第六章預(yù)裂爆破及光面爆破

貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院爆破工程2/3/20231第六章預(yù)裂爆破與光面爆破主要內(nèi)容第六章預(yù)裂爆破與光面爆破

6.1預(yù)裂爆破

6.2光面爆破6.3光面爆破與預(yù)裂爆破應(yīng)用條件（略）6.4預(yù)裂、光面爆破工程應(yīng)用（略）6.5定向斷裂爆破新技術(shù)簡介：6.6工程實例

2/3/20232第六章預(yù)裂爆破與光面爆破第一節(jié)預(yù)裂爆破

（presplittingpreshearing）預(yù)裂爆破沿開挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之前起爆，從而在爆區(qū)與保留區(qū)之間形成預(yù)裂縫，以減弱主爆區(qū)爆破時對保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破技術(shù)，稱為預(yù)裂爆破。爆破開采或開挖都是在有限的范圍內(nèi)需要解決兩個同等重要的問題：①用最有效的方法將既定范圍內(nèi)的巖石進行適度破碎，必要時，再將破碎后的巖石進行拋擲，以達到一定的工程目的；②降低爆破對爆破范圍以外巖石的破壞（損傷），最大限度地保持巖石原有的強度和穩(wěn)定性，以利于爆破后圍巖的長期穩(wěn)定。同時，也包括降低爆破地震效應(yīng)對環(huán)境的影響等。錄像欣賞2/3/20233第六章預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂爆破成縫的力學(xué)條件

①單個炮孔裝藥爆炸產(chǎn)生的徑向壓力應(yīng)小于巖石的動態(tài)極限動態(tài)抗壓強度，使孔壁不發(fā)生粉碎性破壞，即：②單個炮孔裝藥爆炸產(chǎn)生的切向伴生拉應(yīng)力應(yīng)小于巖石的動態(tài)極限抗拉強度，使孔壁不產(chǎn)生不定向裂隙，即：③相鄰炮孔在其炮孔連心線上產(chǎn)生的合成拉應(yīng)力應(yīng)大于巖石的動態(tài)極限抗拉強度，使相鄰炮孔在其連心線上產(chǎn)生定向裂縫，即：2/3/20234第六章預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂爆破成縫機理

AB2）相鄰炮孔連心線上應(yīng)力加強CD1）不耦合裝藥3）相鄰炮孔互為導(dǎo)向空孔4）同時起爆預(yù)裂孔2/3/20235第六章預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂爆破裝藥量的確定

三種方法：理論計算法，經(jīng)驗公式計算法和經(jīng)驗數(shù)值法。經(jīng)驗公式計算法地下隧道及巷道開挖：取1.5~4；露天爆破及大型硐庫中的深孔爆破：取2~4。不耦合系數(shù)建議用于地下隧道爆破

用于深孔爆破裝藥量的計算式中，q`為炮孔線裝藥密度，kg/m；為巖石極限抗壓強度，MPa；a為炮孔間距，m。2/3/20236第六章預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂爆破施工

鉆孔裝藥結(jié)構(gòu)堵塞ABC當(dāng)預(yù)裂孔與主爆區(qū)炮孔一起爆破時：預(yù)裂孔應(yīng)在主爆孔爆破前引爆，其時間差應(yīng)不小于75~110ms。2/3/20237第六章預(yù)裂爆破與光面爆破2/3/20238第六章預(yù)裂爆破與光面爆破第二節(jié)光面爆破（Smoothblasting）光面爆破沿開挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之后起爆，以形成平整輪廓面的爆破作業(yè)，稱為光面爆破。錄像欣賞2/3/20239第六章預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂爆破與光面爆破的差異區(qū)分:預(yù)裂爆破光面爆破A預(yù)裂爆破是在主爆區(qū)爆破之前進行；B光面爆破則在兩個自由面條件下爆破，所受夾制作用小。

A光面爆破則在主爆區(qū)爆破之后進行；B預(yù)裂爆破是在一個自由面條件下爆破，所受夾制作用很大.2/3/202310第六章預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂光面爆破后的效果2/3/202311第六章預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂光面爆破后的效果2/3/202312第六章預(yù)裂爆破與光面爆破光面爆破的其他相關(guān)知識一二三光面爆破作用機理光面爆破施工光面爆破設(shè)計2/3/202313第六章預(yù)裂爆破與光面爆破第五節(jié)定向斷裂爆破新技術(shù)簡介（1）炮孔切槽爆破（2）聚能藥包爆破（3）切縫藥包爆破

