光面爆破技术培训课件(基础知识)
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光面爆破
工程技术办质量培训
• 瑞典从20世纪50年代开始，率先研究一 种能按设计轮廓线爆破岩体，使洞室周 壁或开挖面ຫໍສະໝຸດ Baidu整，并使围岩不受明显破
坏的控制爆破技术，即光面爆破技术。
美国、加拿大等国也相继进行了研究。
• 我国自1970年以来，在矿山、水利、地下工程 中获得了广泛应用光面爆破技术，至今成为控 制开挖轮廓线的主要爆破方法之一。
• 一、光面爆破的特点 • (1)爆破后成型规整，符合设计轮廓，特别在松
软岩层中更能显示出光面爆破的作用。 • 光面爆破后通常可在新形成的壁面上残留清晰
可见的半边孔壁痕迹。
• （2）光面爆破可以大大减少洞室的超挖 量，提高施工质量，加快施工进度，节 省大量的混凝土衬砌浇筑量。
• （3）光面爆破对围岩的破坏要轻微得多。根 据声波探测表明，采用光面爆破时，围岩松弛 带的范围只是常规爆破方法的1/3~1/2，从而 提高了围岩的稳定性，减少了支护工作量；
• 采用光面爆破，围岩的壁面平整，危石少，撬 顶工作简单，减轻了表面应力集中现象，避免 局部冒落，增进了围岩的稳定和施工安全，并 为喷砼支护的使用创造了有利条件。
• 光面爆破的优点在完整岩体中十分明显，可以直 观地感到爆破后的开挖面光洁平整，岩体完整， 爆破裂隙不发育，给人以安全感。
• 但是，在松软的岩石中，特别是在一些不均质的 岩体和构造发育的岩体中采用光面爆破在减轻围 岩的破坏，减少超挖以及避免产生冒顶等方面， 仍起到很大作用
• 与普通爆破相比，光面爆破的主要优点是：岩壁 面光滑平整，围岩稳定，其爆破后壁面光滑、平 整。
• 目前业主对光面爆破的质量要求：周边轮廓尺寸 符合设计要求，周边眼间距350~550mm；壁面 凸 凹 度 不 大 于 150mm ； 眼 痕 率 ： 软 岩 ＞ 50% ， 中硬岩石≥65%，坚硬岩石≥75%。
第二节 光面爆破的参数和施 工技术
• 一、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 距和起爆时差等。
（一）最小抵抗线W
• 光爆层是指周边炮孔与最外层主爆孔之间的一
圈岩石层。（全断面一次开挖成型和预留光面 层） • 光面层厚度或周边眼（光爆孔）到邻近辅助眼 间的距离，是光面眼（光爆孔）起爆时的最小 抵抗线，一般它应大于或等于光面眼间距。
光面爆破炮孔装药结构 1—导爆索；2—堵塞段；3—中间装药；4—底部增强装药
毫秒延期雷管
毫秒延期雷管延时值
乳化炸药
（四）线装药密度
• 线装药密度是指单位长度炮孔内的装药量，又 称装药集中度，当采用既有环向不耦合又有轴 向空气间隔的装药结构时
二、光面爆破的基本原理
• 光面爆破的实质是沿开挖轮廓线布置间距减小 的平行炮眼，采用特殊的装药结构，在这些光 面炮眼中进行减少药量的不耦合装药，选择合 理的光爆参数，然后同时起爆。
• 爆破时，沿这些炮眼的中心联接线破裂成平整 的光面。
• 比如在洞室掘进设计断面的轮廓线上布置加密的 周边孔，减小药包直径，减少装药量，配套采用 不耦合装药结构，采用低密度和低爆速的炸药， 甚至专用的光面爆破炸药（小直径、低猛度、低 爆 速 2000~3000m/s ） ， 以 控 制 炸 药 爆 炸 能 量 及其作用，降低爆炸冲击波的峰值压力，削弱它 在岩石中引起的应力波强度，避免在炮孔周围产 生压碎区，而使爆破作用集中到需要爆落的一侧 岩体上，减弱对原岩体的破坏作用。
• 光面爆破时由于采用不耦合装药，药包爆轰后， 炮眼壁上的压力显著降低。此时药包的爆破作用 为准静压作用。当炮孔压力值低于岩石动抗压强 度时，在炮眼壁上就不致造成“压碎”破坏。
• 这样爆轰波引起的应力波和凿岩时在炮眼壁上造 成的应力状态相似，只能引起少量的径向细微裂 隙。
邻孔和空孔的 导向作用
