6光面爆破与预裂爆破

6光面爆破与预裂爆破50年代出现，煤炭系统规定：永久性巷道，矿山边坡必须用光面爆破。一、光面爆破高速公路山石质路爆破光面爆破（smoothblasting）是一种使爆出的新壁面保持平整，而不受明显破坏的爆破技术，其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与最小抵抗线相匹配的光爆孔并采用不偶合装药或其它特殊的装药结构，在开挖主体的装药响炮之后，光爆孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔，光滑平整的开挖面。1.优点（特点）爆面平整，凹凸度小，隧道≯5cm，边坡≯20cm，光爆孔痕迹50%。保持了围岩的完整性和稳定性。避免应力集中，在深部岩壁表面可减少岩爆危险。施工安全性好。总掘进成本低，巷道支护、维修费用小。2.光面爆破形成条件与机理1）光面裂隙的形成条件和力学条件形成条件力学条件避免压缩粉碎破坏σr[σ动压]避免不定向径向裂隙σT[σ动拉]沿炮孔连心线形成贯通裂隙σT合[σ动拉]2）保证光面裂隙形成的措施减小爆破孔网参数光面孔孔距a取（10~20）d孔；W≥a。减弱装药选用D↓,ρ↓,q↓炸药。线装药密度：软：70—120g/m中硬：100—150g/m硬：150—250g/m不偶合装药不耦合系数同时起爆光面孔0.3~1.1药孔dd3）机理1不偶合装药中，空气间隔层缓冲消弱了爆炸冲击作用，单孔使σr[σ动压],孔壁不致压碎，σT[σ动拉]，单拉不成缝。2相邻炮孔连心线上应力加强σT合[σ动拉]，形成一条裂隙。3气体尖劈作用，促进加速发展连心线上的裂隙。4相邻的（密集）炮孔互为导向空孔作用，沿炮孔连心线上岩石强度下降，为光面裂隙形成提供了原始条件。应力波叠加原理和应力波与爆炸气体共同作用原理3.光面爆破参数设计不偶合系数合理的不偶合系数应使炮孔压力低于孔壁岩石的动抗压强度而高于动抗拉强度。不偶合系数通常采用1.1～3.0，其中以l.5～2.5用的较多。光面炮孔间距a炮孔间距一般为孔眼直径的10～20倍。在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的岩石可取大值。最小抵抗线W光面层厚度或周边眼至相邻辅助眼间的距离是光面爆破的最小抵抗线，一般应大于光面孔眼的间距。在爆破中，为了使保留区岩壁光滑而不致破坏，抵抗线W也不宜过大，通常取W=（1～3）m，否则爆破后不能形成光滑的岩壁，达不到光面爆破的目的。因此对于露天深孔光面爆破的抵抗线W最好采用与钻孔直径d有关的关系式计算，即W=（7～20）d。炮孔密集系数mm过大，爆后可能在光面眼间留下岩埂，造成欠挖；m过小，则会在新岩面上造成凹坑。实践表明，当炮孔密集系数m＝0.8～1.0时，光爆效果较好；硬岩取大值，软岩取小值。单位装药量q单位装药量又叫线装药密度和装药集中度，它是指单位长度孔眼中装药量的多少(g／m或kg／m)。为了控制裂缝的发展，保持新壁面的完整稳固，在保证沿孔眼连线破裂的前提下，应尽可能减少装药量。软岩一般用70～120g／m，中硬岩为100～150g／m，硬岩为150～25Og／m。起爆间隔时间实验研究表明，齐发起爆的裂缝表面最平整，微差起爆次之，而秒延期起爆最差。齐发起爆时，孔眼贯通裂缝较长，可抑制其它方向裂隙的发展，有利于减少孔眼周围裂隙的产生和形成平整的壁面。所以在实施光面爆破时，时间间隔越短，壁面平整的效果越有保证。二、预裂爆破预裂爆破（presplitting）是预先沿设计轮廓线用爆破方法形成一条裂缝后再起爆主炮孔的一种控制爆破方法，其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距合适的预裂孔并采用不偶合装药或其它特殊的装药结构，在开挖主体爆破之前，同时起爆预裂炮孔内的装药，从而形成一条贯穿预裂炮孔的裂缝，通过这条裂缝降低开挖主体爆破时对保留岩体的破坏。