矿山隧道开挖爆破技术及应用预裂爆破 光面爆破

煤矿光面爆破

及实际应用

一.光面爆破的特点及应用

光面爆破技术约在1950年发源于瑞典，1952年在XX首次应用；预裂爆破由光面爆破演变而来。从整个爆破技术来分，它们均属于光面爆破技术。一.光面爆破的特点及应用

光面爆破可以分为三大类型：

轮廓线钻眼法;预裂爆破;光面爆破法;

（1）

轮廓线钻眼法

它是沿设计的巷道开挖轮廓线钻凿紧密相邻的炮眼,这些炮眼内不装炸药,然后视其离自由面的远近再钻一至若干排炮眼并装炸药爆破。由于密集且相邻的炮眼存在,隔开了其它炮眼爆炸时爆炸应力波和裂缝的传递与扩展,使岩体沿弱面切开,形成平整的岩壁保护岩体稳定。

目前在巷道内使用较少,仅在不够稳定的岩层（如软弱岩层、断层带等）中及城市地下隧道、地铁为减轻地震波震动时,才部分采用,应用该种技术能获得较好的光面爆破效果,但钻眼工作量大,钻眼费用高。

一.光面爆破的特点及应用

（2）预裂爆破法：

这种方法是在开挖轮廓线上钻凿相互平行较密集的炮眼,采取不耦合装药或装填低威力炸药并使之先于其它爆破眼起爆,当轮廓线上的炮眼间距、数量、装药结构合适时,爆破后各炮眼间将形成相互贯通的裂隙,与原岩分割开来。此后再爆破其它炮眼,由于轮廓线上裂缝已形成,所以其它炮眼爆破时不会引起围岩岩体破坏,而构成光滑的平整壁面。预裂爆破可以起到较好的隔振作用,一般适用于岩体较为完整的硬岩、中深眼及深眼爆破。

一.光面爆破的特点及应用

沿开挖边界布置密集炮孔,采取不耦合装药或装填低威力炸药,在主爆区之后起爆,以形成平整轮廓面的爆破作业,称为光面爆破。一.光面爆破的特点及应用

预裂爆破与光面爆破之间的主要差别表现在两个方面：第一，预裂爆破是在主爆区之前起爆,而光面爆破是在主爆区之后起爆；第二，预裂爆破是在一个自由面条件下爆破,所受的夹制作用很大。而光面爆破是在两个自由面条件下爆破,受夹制作用小。一.光面爆破的特点及应用

一.光面爆破的特点及应用

光面爆破是一种使爆破出的新壁面保持平整而不受明显破坏的爆破技术,它有以下优点。

1.爆破后成型规整,符合设计轮廓,爆后新壁面上留下清晰可见的半孔痕迹,超挖量大为减少。2.节省装运提、回填、支护等工程费用;3.爆后不产生或很少爆震裂隙,新岩面稳定；4.新岩壁平整,通风阻力小,岩面上应力集中现象少。

5.可提高工程进度和工程质量,降低成本。

6.与喷射混凝土和锚杆支护相配合,形成一套高效、快速、安全的施工工艺。一.光面爆破的特点及应用主要缺点为：

1

炮眼数较一般爆破法要多一些，钻眼的准确性要求较高,钻爆作业的单项工序时间要多一些。

2

需要一些特殊器材,如专用炸药、毫秒雷管、导爆索（传爆线）等。

一.光面爆破的特点及应用光面爆破的质量标准为：

（1）眼痕率,硬岩不应小于80%,中硬岩不应小于60%。（2）软岩中的巷道,周边成形应符合设计轮廓，一般要求＞55%

。（3）两炮衔接台阶尺寸,眼深小于3m时,不得大于150mm,眼深为5m时,不得大于250mm。（4）岩面不应有爆震裂缝。（5）巷道周边不应欠挖,平均线性欠挖值应小于200mm。一.光面爆破的特点及应用二.光面爆破的作用机理

1爆炸应力波的导向作用（1）由于不偶合装药控制了爆炸能量,使得向四周传播的应力波只能对孔壁产生一定数量的初始微裂缝；（2）若相邻孔能保证同时起爆,各孔传来的应力波便在孔心线上某处叠加,使岩体原有裂隙扩展或微观缺陷形成裂纹,这对在孔连心线方向上成缝是有利的；光面爆破断裂面的形成a.炮孔及装药；b.初始裂纹；c.断裂面形成二.光面爆破的作用机理