炮孔切槽及異形鉆孔方法（a）炮孔切槽

（b）炮孔切割槽

（c）設(shè)置導(dǎo)向孔

（d）異形炮孔

1—炮孔壁2—孔內(nèi)裝藥

風(fēng)動潛孔刻槽機示意圖1圓形機頭；2

風(fēng)動馬達；3

金剛石鋸片；4

炮孔2/3/202314第六章預(yù)裂爆破與光面爆破定向斷裂爆破新技術(shù)簡介（2）（1）炮孔切槽爆破（2）聚能藥包爆破（3）切縫藥包爆破

聚能裝藥及異形藥包方法（a）聚能藥包（b）矩形藥包（c）設(shè)置高硬度介質(zhì)1—炮孔壁2—孔內(nèi)裝藥3—高硬度介質(zhì)2/3/202315第六章預(yù)裂爆破與光面爆破定向斷裂爆破新技術(shù)簡介（3）（1）炮孔切槽爆破（2）聚能藥包爆破（3）切縫藥包爆破切縫藥包方法（a）切縫藥包（b）內(nèi)切槽裝藥管1—炮孔壁2—切縫管內(nèi)裝藥3—切縫管2/3/202316第六章預(yù)裂爆破與光面爆破光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)1、Φ20～25mm藥卷；2、Φ32mm藥卷；3、導(dǎo)爆索；4、徑向空氣間隔；5、空氣間隔；6、孔塞33366622222554(a)(b)(c)2/3/202317第六章預(yù)裂爆破與光面爆破主爆區(qū)保留區(qū)爆破參數(shù)設(shè)計圖2/3/202318第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破路塹底寬40m，中心最大挖深59m，總挖方量為60萬m3，最大的邊坡垂直高度為70m，邊坡設(shè)計為1：0.75，每隔20m高度設(shè)置一個5m寬的平臺?；鶐r主要為熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石節(jié)理裂隙上部挖深10～20m范圍較發(fā)育，底部不發(fā)育。工程施工要求：①必須保證邊坡的穩(wěn)定和邊坡的坡率；②保證邊坡的平整度，超欠挖不大于50cm；③靠近邊坡15m范圍內(nèi)必須采用深孔微差爆破，以減少爆破振動對邊坡保留側(cè)基巖的擾動，保證基巖的穩(wěn)定性不受到破壞；④邊坡采用光面爆破；⑤超挖大于50cm的地段要進行砌筑。2/3/202319第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破爆破設(shè)計

①光爆孔直徑d=100mm；②鉆孔方向與邊坡設(shè)計方向一致，與水平面的夾角為530；③梯段高度H=10m；④鉆孔深度與梯段高度相吻合，孔深L=12.5m；⑤孔間距：對于硬巖a=1.2～1.4m，對于軟巖a=1.0～1.2m，風(fēng)化嚴重地段不采用光面爆破；⑥最小抵抗線W=1.2a，一般取W=1.2～1.8m，對于硬巖W=1.5～1.8m，對于軟巖W=1.2～1.5m；⑦當(dāng)主炮孔與光爆孔平行時，底盤抵抗線Wd=W，當(dāng)主炮孔與光爆孔不平行時，2.5m>Wd>1.2m；⑧線裝藥密度：底部２m長為0.7～0.9kg/m，其他為0.4～0.6kg/m，⑨裝藥結(jié)構(gòu)為不偶合裝藥，不偶合系數(shù)3～4⑩微差間隔時間：光爆孔比緩沖孔晚起爆110毫秒。2/3/202320第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破實際操作

