8.3 岩土控制爆破

8.3岩土控制爆破8.3.1预裂爆破什么叫预裂爆破？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，在主爆区之前起爆，从而在爆区与保留区之间形成预裂缝，以减弱主爆区爆破时对保留岩体的破坏并形成平整轮廓的爆破作业，称为预裂爆破。8.3.1.1预裂爆破的成缝机理（1）应力波干涉破坏理论（2）以高压气体为主要作用的理论（3）爆炸应力波与高压气体联合作用理论8.3.1.2两相邻孔预裂爆破时几种组合情况分析注意：相邻炮孔同时起爆时，两孔爆炸产生的应力波及准静态应力场都会迭加，它们的迭加促使预裂缝的形成，达到最佳的组合。但是，这一情况在实际施工中难以实现，因此，应尽量缩小两孔间的起爆时差，以达到形成预裂缝的目的。8.3.1.3预裂爆破装药量的确定影响预裂爆破效果的因素（1）炮孔间距（2）炮孔直径（3）地质构造（4）炸药性质（5）岩石的物理力学性质（6）装药结构和不耦合系数等预裂炮孔间距的确定（1）永久边坡：a=（7~10)d（2）3~5年的临时边坡：a=（10~15)d（3）其它临时性边坡：a=（15~20)d装药量的确定（1）影响预裂炮孔装药量的主要因素①岩石性质②炮孔间距③不耦合系数（2）不耦合系数的选取地下隧道及巷道开挖取：1.5~4明挖及大型硐库中的深孔爆破取：2~4（3）装药量的经验公式法地下隧道深孔爆破式中——炮孔线装药密度，kg/m；——岩石极限抗压强度，MPa；——炮孔间距，m。（4）装药量的经验数据法见表8-34、8-35（P-265)6.06.0034.0aQ压线6.05.0042.0aQ压线线Q压a8.3.1.4预裂爆破施工（1）钻孔预裂爆破钻孔质量的好坏取决于钻孔机械性能、施工中控制钻孔角度的措施和工人操作技术水平（2）装药结构一种形式是采用定位并将装药的塑料管控制在炮孔中央，爆破效果好，但费用较高二是将标准药卷（25mm、32mm、35mm）顺序连续或间隔绑在导爆索上炮孔底部1~2m区段的装药量应比设计值大1~4倍，具体取值视孔深和岩性而定，孔深者及岩性坚硬者取大值；接近堵塞段1m的装药量为计算值的1/2或1/3；炮孔其他部位按计算的装药量装药绑在导爆索上药串可以再绑在竹片上，缓缓送入孔内，应使竹片贴靠保留岩壁一侧（3）堵塞为了保证预裂爆破效果，应该进行堵塞堵塞时先用牛皮纸团或编织袋放入堵塞段的下部，再回填钻屑，要使装药段保持空气间隔由于预裂爆破是在夹制条件下的爆破，振动强度很大，有时为了防振，可将预裂孔分段起爆起爆雷管延时雷管主导爆索支导爆索预裂炮孔一般采用25ms或50ms延时的毫秒雷管在分段时，一段的孔数在满足振动要求的条件下应尽量多一些，且至少不应少于3个实践证明，孔数较多时，有利于预裂成缝和壁面整齐当预裂孔与主爆区炮孔一起爆破时，预裂孔应在主爆孔爆破前引爆，其时间差应不小于75ms~110ms8.3.1.5预裂爆破实施中的一些问题（1）预裂爆破（光面爆破）质量标准①裂缝必须贯通，壁面上不应残留未爆落岩体②相邻孔间壁面的不平整度小于15cm③为使壁面达到平整，钻孔角度偏差应小于1o④壁面应残留有炮孔孔壁痕迹，且应不小于原炮孔壁的1/2~1/3⑤残留的半孔率，对于节理裂隙不发育的岩体应达到85%以上；对于节理裂隙较发育的岩体应达到50%~85%；对于节理裂隙发育的应达到10%~50%（2）预裂爆破与地质状况的关系一般而言，岩石愈完整均