爆破工程之三光面爆破技術(shù)

第五章光面爆破技術(shù)瑞典從20世紀(jì)50年代開始，率先研究一種能按設(shè)計(jì)輪廓線爆破巖體，使巷道周壁或開挖面平整，并使圍巖不受明顯破壞的控制爆破技術(shù)，即光面爆破技術(shù)。美國(guó)、加拿大等國(guó)也相繼進(jìn)行了研究。我國(guó)自1970年以來，在礦山、水利、地下工程中獲得了廣泛應(yīng)用光面爆破技術(shù)，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(hù)相結(jié)合后，已成為井巷工程中一項(xiàng)重大技術(shù)改進(jìn)。圖5—2普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破(b)光面爆破云南元磨高速公路隧道光面爆破三峽工程建基巖水平光爆湖北清江水布埡水電站高邊坡爆破與開挖廣西龍灘水電站高邊坡爆破與開挖三峽工程臨時(shí)船閘爆破與開挖圬工砌拱光面爆破在隧道掘進(jìn)建設(shè)中的應(yīng)用光面爆破在鐵路隧道建設(shè)中的應(yīng)用光面爆破在公路隧道建設(shè)中的應(yīng)用對(duì)掘進(jìn)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(jìn)中采用光面爆破具有以下優(yōu)點(diǎn)：①光爆錨噴施工質(zhì)量好，減少了圍巖的位移、松動(dòng)和破壞，增加了安全性。唐山地震后，曾對(duì)開灤煤礦井下4515m光爆錨噴巷道作了震后檢查，完好率達(dá)95%。②減少超挖、節(jié)約材料，降低了成本。根據(jù)徐州礦務(wù)局統(tǒng)計(jì)，成本大約降低30%。據(jù)大秦線鐵路施工統(tǒng)計(jì)，在19km隧道掘進(jìn)中，如每循環(huán)超挖10cm，則相當(dāng)于多挖1km相同斷面隧道；全國(guó)每年各類巷道進(jìn)尺約5000km，相當(dāng)于多挖250km，浪費(fèi)10多億元。第一節(jié)光面爆破技術(shù)的特點(diǎn)和

基本原理一、光面爆破的特點(diǎn)(1)爆破后成型規(guī)整，符合設(shè)計(jì)輪廓，特別在松軟巖層中更能顯示出光面爆破的作用。光面爆破后通常可在新形成的壁面上殘留清晰可見的半邊孔壁痕跡。（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(jìn)度，節(jié)省大量的混凝土襯砌澆筑量。（3）光面爆破對(duì)圍巖的破壞要輕微得多。根據(jù)聲波探測(cè)表明，采用光面爆破時(shí)，圍巖松弛帶的范圍只是常規(guī)爆破方法的1/3~1/2，從而提高了圍巖的穩(wěn)定性，減少了支護(hù)工作量；采用光面爆破，圍巖的壁面平整，危石少，撬頂工作簡(jiǎn)單，減輕了表面應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免局部冒落，增進(jìn)了圍巖的穩(wěn)定和施工安全，并為噴錨支護(hù)的使用創(chuàng)造了有利條件。光面爆破的優(yōu)點(diǎn)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?，仍起到很大作用二、光面爆破的基本原理光面爆破的?shí)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(jìn)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(shí)起爆。爆破時(shí)，沿這些炮眼的中心聯(lián)接線破裂成平整的光面。比如三在巷三道掘三進(jìn)設(shè)三計(jì)斷三面的三輪廓三線上三布置三加密三的周三邊孔三，減三小藥三包直三徑，三減少三裝藥三量，三配套三采用三不耦三合裝三藥結(jié)三構(gòu)，三采用三低密三度和三低爆三速的三炸藥三，甚三至專三用的三光面三爆破三炸藥三（小三直徑三、低三猛度三、低三爆速三20三00三~3三00三0m/三s）三，以控三制炸三藥爆三炸能三量及三其作三用，三降低三爆炸三沖擊三波的三峰值三壓力三，削三弱它三在巖三石中三引起三的應(yīng)三力波三強(qiáng)度三，避三免在三炮孔三周圍三產(chǎn)生三壓碎三區(qū)，三而使三爆破三作用三集中三到需三要爆三落的三一側(cè)三巖體三上，三減弱三對(duì)原三巖體三的破三壞作三用。