（1）測量放樣：用儀器精確地測量出上邊坡線的位置，作好標記，按設(shè)計的光爆參數(shù)進行布孔，確定鉆孔的位置，用紅油漆作上標記。（2）鉆孔：按設(shè)計的炮孔位置和角度進行鉆孔作業(yè)，指派專人負責(zé)鉆孔的定位和確定的角度及方向，制作了帶水平和垂直水準的角度測量盤，大大提高了鉆孔的精確度。（3）裝藥：首先綁扎藥卷，本工程使用的炸藥為直徑32cm、長20cm、每卷重175g的乳化炸藥，根據(jù)線裝藥密度和裝藥長度，將炸藥綁扎在竹片上，藥卷緊靠導(dǎo)爆索。對于硬巖炮孔底部2m連續(xù)捆綁10卷炸藥，其他地段平均每米捆3卷炸藥；對于軟巖炮孔底部2m連續(xù)捆綁8卷炸藥，其他地段平均每米捆2.5卷炸藥；竹片靠向保留邊坡側(cè)。2/3/202321第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破實際操作（4）堵塞：光面爆破孔口留有1.5米左右為堵塞段，堵塞時先用木棍將塑料袋或紙團送入孔內(nèi)至裝藥處，這樣可以防止回填物下落至炮孔底部，影響光爆效果，然后再用鉆孔粉渣回填。（5）起爆：主炮孔和緩沖孔采用非電毫秒雷管組成微差復(fù)式起爆網(wǎng)路，逐排依次起爆，排與排之間用6段毫秒雷管串聯(lián)，其微差間隔時間為150毫秒；用導(dǎo)爆索將所有的光爆孔聯(lián)結(jié)在一起同時起爆，光爆孔與其前排的緩沖孔之間用5段毫秒雷管串聯(lián)，其微差間隔時間為110毫秒。2/3/202322第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破爆破規(guī)模為了保證安全，每次爆破總裝藥量不超過4噸，即每次爆破不超過150個炮孔，一般為光爆孔40～60個、緩沖孔30～50個、主炮孔3～4排20～40個。整個工程共進行光面爆破20多次，光爆總面積17000m2

2/3/202323第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.1寧波市大榭開發(fā)區(qū)路塹石方開挖工程光面爆破爆破效果：①沿炮孔連線方向切開，孔口破壞較小，大部分炮孔保留側(cè)巖石完好。②準爆率100%。③半孔保留率：硬巖90%，軟巖80%。工程造價：光爆段光面爆破是正常深孔爆破造價的三倍多，風(fēng)槍小爆破刷坡段造價比正常深孔爆破多近一倍。采用光爆技術(shù)可以大大地減少刷坡工作量，以爆破邊坡1000m2來比較，光爆段：本工點光爆孔采用進口全液壓鉆機鉆孔，每臺班(8h)鉆孔250m，爆破邊坡1000m2需鉆13m深的光爆孔80～85個，需4個臺班，若一天工作兩個臺班，則需兩天半（包括爆破時間）就可完成鉆爆作業(yè)。風(fēng)槍小爆破刷坡段：按10人、兩臺風(fēng)槍完成1000m2的刷坡任務(wù)（包括鉆孔、爆破、清碴）至少需要20天（每天工作10h）。2/3/202324第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破

柳石路擴建改造工程是廣西壯族自治區(qū)交通廳和柳州市重點建設(shè)工程。雞山石方工程位于柳石路K1+585～K1+772段，全長187m，邊坡開挖高度47.6m，開挖石方13.4萬方，路塹邊坡5000m2以上。巖石為白云質(zhì)灰?guī)r，地形起伏變化大，坡度較陡，地質(zhì)條件差.雞山石方周圍環(huán)境極其復(fù)雜，開挖爆破區(qū)右側(cè)柳州端30米處有蓮花加油站，石龍端50m處有柳州市食品罐頭廠廠房和樓房，15m處有一萬伏高壓輸電線，軍用通訊光纜及照明線各一條，平行于爆區(qū)通過。尤其是有柳石路緊貼爆破山腳下通過，來往車流量大，要求爆破不得中斷行車。2/3/202325第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破雞山石方光面爆破的工程特點（1）周圍環(huán)境復(fù)雜，建筑物均位于光爆飛石方向，且均在光爆飛石影響范圍之內(nèi)，應(yīng)結(jié)合具體情況進行光面爆破參數(shù)設(shè)計和施工。（2）地形地質(zhì)條件特殊多變，巖石上下不同，頂部鉆孔困難，且有大小不同溶洞及夾層不規(guī)律分布在邊坡的坡面上，不僅影響鉆孔精度，而且影響爆破安全。（3）鉆孔要求精度高，要保證鉆孔方向和角度，以保證光面爆破質(zhì)量和避免因鉆孔誤差造成抵抗線太小，產(chǎn)生飛石，危及周圍建筑安全。（4）邊坡高，隨主體開挖分三個臺階進行光面爆破施工，梯段高度大于15m，屬高梯段光面爆破。2/3/202326第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破