1、爆炸应力波的导向作用

(3)如果相邻孔不能同时起爆,虽然应力波的叠加作用将不存在,但先起爆孔产生的应力波传播至邻孔时,将会使邻孔产生应力集中,使得孔壁与孔连心线两交点处的环向拉应力达到最大值。因此,易在此两点形成初始裂缝；

(4)相邻孔起着反射波阵源的作用,当应力波反射到充满爆生气体的有放射状初始径向裂缝的原炮孔上时,自然也容易使孔连心线方向上的初始径向裂缝最先扩展,形成初始长裂缝。二.光面爆破的作用机理

2、爆生气体的扩缝作用

孔内爆生气体因膨胀将会挤入孔壁的初始径向裂缝,起着所谓“气刃效应”,使长短不一的初始裂缝得到不同程度的扩展。应力波的先期作用,使得孔壁在炮孔连心线方向上的初始径向裂缝比其它方向长得多,初始裂缝的扩展最初受到动能作用而高速扩展,但随着爆生气体的膨胀和耗散,气体压力值迅速降低,从而迅速减小。所以,初始裂缝在爆生气体膨胀作用下所能扩展的长度是有限的。但如果将两相邻孔的间距控制在裂缝所能扩展的长度范围内时,裂缝就会相互贯通。三、光面爆破设计1、光面爆破主要爆破参数的确定主要爆破参数有：最小抵抗线、炮孔密集系数、不耦合系数、线装药密度、孔距、起爆时差。三、光面爆破设计

（1）最小抵抗线w最小抵抗线是指周边炮孔与最外层主爆孔之间的一圈岩石层。

一般为正常深孔爆破最小抵抗线的0.6～0.8,可取w＝（10～20）d；式中：d—钻孔直径，m；如果最小抵抗线过大,光爆层将不能很好地破碎下来,甚至产生大块或留底根；如果最小抵抗线过小,在反射波作用下,可能导致围岩破坏,影响光爆效果和围岩的稳定性,甚至产生超挖形成凹凸不平的壁面。三、光面爆破设计

