浅谈影响光面爆破效果的因素

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摘要：本文首先介绍了光面爆破的优点和光面爆破原理，然后分析了影响光面爆破效果的因素，最后提出了增强光面爆破效果的措施。

关键词：光面爆破；原理；效果；影响因素

中图分类号：P633文献标识码： A

光面爆破是一种合理地利用炸药能量和有效地控制炸药用量的控制爆破技术。实践证明，光面爆破在技术上有着明显的优点，爆破的后巷道成型规整，巷壁平整圆滑，符合设计断面轮廓；没有明显的炮震裂缝，巷道超挖量由一般爆破的15%~20%下降到了5%。即减少了废石排放量，又保持了围岩稳定，有效地保证了施工安全。与普通爆破法相比，光面爆破具有快速、优质、安全、高效、低耗的优点，是一种多快好省行之有效的先进技术。

1光面爆破的优点

光面爆破(smooth blasting)是井巷掘进中的一种典型的控制爆破方法，目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规整，符合设计要求，表面光滑，损伤小，稳定性强。光面爆破只限于断面周边一层岩石(主要是顶部和两帮)，所以又称为轮廓爆破或周边爆破。在井巷掘进中应用光面爆破具有以下优点：

(1)能减少超挖和出岩量，特别是在不稳固岩石中更能显示其优点。

(2)对井巷围岩的炮震扰动范围小，相应的炮震裂缝少；可有效地减少应力集中引起的塌方，减少落石和危险断面，避免事故发生和人员伤亡；改善作业环境，增加施工的安全性，并能减少放炮后的排险时间，提高施工速度，特别是在岩性不良地段，效果更为显著。

(3)巷道轮廓外裂隙范围较小，对围岩强度破坏不大，提高了巷道的稳定性，不需要或很少需要加强支护，减少了支护工作量和材料消耗。

(4)能加快巷道掘进速度，降低成本，保证施工安全。

2光面爆破原理

光面爆破的实质，是在井巷掘进设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，或采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝，并沿各炮眼的连线――井巷轮廓线，将岩石崩落下来。目前关于裂缝形成的机理有以下三种观点：

2.1应力波叠加原理

在光学材料模型实验中，当相邻两装药同时爆炸时，应力波在两炮孔的连心线方向上产生叠加，两相邻装药爆炸时，各自产生的应力波沿装药连线相向传播，经一定时间后孔壁处应力达峰值，其后则由于应力波的相互叠加，装药连心线中点处的应力开始增大，达最大值后再逐渐减小。当相邻炮孔连线中点上产生的拉应力大于等于岩石的抗拉强度时，则形成贯通裂缝。

2.2爆生气体准静压力作用原理

光面爆破时多采用炮眼不耦合装药，起爆后，炮眼内的不耦合介质起到了缓冲爆炸初始峰值压力的作用，眼壁所受冲击压力降低，当不耦合系数选取合理、眼壁上的冲击压力小于介质的动态抗压强度时，炮眼壁面上就不会造成粉碎性压缩破坏。随后，爆生气体膨胀充满炮眼，且较长时间以准静压力的形式作用在眼壁上，由于相邻炮眼的导向作用，在各自炮眼壁面与两眼连线交点处切线方向上产生很大的拉应力集中，断裂首先发生在眼壁，然后向炮眼连线中心发展，最后形成相邻炮眼间贯通裂缝。

2.3应力波与爆炸气体共同作用原理

只有在相邻两装药几乎同时爆炸的条件下，才有可能发生应力波的叠加。实际上，由于起爆器材存在误差，是难以保证两相邻炮孔同时起爆的，因此也就难以保证上述应力波在连心线中点的叠加及其效应。这样，贯穿裂缝的形成，是基于各装药爆炸所激起的应力波先在各炮眼壁上产生初始裂缝，然后在爆炸气体静压作用下使之扩展贯穿，最终形成贯穿裂缝。由于岩石中应力波在两炮孔连心线上叠加，则产生的切向应力使初始裂纹延长，即炮孔连心线上出现较长裂纹的几率较大，为光面的形成提供了条件。

3影响光面爆破效果的因素

影响光面爆破的因素比较复杂，归纳以下几个方面：

3.1不耦合作用和不耦合系数及合理孔距的影响

不耦合作用是通过不耦合装药来实现的。不耦合装药时药卷直径d小于炮眼直径D，一般用不耦合系数m=D/d来表示。不耦合作用是利用药包与孔壁之间存在的空隙，降低炸药爆炸后的爆炸产物作用在孔壁上的初始压力，减少动应力对孔壁的压缩破坏。由于岩石的抗拉强度近似于抗压强度的几十分之一，所以爆破后由冲击作用产生的拉张应力仍然可以使炮孔周围产生径向裂隙。实际上周边光爆眼与普通爆破眼相比较间距小得多，并且由于相邻孔的影响，使得爆破后孔周围很少产生径向裂隙。而且沿孔中心形成一条裂缝，显然这是不耦合作用及合理布孔的结果。

不耦合系数与炸药性能、装药密度和岩石的力学性质有关。炸药的性能高或装药密度较大时，不耦合系数可适当大些；岩石坚硬密实极限抗压强度较大，不耦合系数可取小些。根据工程实践，不耦合系数在2-5的范围内，均可获得较满意的结果。

