起爆的最佳選擇。一般在施工中，光面爆破孔孔內(nèi)孔外均用導(dǎo)爆 索連接，一次起爆；若光面爆破孔較多，爆破一次起爆用藥量過大，從爆破震動控制要求上 考慮，可分為幾個獨立的光面爆破孔組，在各孔組間適當增加非電毫秒延時雷管進行分段起 爆以控制單響最大裝藥量和爆破震動。光面爆破孔可在主爆孔起爆后同次施爆，但必須遲于主爆孔爆破，一般延遲時間大于50ms， 但不能超過150ms，一般取75100ms比較適宜；光面爆破孔也可單次

10、進行，從多次工程實 踐經(jīng)驗來看，后者效果明顯優(yōu)于前者。3.2炸藥性質(zhì)的影響不同的炸藥具有不同性質(zhì)，炸藥的爆速和威力也不盡相同，對光面爆破的效果也有一定的影 響，為此國外還專門研制和生產(chǎn)出用于光面爆破的炸藥，而國內(nèi)目前專門用于光面爆破的炸 藥研制和生產(chǎn)尚未形成規(guī)模和成熟。通過實際施工實踐證明，光面爆破使用低威力炸藥比較 適宜，但是在一般的施工過程中，施工單位從施工簡便考慮或受炸藥供應(yīng)的限制，大多采用 與一般主體爆破相同品種的炸藥進行光面爆破，對光面爆破的效果產(chǎn)生一定的影響。為了保 證光面爆破的效果，施工單位是通過改善不耦合裝藥結(jié)構(gòu)、調(diào)整光爆孔間距和裝藥量，通過 現(xiàn)場試爆和調(diào)整來滿足光面爆破施工的

11、需要。3.3鉆孔精度的影響鉆孔質(zhì)量的好壞是影響光面爆破成功與否的一個重要因素，由于光面爆破對鉆孔的精度要求高，鉆孔精度又是與鉆孔深度直接相關(guān)。一般鉆孔越深，鉆孔偏差就越大， 精度就越差；鉆孔越深，孔內(nèi)殘留的鉆屑就越多，當孔深超過25m時，孔內(nèi)殘留的鉆屑可以 達到23m左右，使得炮孔的利用率減低，并顯著影響光面爆破的整體效果；同時鉆孔超過 15m深時，鉆孔越深，鉆孔的工效顯著降低。因此鉆孔時必須嚴格控制鉆孔精度，一般允許 的偏斜度應(yīng)控制在1以內(nèi)；鉆孔不僅要求按樁逐孔定位，而且必須確保所有鉆孔均保持在一 個平面上進行。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，按照設(shè)計的邊坡平臺臺階高度和地形，一般孔深控制在 1220m比

12、較適宜。為了保證鉆孔精度，除加強測量控制外，對鉆孔還采取以下措施來控制光爆孔的成孔質(zhì)量： 一是在每個光爆孔開鉆前由施工測量技術(shù)人員設(shè)置坡度架，引導(dǎo)鉆機開孔。二是每臺鉆機均 配備坡度尺，根據(jù)設(shè)計邊坡坡度，在架設(shè)鉆機時進行坡面角的效核和調(diào)整，以保證每個光爆 孔均在同一個坡度平面內(nèi)進行鉆孔。三是加強鉆孔過程的控制，配備專門的測量技術(shù)人員， 從開孔、鉆進、成孔等全過程進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。四是對參與光爆孔鉆孔作業(yè)的 鉆機操作人員進行專門培訓(xùn)，提高操作水平和技能，以保證鉆孔精度。3.4單次進行光面爆破邊坡長度的影響一般情況下，單次進行光面爆破的邊坡長度越長，邊坡的整體性和連續(xù)性就越好。但是由于 每

13、次邊坡光面爆破進行作業(yè)時均要受到地形、施工條件、爆破安全震動控制要求以及主體爆 破進度等因素的影響和限制，不可能做到同側(cè)同層每層邊坡都全部一次爆破成型。因此，綜 合考慮各種因素，對于大型露天開采石方工程，當開挖層的邊坡長度小于50m時，建議一次 性進行光面爆破；當邊坡開挖層的邊坡長度大于50m時，應(yīng)根據(jù)地形條件、施工條件、爆破 安全震動控制要求以及主體爆破進度等因素綜合合理確定。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，一般單次進行光面爆破的邊坡長度以3050m比較合理適宜。3.3施工工序合理性的影響目前一般的露天開采工程大多采用中、深孔爆破進行開挖，開挖都是分層分臺階進行的，而 光面爆破只是露天大型石方開采工程的一

14、種控制邊坡開挖的輔助爆破施工技術(shù)，其施工順序 一般都是在主體爆破之后進行。這就要求邊坡光面爆破與主體爆破必須相互協(xié)調(diào)施工進度， 如果主體爆破后預(yù)留的光面爆破區(qū)域和邊坡長度較短，則整個邊坡的光面爆破次數(shù)增多，必 然影響整個邊坡的光面爆破整體效果；如果主體爆破后同層邊坡光面爆破又不能及時實施爆 破作業(yè)，則又會降低工效，影響下層主體爆破的進度和整個工期。因此，對于進行分層分臺階開挖過程中實施光面爆破，建議每層主體爆破開挖完成后，及時 進行本層的邊坡光面爆破作業(yè)，光爆實施后及時進行清運和邊坡清坡，做到每施工一層就成 型一層。對于工期影響較大和地形復(fù)雜情況下進行的光面爆破，建議采用微差控制爆破技術(shù)， 使

15、同層臺階中、深孔主體爆破與光面爆破同時進行鉆爆施工作業(yè)。3.6地質(zhì)條件和巖石特性的影響地質(zhì)條件和巖石特性對光面爆破的影響較大，主要體現(xiàn)在鉆孔精度和光面爆破效果的影響兩 方面。一般情況，越是完整、均勻的巖體進行光面爆破的效果就越好和越明顯；同時當巖石 比較完整、均勻時，對光爆孔鉆孔時的精度影響也相對較小，相鄰光爆孔上下平行，前后漂 移不大。當巖石比較破碎、軟硬不均和多裂隙時，采用同樣爆破參數(shù)進行光面爆破時，光面 爆破的效果就會受到較大影響，甚至出現(xiàn)嚴重超挖、欠挖現(xiàn)象；同時也對光爆孔鉆孔時的精 度產(chǎn)生較大影響，使得光爆孔產(chǎn)生漂移或不平行，影響光爆后邊坡的平整和美觀。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，一般在鉆孔過程中對鉆屑和鉆機運行情況進行仔細觀察就能及時發(fā)現(xiàn)巖 石破碎、軟硬不均和多裂隙等的特殊的地質(zhì)條件，這樣在鉆孔時鉆機操作不宜加壓，盡量利 用鉆具的自身重力下落鉆進，待鉆頭進入完整的硬巖體后才按照正常操作加壓鉆進，以盡量 保證光爆孔的成孔質(zhì)量和精度。同時對于巖石破碎、軟硬不均和多裂隙等地質(zhì)條件下的光面 爆破作業(yè)時，應(yīng)調(diào)整裝藥量和孔距，適當減少炸藥單耗并重新計算光爆孔的線裝密度和裝藥 量，尤其是通過減少頂部裝藥量、改善堵塞條件等措施，最大限度的減少地質(zhì)條件對光面爆 破效果的影響。4結(jié)論通過上述對影響光面爆