光面三爆破三時(shí)由三于采三用不三耦合三裝藥三，藥三包爆三轟后三，炮三眼壁三上的三壓力三顯著三降低三。此三時(shí)藥三包的三爆破三作用三為準(zhǔn)三靜壓三作用三。當(dāng)三炮孔三壓力三值低三于巖三石動(dòng)三抗壓三強(qiáng)度三時(shí)，三在炮三眼壁三上就三不致三造成三“壓三碎”三破壞三。這樣三爆轟三波引三起的三應(yīng)力三波和三鑿巖三時(shí)在三炮眼三壁上三造成三的應(yīng)三力狀三態(tài)相三似，三只能三引起三少量三的徑三向細(xì)三微裂三隙。圖5三—2三光三面爆三破時(shí)三炮眼三連心三線破三裂面三的形三成（a）炮孔三裝藥三情況三；（b）先爆三炮孔三對(duì)相三鄰炮三孔的三影響三；（c）光面三的形三成鄰孔三和空孔三的導(dǎo)向三作用與普三通爆三破相三比，三光面三爆破三的主三要優(yōu)三點(diǎn)是三：巖三壁面三光滑三平整三，圍三巖穩(wěn)三定，三其爆三破后三壁面三光滑三、平三整。目前三對(duì)光三面爆三破的三質(zhì)量三要求三尚不三統(tǒng)一三，一三般應(yīng)三要求三：周三邊輪三廓尺三寸符三合設(shè)三計(jì)要三求，三壁面三凸凹三度不三大于三20三0mm三；眼痕三率：三軟巖三＞5三5%三，中三硬巖三石≥三65三%，三堅(jiān)硬三巖石三≥7三5%三。第二三節(jié)三光面三爆破三的參三數(shù)和三施工三技術(shù)一、三光面三爆破三主要三爆破三參數(shù)三的確三定主要三爆破三參數(shù)三有：三最小三抵抗三線、三炮孔三密集三系數(shù)三、不三耦合三系數(shù)三、線三裝藥三密度三、孔三距和三起爆三時(shí)差三等。（一三）最三小抵三抗線W光爆三層是指三周邊三炮孔三與最三外層三主爆三孔之三間的三一圈三巖石三層。三（全三斷面三一次三開挖三成型三和預(yù)三留光三面層三）光面三層厚三度或三周邊三眼（三光爆三孔）三到鄰三近輔三助眼三間的三距離三，是三光面三眼（三光爆三孔）三起爆三時(shí)的三最小三抵抗三線，三一般三它應(yīng)三大于三或等三于光三面眼三間距三。如果三最小三抵抗三線過三大，三光爆三層將三不能三很好三地破三碎下三來，三甚至三產(chǎn)生三大塊三或留三底根三；如果三最小三抵抗三線過三小，三在反三射波三作用三下，三可能三導(dǎo)致三圍巖三破壞三，影三響光三爆效三果和三圍巖三的穩(wěn)三定性三，甚三至產(chǎn)三生超三挖形三成凹三凸不三平的三壁面。把光爆三層巖石三看作三類似三露天三臺(tái)階三爆破三，可以三采用三以下三經(jīng)驗(yàn)三公式三來確三定最三小抵三抗線W，式中W—三—光爆三層厚三度；qb——炮眼三內(nèi)的三裝藥三量；S—三—炮眼三間距三；Lb——炮眼三長(zhǎng)度三；C—三—爆破三系數(shù)三，相三當(dāng)于三炸藥三單耗三值。光爆三層的三厚度三還與三巷道三開挖三斷面三的大三小有三關(guān)，三大斷三面巷三道的三頂拱三垮度三大，三光爆三孔所三受到三的夾三制作三用小三，巖三體比三較容三易崩三落，三此時(shí)三，光三爆層三厚度三可以三大一三些。三小斷三面巷三道的三光爆三孔受三到的三夾制三作用三大，三其厚三度宜三小一三些。光爆三層的三厚度三還與三巖石三的性三質(zhì)和三地質(zhì)三構(gòu)造三等因三素有三關(guān)。三堅(jiān)硬三完整三的巖三石，三光爆三層宜三薄一三些；三而松三軟破三碎的三巖石三，光三爆層三宜厚三一些三。（二三）炮三孔密三集系三數(shù)光爆三層厚三度w與周三邊孔三的間三距a有著三密切三的關(guān)三系，三可用三兩者三的比三值K＝三a/三W來表三示，K稱為三周邊三孔（三光爆三孔）三的密三集系三數(shù)。三K值過三大時(shí)三，爆三破后三可能三在光三爆孔三間留三下巖三埂，三造成三欠挖三，達(dá)三不到三光面三爆破三效果三；反三之m值過三小時(shí)三，則三會(huì)在三新壁三面造三成凹三坑，三可能三出現(xiàn)三超挖三。實(shí)踐三中多三取最三小抵三抗線三大于三孔距三，具三有小三孔距三、大三抵抗三線的三特點(diǎn)三，尤三其在三堅(jiān)硬三巖石三中密三集系三數(shù)皆三小于三1。三這樣三，可三使反三射拉三伸波三從最三小抵三抗線三方向三折回三之前三造成三貫穿三裂縫三，隔三斷反三射拉三伸波三向圍三巖傳三播的三可能三，減三少圍三巖破三壞。實(shí)踐三表明三，當(dāng)m三=三0.三8～三l.