（1）最小抵抗线w最小抵抗线是指周边炮孔与最外层主爆孔之间的一圈岩石层（也叫光爆层厚度）。

一般为正常深孔爆破最小抵抗线的0.6～0.8,可取w=（10～20）d；式中：d—钻孔直径，m；如果最小抵抗线过大,光爆层将不能很好地破碎下来,，甚至产生大块或留底根；如果最小抵抗线过小,在反射波作用下,可能导致围岩破坏,影响光爆效果和围岩的稳定性,甚至产生超挖形成凹凸不平的壁面。三、光假面爆破萍设计（1）最小抵泼抗线w最小抵抗粗线还与巷假道开挖断且面的大小载有关,大断面巷猜道的顶拱换垮度大,光爆孔所勒受到的夹唇制作用小,岩体比较幼容易崩落,此时光爆顽层厚度可淋以大一些码。小断面倘巷道的光乡丰爆孔受到及的夹制作女用大,其厚度猴宜小一扎些。还与岩石地的性质和粘地质构造头等因素有泪关。坚硬抹完整的岩斤石，光爆没层宜薄一斥些；而松押软破碎的旁岩石，光灿爆层宜厚帽一些。三、光金面爆破距设计（1）最小抵贝抗线w把最小汪抵抗线笔层岩石因看作类魄似露天旨台阶爆揉破,可以采用税以下经验林公式来确音定最小抵阶抗线式中W—最小抵妇抗线厚度；qb—炮眼内的夸装药量；S—炮眼间回距；Lb—炮眼长度口；C—爆破系数持，相当于旷炸药单耗慢值。三、光经面爆破离设计（2）孔距a(炮孔密集橡系数)最小抵抗娃线w与周边中孔的间鞭距a有着密切奏的关系,可用两者朱的比值K＝a/W来表示,K称为周抽边孔（炭光爆孔美）的密盾集系数均。K值过大时,爆破后瓶可能在痛光爆孔害间留下劣岩埂,造成欠挖,达不到光价面爆破效侨果；反之K值过小喇时,则会在新简壁面造成牵凹坑,可能出缎现超挖塔。实践中多错取最小抵绕抗线大于号孔距,具有小吴孔距、更大抵抗侄线的特彩点,尤其在坚妖硬岩石中芦密集系数委皆小于1。这样,可使反射秃拉伸波从减最小抵抗懒线方向折税回之前造眉成贯穿裂絮缝,隔断反另射拉伸菊波向围僻岩传播沈的可能,减少围岩胸破坏。三、光面益爆破设计（2）孔距a(炮孔密集腾系数)实践表明巡寿，当a=（0.6～0.8）w爆破后发的光面钻效果较化好，硬梦岩中取视大值，神软岩中英取小值啊。图5—2普通爆破昌和光面爆弊破的效果(a)普通爆驻破(b)光面爆销破（2）孔距光爆孔坏的间距炭它与炮侄孔直径押、岩性场和装药累量等参奥数有关妇。孔距菜过大,难以爆出刃平整光面;孔距过小诸会增加凿引岩费用。通常,合理的束孔距也派可按炮树孔直径请选取。S=（10~2跳0）d2S—孔距,m；d2—炮眼直径箱，m。在节理裂雹隙比较发歪育的岩石素中应取小巾值，整体性好聚的岩石中住可取大值饿。（3）不耦鱼合装药圾系数不耦合袄系数K′,是指炮孔课直径与药驴包直径之宣比。因而陕不耦合系疤数K′＝d2/d1＞1。d2为炮孔直侧径d1为药卷桌直径不耦合袄系数K′的取值一蠢般介于1.1～3.0之间,采用最多锻的是不耦合系劫数K′=1盆.5～2.5用得较多馆。1.导爆索碑；2.堵塞段；3.中间装药陪；4.底部增强睛装药三、光面样爆破设计三、光面便爆破设计（4）装药量a．单孔童装药量可按照体布积公式计狂算：Q=q·a·w·L式中w—最小抵钻抗线，m；a—孔距，m；L—孔深，m；q—单位体朱积岩石捕炸药消误耗量，（矿井瞧确定的q=0.艳15～0.25虚kg/m3,硬岩取堪大值,软岩取泽小值）雅。三、光很面爆破筋设计（4）装药量b．线装药茫密度线装药护密度又崇叫装药许集中度,它是指单陕位长度炮乱眼中装药萄量的多少荡（g/m）。为了氏控制裂隙猴的发育,以保持新环壁面的完陆整稳固,在保证芽沿炮孔阿连心线酒破裂的蒸前提下,应尽可能范少装药。相在不耦合音系数为1.1～3时,按照经匪验,一般线装梯药密度为撑：软岩辉：70g浅/m-保120至g/m希,中硬岩仆；100移g/m洪-15姻0g/没m,硬岩售：150律g/m消-25也0g/库m。Δ——炸药密扛度，kg/m3d1——药卷直替径，m；q0——线装药千密度，kg/绑m。采用不连组续装药时俩可用下式警计算1.导爆索浓；2.堵塞段；3.中间装药决；4.底部增强阶装药采用环迟向不耦壤合连续鲁装药结逗构时因为K'=棒d2/d1，这里d2为炮孔碰直径1.导爆索；2.堵塞段；3.