光面爆破技術

1、關于光面爆破技術第一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月我國自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合后，已成為井巷工程中一項重大技術改進。第二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖52普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破(b)光面爆破第三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月云南元磨高速公路隧道光面爆破第四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月三峽工程建基巖水平光爆第五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月湖北清江水布埡水電站高邊坡爆破與開挖第六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于202

2、2年6月廣西龍灘水電站高邊坡爆破與開挖第七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月三峽工程臨時船閘爆破與開挖第八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月圬工砌拱第九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月光面爆破在隧道掘進建設中的應用第十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月光面爆破在鐵路隧道建設中的應用第十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月光面爆破在公路隧道建設中的應用第十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月對掘進巷道來說，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：第十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月光爆錨噴施工質量好，減少了圍

3、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%。第十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月減少超挖、節(jié)約材料，降低了成本。根據徐州礦務局統(tǒng)計，成本大約降低30%。據大秦線鐵路施工統(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；全國每年各類巷道進尺約5000km，相當于多挖250km，浪費10多億元。第十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(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?？?/p>

4、在新形成的壁面上殘留清晰可見的半邊孔壁痕跡。第十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）光面爆破可以大大減少巷道的超挖量，提高施工質量，加快施工進度，節(jié)省大量的混凝土襯砌澆筑量。第十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）光面爆破對圍巖的破壞要輕微得多。根據聲波探測表明，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1/31/2，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。第十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月光面爆破

5、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的巖體和構造發(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生冒頂等方面，仍起到很大作用第十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、光面爆破的基本原理光面爆破的實質是沿開挖輪廓線布置間距減小的平行炮眼，采用特殊的裝藥結構，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，然后同時起爆。爆破時，沿這些炮眼的中心聯接線破裂成平整的光面。第二十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月比如在巷道掘進設計斷面的輪廓線上布置加密的周

6、邊孔，減小藥包直徑，減少裝藥量，配套采用不耦合裝藥結構，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，避免在炮孔周圍產生壓碎區(qū)，而使爆破作用集中到需要爆落的一側巖體上，減弱對原巖體的破壞作用。第二十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月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

7、似，只能引起少量的徑向細微裂隙。第二十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖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 鄰孔和空孔的導向作用第二十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月與普通爆破相比，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%。第二十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 光面爆破的參數和施工技術一、光面爆破主要爆破參

8、數的確定主要爆破參數有：最小抵抗線、炮孔密集系數、不耦合系數、線裝藥密度、孔距和起爆時差等。第二十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（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。第二十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月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，甚至產生超挖形成凹凸不平的壁面。第二十七

9、張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月把光爆層巖石看作類似露天臺階爆破，可以采用以下經驗公式來確定最小抵抗線W，式中 W光爆層厚度； qb炮眼內的裝藥量； S炮眼間距； Lb炮眼長度； C爆破系數，相當于炸藥單耗值。第二十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月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。第二十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月光爆層的厚度還與巖石的性質和地質構造等因素有關。堅硬完整的巖石，光爆層宜薄一些；而松軟破碎的巖石，

10、光爆層宜厚一些。第三十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）炮孔密集系數光爆層厚度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。 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，可能出現超挖。第三十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月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

11、的光面效果較好，硬巖中取大值，軟巖中取小值。第三十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）不耦合系數不耦合系數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K1。第三十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月不耦合系數K的取值一般介于1.13.0之間，采用最多的是不耦合系數K=1.52.5用得較多。第三十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖55 光面爆破炮孔裝藥結構1導爆索；2堵塞段；3中間裝藥；4底部增強裝藥第三十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）線裝藥密度線裝藥密度是指單位長度炮孔內的裝藥量，又稱

12、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構時當光爆孔直徑為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。第三十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月炸藥密度，kg/m3； d1藥卷直徑，m； q0線裝藥密度，kg/m。連續(xù)裝藥 第三十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月采用環(huán)向不耦合連續(xù)裝藥結構時，因為K=d2/d1，這里d2為炮孔直徑 第三十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（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

13、數有關?？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三十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月S =（1020）d2S孔距（實際工程設計多用類比法選?。琺； 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。 第四十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（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 第四十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、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

14、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。第四十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖59 全斷面巷道光面爆破炮眼排列及起爆順序 第四十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月此時掏槽眼、輔助眼等的參數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少，以控制圍巖爆震裂隙的發(fā)展。第四十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月另一種是分次掘進，預留光面層，先進行中心掏槽眼、輔助眼的

15、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爆破超前導硐的情況進行參數調整或修整輪廓，以達到較好的光面爆破效果。第四十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖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 第四十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月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。 第四十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于