工程实践证明，对于一定的不耦合系数值就有一个与之对应的合理周边孔间距范围。相反。给定一个孔间距时，就有一个与之对应的不耦合系数值范围。它说明在光面爆破中，孔间距与不耦合系数都有一个对应的波动范围。在这个范围内，虽然光爆质量不同，但均可达到光面效果。

3.2装药结构和装药量的影响

不耦合装药结构的确是实现光面爆破的重要因素。但适当加大底部装药量，保证爆破后不留岩根也不可忽视。在周边光爆眼一排中，装药结构在空间上错开，中间充填长度一般等于或近似周边眼孔距，对光面形成大有好处，所以必须按装药结构设计小心慎重地装药。

3.3裂隙和溶洞的影响

爆破与地质有着密切的关系，爆破效果的好坏，地质条件的影响很大。因为在爆破工程中遇到的岩体常常都不是理想均匀介质，它们都被节理、裂隙或层理切割，有的甚至有较大的断层构造和溶洞，这些岩体结构对光面爆破的影响很大。

裂隙的存在，使沿裂隙的抗剪强度和垂直于裂隙方向的抗拉强度都大大减小，这就造成了岩石最容易沿这些原生的裂隙错动或张开。溶洞的存在，使得爆破作用不均，常常引起爆破抵抗线方向的改变或者降低爆破威力。如果在这些弱面的岩体中进行爆破，将导致应力波的复杂反射与折射，膨胀气体也将从这些弱面中寻找出路，造成大面积的岩石崩落，引起超爆和影响边坡的稳定性，甚至使光爆终止。

为了得到较满意的光爆效果，首先应加强地质工作，查明裂隙的发育程度和溶洞位置。在布孔中采取缩小孔间距或增加导向孔，减少装药量，在孔中填砂碴等措施。如果在连续大裂隙条件下，应采取分段起爆，尽量减少膨胀气体的破坏作用。

3.4周边光爆眼打眼的影响

在施工中，周边眼的打眼精度对光面爆破也是十分重要的。打眼角度不一致将影响开挖轮廓线和光面。因此操作时要严肃认真，主要注意：

(1)布孔前应平整场地，得到大体一致的平面。

(2)开机前对孔要准确，不能前后错动。

(3)对孔方位角要与相邻孔一致。

(4)对于裂缝、夹层、溶洞要作好记录，设计时参考。

4 增强光面爆破效果的措施

4.1 预留光爆层

在大断面巷道和硐室掘进时，可采用预留光爆层的分次爆破，采用超前掘进小断面导硐，然后刷大至全断面。预留光爆层的厚度就是周边孔的最小抵抗线，一般为700~800 mm，拱顶部位光爆层的厚度，应随跨度的增加而相应加大。而开挖轮廓曲率小的地方(如拱基小弧处)，为了减少岩石对爆破的夹制作用，炮眼间距和光爆层厚度都应减小。

预留光爆层的厚度，还应根据岩石性质及地质构造加以调整。岩石坚韧、可爆性差的光爆层应薄些，岩石松软、易破碎的光爆层应厚些。预留光爆层爆破的优点是根据最后留下光爆层的具体情况调整爆破参数，这样可以节约爆破材料，提高光爆效果和质量。其缺点是巷道施工工艺复杂，增加了辅助时间。

4.2 刻槽孔爆破

为了控制炮孔中产生裂缝的起始部位和扩展方向，使光面爆破效果更为理想，在研究试验中提出了刻槽孔爆破。所谓刻槽孔，即按预定的开裂方向，爆破前在炮孔壁开凿两条纵向槽，爆破后由于在刻槽部位产生应力集中，则沿刻槽部位发生断裂。在相同的条件下，采用刻槽孔爆破，孔距可以加大，从而减小了孔数。一般孔距可增大40% ~80%。这种方法的光爆效果是明显的，但困难在于如何实现刻槽。目前已进行试验的有钻孔与刻槽一次完成的刻槽工具。

4.3 切缝药包爆破

切缝药包是炸药装于带有纵向切缝的外壳内，以不耦合装药结构整体将切缝药包装于炮孔内。炸药爆炸时，爆轰波及爆生气体在切缝处直接作用在孔壁上，使该处首先形成裂缝，而后在爆生气体膨胀压力下使该裂缝扩展，其他方向的裂缝受到抑制。试验结果表明，该法可精确控制断裂面，孔间距可增大50%左右，具有应用前景。

5结语

光面爆破是一种使爆出的巷道周壁或开挖面保持平整、围岩不受明显破坏的爆破技术，为了达到光面爆破效果，如上所述，应分析影响光面爆破效果的因素，根据不同的岩石性质、炸药品种，通过合理地选择周边眼距离、最小抵抗线，采用合适的药卷、雷管、装药量和装药结构，合理安排起爆顺序及精心施工等措施来实现。采用光面爆破技术可以减少岩土工程超欠挖方，加快施工进度，减少工程量，节省工程投资，提高施工的安全性，减少岩壁的应力集中现象，能有效防止地下深部井巷岩石爆破危害，因此，该技术在岩土工程中具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]邵鹏，东兆星.控制爆破技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2004.

[2]陈立群,戴长冰,宋守志.岩体结构对岩石爆破效果的影响[J].探矿工程,2004,(12)

[3]崔京浩.光面爆破[J].工程力学, 2003, (5)