中间装药嚼；4.底部增强跳装药（5）起爆间隔愉时间起爆时差溪越短则壁鉴面平整效诞果越有保白证（a）不同段悉秒差延期盗起爆；（b）齐发爆澡破；（c）微差续起爆实践表明怖：齐发最丈佳、微妙走延期次之棋、妙延期叼最差图5—6起爆时带间对光管面爆破名效果的翠影响四、光面乌爆破的施际工方法精确凿岩辉、孔稍外候倾（3～5°10～15cm煌)、两种方顺案：全断面一肝次掘进；分次掘胃进（留朋光爆层崭）1、预留光拿爆层施工篇法：2、全断面智一次掘进眼号眼名眼数1空眼12～5掏槽眼46～11辅助眼612～22辅助眼1131.32.44.45帮眼433～43顶眼1123～30底眼83.光面爆怎破施工饶工艺光面爆破桥的施工流抚程分钻孔孔、装药和鞭填塞炮泥消、起爆网度路联结三荷部分。(1)钻孔施辩工钻孔施工爆是光面爆思破最重要臂的一环,尤其是帅钻孔精丝式度,它直接影抖响到光面亩爆破的成椒败。为了匀确保钻孔蛇精度,应严格做溪好巷道周盒边的测量越放线,建好钻贺机平台,按照“对位准、劈燕方向正、筛角度精”三要点安神装架设钻扔机；挑选龙技术水平抵较高、熟印悉钻机性井能的钻机刻司机,以保证钻爽孔的准确茂性。3.光面爆破古施工工艺(2)装药与填争塞炮泥光面爆破爪采用不耦窜合装药结现构。由于躺目前小直项径炸药规葵格品种少,现在多数摆采用间隔杏装药,即按照花设计的退装药量也和各段胳的药量牲分配,将药卷捆瞧绑在导爆史索上,形成一姑个断续升的炸药笋串,为方便装条药和将药默串大致固浓定在钻孔略中央,一般将查药串绑今在竹片烫上。装患药时竹溉片一侧犹应置于煤靠保留本区一侧剧。装药娘后孔口宇的不装显药段应粥先用沙格等松散盼材料,然后再智填塞粘过土炮泥尝。3.光面爆缝破施工沙工艺药串的隐制作方壳法：一般是缩慧按照炮统孔深度,先准备一尊根稍长于剃孔深的竹极片,然后把细赔药卷按照诉每米的装胸药量、间径隔一定距致离与起爆云的导爆索汽一起用绑隔线缠紧在推竹片上。宗为了克服伪炮孔底部踏的阻力,在眼底责部线装绑药密度汁应比设泳计值大1～4倍;而在接辰近孔口暴的区段,线装药密蔽度应比设惹计值小1/2～1/3。另一种制翻作方法是衰按照设计从的线装药摧密度,选取一定璃内径的矿喜用塑料管,将起爆月的导爆箭索先插画入塑料近管中固派定,然后采用僻连续装药观或间隔装碍药结构方泊式,其孔底脊与孔口侵的装药付密度按摇上述方桐法控制枕。4.质量标蹲准及实召施中的怜一些问从题钻孔精众度是保谁证壁面券质量标叠准的关液键,为此,要求光黑面爆破拉的钻孔爆精度为溪：光面孔应关按设计图劳纸钻凿在损一个布孔邀面上,钻孔偏廊斜误差矩不超过1°；孔口坐标柔误差为±10c累m；钻孔底赏部偏差物不大于15cm；孔深为±0.0箱5m。4.质量标营准及实脉施中的引一些问品题影响光予爆效果挣的主要枣因素（1）地质晋因素光爆区岩馅石的种类乏、硬度、最结构构造水、节理裂搁隙发育情纺况、层理缸及其走向,以及不源良地质孔现象（膛如断层灶、夹层改、褶皱卖、溶洞足等）,都会直接铸影响光面付爆破的效少果。一般破情况,中硬以上戚岩石（f＞8）,若其整体文性好、节衡理裂隙不帮发育、其最光爆效果撕好;若岩石的畏整体性差贞、节理裂岁隙发育、烂层理多且桨其走向与面设计边坡赌走向不一伯致,其光爆锹效果较炼差。4.质量标扮准及实牵施中的片一些问态题影响光爆幕效果的主失要因素（2）爆破参销数在地质条寸件确定的伍情况下,爆破参风数选择帐的合理紫与否是德影响光晨爆效果涂的关键鸣因素。如炮孔间损距和抵抗畏线过大,爆破后周榨边的平整考度就差,超欠挖也马较大；线装药拔密度过学大,易造成巷航边岩石破劳坏较严重,影响围熔岩的稳鲜定,且超挖严读重,眼痕率贿低；线塌装药密肢度过小,则达不彼到光爆猜的效果,欠挖严职重,需进行归二次刷脸坡,造成更大心的浪费。4.质量标比准及实冒施中的爹一些问贞题影响光抬爆效果研的主要肾因素（3）装药结编构光爆孔舒有连续傻装药和桶间隔装僚药两种刚不偶合雾结构。孝在进行栗光面爆墓破装药残结构设孤计时,必须根据模地质情况,选择合理降的装药结佳构,光爆孔岩装药结帅构选择钟的不合因理,会造成概巷边局子部破坏尺较大,超欠挖严堆重,使得平残整