概念：沿设计轮廓线打一排减小了孔距的平行炮孔，采用不偶合装药，先起爆预裂孔，形成裂缝后（1—2cm），再起爆主爆孔，使预裂缝在一定范围内减小主爆孔的地震效应50—80%以上。1.预裂爆破参数设计正确选择预裂爆破参数是取得良好爆破效果的保证，但影响预裂爆破的因素很多，如钻孔直径、钻孔间距、装药量、钻孔直径与药包直径的比值（称不偶合系数）、装药结构、炸药性能、地质构造与岩石力学强度等。目前，一般根据实践经验，并考虑这些因素中的主要因素和它们之间的相互关系来进行参数的确定。1）钻孔直径d目前，孔径主要是根据台阶高度和钻机性能来决定。对于质量要求高的工程，采用较小的钻孔。一般工程钻孔直径以80～150mm为宜，对于质量要求较高的工程，钻孔直径以32～100mm为宜，最好能按药包直径的2～4倍来选择钻孔直径。2）钻孔间距a预裂爆破的钻孔间距比光面爆破要小一些，它与钻孔直径有关。通常一般工程取a＝（5～7）d；质量要求高的工程取a＝（7～10）d。选择a时，钻孔直径大于100mm时取小值，小于60mm时取大值；软弱破碎的岩石取小值，坚硬的岩石取大值；质量要求高的取小值，要求不高的取大值。3）不偶合系数n不偶合系数n为炮孔内径与药包直径的比值。n值大时，表示药包与孔壁之间的间隙大，爆破后对孔壁的破坏小；反之对孔壁的破坏大。一般可取n＝2～4。实践证明，当n≥2时，只要药包不与保留的孔壁（指靠保留区一侧的孔壁）紧贴，孔壁就不会受到严重的损害。如果n＜2，则孔壁质量难以保证。药包应放在炮孔中间，绝对不能与保留区的孔壁紧贴，否则n值再大一些，就可能造成对孔壁的破坏。4）线装药密度q装药量合适与否关系到爆破的质量、安全和经济性，因此它是一个很重要的参数。装药密度可用以下经验公式进行计算：（1）不损坏孔壁（除相邻炮孔间连线方向外）的线装药密度38.053.075.2rqy式中δy——岩石极限抗压强度，MPa；r——预裂孔半径，mm。q——线装药密度,Kg/m。该式适用范围是δy＝10～15Mpa,r=46～170mm。5）预裂孔孔深预裂孔孔深的确定以不留根底和不破坏台阶底部岩体的完整性为原则，因此应根据具体工程的岩体性质等情况来确定。6）堵塞长度良好的堵塞不但能充分利用炸药的爆炸能量，而且能减少爆破有害效应的产生。一般情况下，堵塞长度与炮孔直径有关，通常取炮孔直径的12～20倍。2．预裂爆破的质量标准及效果评价1）预裂爆破的质量标准对于铁路、矿山、水利等露天石方开挖工程，预裂爆破的质量标准主要有以下几点：（1）预裂缝缝口宽度不小于1cm；（2）预裂壁面上较完整地留下半个炮孔痕迹，药包附近岩体不出现严重的爆破裂隙；（3）预裂壁面基本光滑、平整，不平整度（相邻钻孔之间的预裂壁面与钻孔轴线平面之间的线误差值）应不大于±15cm。6.3光面和预裂爆破的施工6.3.1钻孔好的钻孔质量要求有符合设计的炮孔位置、方向和深度。对光面孔或顶裂孔的具体要求为准、正、平、直、齐。准指钻孔要准确的钻在设计的孔位上，正指钻孔方向要正确，不能歪斜；平指各炮孔应互相平行；直指各孔要钻得直，不能屈折；齐指各孔均要钻凿到设计孔深，孔底应落在同一平面上。6.3.2装药为了保证孔口段的光面或预裂爆破效果，孔口0.8～1.5m处不要装药，可以用炮泥堵塞，不装药段长度视岩石性质、风化程度而定。如果风化层较厚或岩石较破碎、裂隙节理发育，则在不装药段以下1.2m内把线装药密度减为设计值的1/2～1/3，以防止表面岩层被抬开松动。孔底部位为了克服岩石的夹制作用，加强孔底抵抗线方向岩石的破碎，要采用加强底药包，根据岩石性质及底部抵抗线的大小，底部1～2m处的线装药密度可以为设计值的1～5倍。6.3.3起爆网路光面和预裂爆破有二种起爆方法，一种是与主爆破分开起爆，所有光面或预裂孔同时起爆，这种起爆方法网路简单。另一种是与主爆破同时起爆，这时要求光面孔或预裂孔与主爆破孔之间按一定间隔时间延迟起爆，光面孔要迟于主爆破孔起爆，预裂孔先于主爆破孔起爆。在光面爆破中，间隔时间采用微差爆破合理间隔时间的计算方法。在预裂爆破中，只要不会发生预裂爆破破坏主爆破孔的起爆网路现象，就应尽可能加大间隔时间。放映完毕，谢谢观看！