匀，愈有利于预裂爆破非均质、破碎和多裂隙的岩层则不利于预裂爆破不管地质状况如何变化，减小孔距总可以获得较好预裂效果（3）炸药特性对预裂爆破效果的影响预裂爆破的理论说明，要求炸药具有一定的猛度和爆速，而且生成的气体量多在其它预裂爆破参数不变的条件下，采用不同品种炸药可以获得不同的效果凡能进行预裂爆破的炸药，都有一个适合每种岩石的合适的装药量范围（4）关于预裂缝前设置缓冲孔的问题过去为了保护预裂面的完整性，人们在它前面设置1~2排缓冲孔（一排居多）缓冲孔的抵抗线较主炮孔小、间距小、装药量小在我国缓冲孔使用水利水电系统最多，铁道建设次之，矿山采用较少（5）预裂爆破的自身损坏及其防震防破坏预裂爆破是一种处在夹制作用很大情况下的爆破，振动强度大，使保留岩石受到某种影响在所难免。但是，预裂缝一旦形成，对防止主爆区产生的振动及保留岩体的损坏起着重要的保护作用1）预裂爆破自身的影响正确的设计和施工，预裂爆破一般不会对保留岩体产生破坏产生损坏的原因除因设计不当外，主要为施工中将药包贴保留壁面所致至于预裂爆破产生的振动，根据三峡等水电工程的观测资料，在装药量相等情况下，是深孔台阶爆破的3~4倍因此，有重要设施需要保护以及为减少对保留岩体的振动应当限制预裂爆破的单响药量2）预裂缝的减震及防损坏预裂缝形成后有两个重要作用：第一，防止主爆区的破裂缝伸向保留区；第二，减小主爆区对保留区的振动影响。（6）预裂缝的超深及超长超深：预裂缝超过炮孔底部的深度超长：预裂缝超过爆破界限范围的长度（7）不同抗力条件下的预裂爆破指预裂缝两侧岩体厚度不相等的条件进行不对称抗力条件下的预裂爆破，要正确地确定预裂孔深度与两侧岩体厚度的关系8.3.2光面爆破8.3.2.1简述（1）什么叫光面爆破？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。（2）光面爆破与预裂爆破的异同点1）相同点：预裂爆破和光面爆破均属于控制爆破技术。一是控制能量的释放；二是控制破裂的方向和范围。其目的是保持壁面的光滑完整，以达到降振的目的。2）不同点有二：一是密集孔爆破的顺序不同。预裂爆破是预裂孔先爆，主爆区炮孔后爆；光面爆破是主爆区炮孔先爆，光爆孔后爆。二是自由面的数目不同。预裂孔爆破有一个自由面，光爆孔爆破有两个自由面。注意两点（1）不论在何种岩质条件下，采用光面爆破与不采用光面爆破相比，效果相差甚远。即使围岩岩质很差而不能留下半个孔壁，在对减轻围岩破坏、减少超挖，以及防止冒顶等方面，其作用都是不可忽视的。（2）因为光面爆破存在第二个自由面，进行光面爆破的一个重要而必备的条件是孔间距应小于抵抗线。采用与之相反的做法，孔间岩壁不易形成平整壁面或者壁面平整度差。8.3.2.2光面爆破作用机理光面爆破时，相邻孔不论同时起爆还是有毫秒差的延时起爆，应力波的作用都会使相邻孔间岩体形成发状裂缝，随后爆炸气体的作用有助于裂缝的延长，并使两孔间裂缝贯通8.3.2.3光面爆破的设计（1）光面爆破抵抗线的确定Wmin=（10~20）d式中Wmin—光面爆破最小抵抗线，m；d—炮孔直径，m。（2）孔距a=（0.6~0.8）Wmin（3）装药量1）采用下式计算Q=qahWmin式中Q—装药量，kg；a—炮孔间距，m；h—孔深，m；q—炸药单耗，kg/m3，一般取0.15~0.25kg/m32）经验数据法光面爆破装药量主要依据经验数值，也可参看表8-36~表8-38。谢谢各位！