三0時(shí)，三爆破三后的三光面三效果三較好三，硬三巖中三取大三值，三軟巖三中取三小值三。（三三）不三耦合三系數(shù)不耦三合系三數(shù)K'三，是指三炮孔三直徑三與藥三包直三徑之三比（三環(huán)向三空氣三間隔三裝藥三時(shí)）三。光三面爆三破采三用藥三包直三徑小三于炮三孔直三徑的三方法三，因三而不三耦合三系數(shù)K'三＞1三。不耦三合系三數(shù)K‘的取三值一三般介三于1三.1三~3三.0三之間三，采三用最三多的三是不三耦合三系數(shù)K'三=1三.5三～2三.5用得三較多三。圖5三—5三光面三爆破三炮孔三裝藥三結(jié)構(gòu)1—三導(dǎo)爆三索；三2—三堵塞三段；三3—三中間三裝藥三；4三—底三部增三強(qiáng)裝三藥（四三）線三裝藥三密度線裝三藥密三度是三指單三位長(zhǎng)三度炮三孔內(nèi)三的裝三藥量三，又三稱裝三藥集三中度三，當(dāng)三采用三既有三環(huán)向三不耦三合又三有軸三向空三氣間三隔的三裝藥三結(jié)構(gòu)三時(shí)當(dāng)光三爆孔三直徑三為3三5~三45mm時(shí)，三一般三將線三裝藥三密度三取為三0.三1~0.三3kg三/m三，其中三軟巖三為0三.0三7~三0.三12kg三/m三，中硬三巖為三0.三1~三0.三15kg三/m三，硬巖三則為三0.三15三~0三.2三5kg三/m三。Δ—三—炸藥三密度三，kg三/m3；d1——藥卷三直徑三，m；q0——線裝三藥密三度，kg三/m?！B續(xù)三裝藥采用三環(huán)向三不耦三合連三續(xù)裝三藥結(jié)三構(gòu)時(shí)三，因?yàn)镵'三=d2/d1，這里d2為炮三孔直三徑（五三）孔三距光爆三孔的三間距三比主三爆孔三小，三它與三炮孔三直徑三、巖三性和三裝藥三量等三參數(shù)三有關(guān)三?？兹噙^三大，三難以三爆出三平整三光面三；孔三距過三小會(huì)三增加三鑿巖三費(fèi)用三。通三常，三合理三的孔三距可三按炮三孔直三徑選三取S三=（三10三~2三0）三d2S—三—孔距三（實(shí)三際工三程設(shè)三計(jì)多三用類三比法三選取三），m；d2——炮眼三直徑，m。在節(jié)三理裂三隙比三較發(fā)三育的三巖石三中應(yīng)三取小三值，整體三性好三的巖三石中三可取三大值三。（六三）起爆三間隔三時(shí)間時(shí)差三越短三則壁三面平三整效三果越三有保三證。圖5三—6三起爆三時(shí)間對(duì)光三面爆三破效三果的三影響（a）不同三段秒三差延三期起三爆；（b）齊發(fā)三爆破三；（c）微差三起爆二、三光面三爆破三的施三工方三法1、三起爆三順序用光三面爆三破掘三進(jìn)巷三道時(shí)三有兩三種方三案：一種三是全三斷面三一次三掘進(jìn)三，多三用于三掘進(jìn)三小斷三面巷三道。全斷三面一三次掘三進(jìn)方三案的三炮孔三起爆三順序三為：三掏槽三孔→三輔助三孔→三周邊三孔（三光爆三孔）三，如三圖5三—9三所示三。圖5三—9三全斷三面巷三道光三面爆三破炮三眼排三列及三起爆三順序此時(shí)三掏槽三眼、三輔助三眼等三的參三數(shù)按三普通三爆破三來設(shè)三計(jì)周邊三眼則三按光三面爆三破來三設(shè)計(jì)三。常用三多段三毫秒三電雷三管或三塑料三導(dǎo)爆三管起三爆系三統(tǒng)順三序起三爆。掏槽三眼間三、輔三助眼三間起三爆間三隔時(shí)三間不三應(yīng)小三于2三5ms三。鄰近三周邊三眼的三一排三炮眼三的藥三量要三比其三它炮三眼的三藥量三少，三以控三制圍三巖爆三震裂三隙的三發(fā)展三。另一三種是三分次三掘進(jìn)三，預(yù)三留光三面層三，先三進(jìn)行三中心三掏槽三眼、三輔助三眼的三爆破三，最三后進(jìn)三行周三邊輪三廓線三的光三面爆三破。三或者三先掘三進(jìn)超三前導(dǎo)三硐，三采用三超前三掘進(jìn)三小斷三面導(dǎo)三硐，三然后三刷大三至全三斷面三，是三分次三爆破三，多三用于三掘進(jìn)三大斷三面巷三道或三硐室三。如三圖5三-1三0所三示。三這種三方案三常用三來掘三進(jìn)大三斷面三巷道三或硐三室。三這種三預(yù)留三光面三層法三的特三點(diǎn)是三，在三爆破三周邊三眼之三前可三根據(jù)三爆破三超前三導(dǎo)硐三的情三況進(jìn)三行參三數(shù)調(diào)三整或三修整三輪廓三，以三達(dá)到三較好三的光三面爆三破效三果。圖5三—1三0三大三斷面三巷道三光面三爆破三挖掘三程序1—三超前三導(dǎo)硐三；2三—刷三幫爆三破