設(shè)計原則（1）根據(jù)工程特點，雞山石方邊坡決定采用三個臺階進行光面爆破施工，梯段高度H1=17.6m,H2=15m,H3=15m,邊坡坡度為：1:0.2～1:0.25，臺階寬度不小于1.5m，（2）邊坡開挖既要保證邊坡質(zhì)量，又要保證施工安全，極大限度的提高鉆孔工效。（3）采用預(yù)留光爆層和留準光爆層相結(jié)合方法進行光面爆破施工，預(yù)留光爆層厚度不小于2.0m，準光爆層厚度3.0m，以便試驗控制飛石的光爆參數(shù)和光爆方法。（4）采用Φ100型三腳架鉆機鉆孔，頂部孔距1.2m，底層孔距1.0m，要保證鉆孔定位，方向和角度準確性，以保證鉆孔精度，控制光面爆破飛石產(chǎn)生。2/3/202327第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破

2/3/202328第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破光面爆破的參數(shù)選定（1）炮孔直徑D光面爆破炮孔孔徑的確定是一項重要的工作，它的選取是否合理，直接關(guān)系到光爆施工的效率和成本，是決定光面爆破抵抗線和炮孔間距大小的依據(jù)。本工點主要根據(jù)現(xiàn)場已配備的鉆機及鉆頭實際情況，取炮孔孔徑D=100～105mm。（2）梯段高度H合理的梯段高度，應(yīng)視邊坡實際高度和主體石方開挖梯段情況，鉆孔機械的鉆孔能力和鉆孔人員的施工技術(shù)水平等綜合考慮。雞山石方工程采用鉆機為QZ－100型三腳架式潛孔鉆機，主體石方梯段≥15m，邊坡高47.6m，確定光面爆破分三個臺階進行，梯段高度分別為：H1=17.6m,H2=15m,H3=15m。2/3/202329第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破光面爆破的參數(shù)選定（3）抵抗線W光光面爆破抵抗線是指光爆層巖體的厚度，光面爆破抵抗線的選取直接影響到光面爆破效果和光面爆破的安全。若W光過大，雖然不會產(chǎn)生飛石保證了安全，但爆破后大塊較多不易清除，且底部爆破后易留根坎，影響邊坡爆破質(zhì)量。若W光太小，不僅不能獲得理想的光爆效果，更主要是光爆所產(chǎn)生的飛石將危及對面的重要建筑和設(shè)施的安全。計算公式：W光=K×D式中K——計算系數(shù)，一般取K=15～25；本工點從安全角度考慮：取K≥20。D——鉆孔直徑，取D=100mm。根據(jù)上式得：W光=2.0m2/3/202330第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破光面爆破的參數(shù)選定（4）孔距a炮孔間距是光面爆破中很重要的一個參數(shù)，是光面爆破能否成功的關(guān)鍵。根據(jù)經(jīng)驗計算法a光=mW光式中：m－炮孔密集系數(shù)，取m=0.5～0.8取W光=2.0m，代入上式得：a光=1.0～1.6(m)實際取：上部臺階?。篴=1.2m；底部臺階?。篴=1.0m（5）孔深L與超鉆深度h孔深

α——鉆孔角度超鉆深度h：上層取h=1.0m，底層取h=1.5m

2/3/202331第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破（6）光面爆破的線裝藥密度q光和單孔裝藥Q光由下式確定經(jīng)驗計算法q光=K光×a光×WQ光=q光×L+Q底式中：K光——光面爆破的單位耗藥量（克/m3），預(yù)留光爆層時：取K光=75（克/m3）有準光爆層時：取K光=90（克/m3）Q底——光面爆破底部加強裝藥量。預(yù)留光爆層時：取Q底=（3～5）q光有準光爆層時：取Q底=（5～8）q光根據(jù)經(jīng)驗實際取：預(yù)留光爆層時：q光=160～180克/m有準光爆層時：q光=200～220克/m2/3/202332第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破(7)起爆時間光面爆破可以和準光爆層一起起爆，其滯后時間△t=100～150ms為宜。本工地取△t=150ms。2/3/202333第六章預(yù)裂爆破與光面爆破7.工程實例7.2復(fù)雜環(huán)境特殊地質(zhì)條件下高梯段深孔光面爆破

光面爆破施工工藝（1)鉆機平臺的修建本工點取平臺寬度為2.0m。(2)邊坡測量放線(3)鉆孔技術(shù)鉆孔精度是光面爆破的重要因素，也是復(fù)雜環(huán)境下保證光爆安全的關(guān)鍵。按“對位準、方向正、角度精”三要點安裝架設(shè)鉆機，其措施如下：－－－鉆機對位要準而牢。－－－