光面爆破时炮眼连心线破裂面的形成 （a）炮孔装药情况；（b）先爆炮孔对相邻炮孔的影响；（c）光面的形成
• 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。
• 光爆层的厚度还与岩石的性质和地质构 造等因素有关。坚硬完整的岩石，光爆 层宜薄一些；而松软破碎的岩石，光爆 层宜厚一些。
• ①光爆锚喷施工质量好，减少了围岩的 位移、松动和破坏，增加了安全性。
• ②减少超挖、节约材料，降低了成本。 • 根据徐州矿务局统计，成本大约降低30%。 • 据大秦线铁路施工统计，在19km隧道掘进中，
如每循环超挖10cm，则相当于多挖1km相同 断面隧道；
第一节 光面爆破技术的特点和
基本原理
• 实践表明，当K= 0.8～l.0时，爆破后的光面效 果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。
（三）不耦合系数
• 不耦合系数K'，是指炮孔直径与药包直 径之比（环向空气间隔装药时）。光面 爆破采用药包直径小于炮孔直径的方法， 因而不耦合系数K'＞1。
• 不耦合系数K‘的取值一般介于1.1~3.0之 间，采用最多的是不耦合系数K'=1.5～ 2.5用得较多。
• 特别是光面爆破与锚喷支护相结合后，已成为 井巷工程中一项重大技术改进。
普通爆破和光面爆破的效果 (a)普通爆破(b)光面爆破
包家坞支洞光面爆破效果图
其他工程光面爆破效果图
其他工程漏天光面爆破效果图
• 对掘进洞室来说，爆破顺序是掏槽、崩 落，最后周边眼光面爆破。
• 在洞室掘进中采用光面爆破具有以下优 点：
（二）炮孔密集系数
• 光爆层厚度w与周边孔的间距a有着密切的关系， 可用两者的比值K＝a/W来表示，K称为周边孔 （光爆孔）的密集系数。 K值过大时，爆破后 可能在光爆孔间留下岩埂，造成欠挖，达不到 光面爆破效果；反之K值过小时，则会在新壁 面造成凹坑，可能出现超挖。
• 实践中多取最小抵抗线大于孔距，具有小孔距、 大抵抗线的特点，尤其在坚硬岩石中密集系数 皆小于1。这样，可使反射拉伸波从最小抵抗 线方向折回之前造成贯穿裂缝，隔断反射拉伸 波向围岩传播的可能，减少围岩破坏。
工程技术办质量培训
• 瑞典从20世纪50年代开始，率先研究一 种能按设计轮廓线爆破岩体，使洞室周 壁或开挖面ຫໍສະໝຸດ Baidu整，并使围岩不受明显破
坏的控制爆破技术，即光面爆破技术。
美国、加拿大等国也相继进行了研究。
• 我国自1970年以来，在矿山、水利、地下工程 中获得了广泛应用光面爆破技术，至今成为控 制开挖轮廓线的主要爆破方法之一。
• 一、光面爆破的特点 • (1)爆破后成型规整，符合设计轮廓，特别在松
软岩层中更能显示出光面爆破的作用。 • 光面爆破后通常可在新形成的壁面上残留清晰
可见的半边孔壁痕迹。
• （2）光面爆破可以大大减少洞室的超挖 量，提高施工质量，加快施工进度，节 省大量的混凝土衬砌浇筑量。
• （3）光面爆破对围岩的破坏要轻微得多。根 据声波探测表明，采用光面爆破时，围岩松弛 带的范围只是常规爆破方法的1/3~1/2，从而 提高了围岩的稳定性，减少了支护工作量；
• 采用光面爆破，围岩的壁面平整，危石少，撬 顶工作简单，减轻了表面应力集中现象，避免 局部冒落，增进了围岩的稳定和施工安全，并 为喷砼支护的使用创造了有利条件。
• 光面爆破的优点在完整岩体中十分明显，可以直 观地感到爆破后的开挖面光洁平整，岩体完整， 爆破裂隙不发育，给人以安全感。
• 但是，在松软的岩石中，特别是在一些不均质的 岩体和构造发育的岩体中采用光面爆破在减轻围 岩的破坏，减少超挖以及避免产生冒顶等方面， 仍起到很大作用
• 与普通爆破相比，光面爆破的主要优点是：岩壁 面光滑平整，围岩稳定，其爆破后壁面光滑、平 整。
• 目前业主对光面爆破的质量要求：周边轮廓尺寸 符合设计要求，周边眼间距350~550mm；壁面 凸 凹 度 不 大 于 150mm ； 眼 痕 率 ： 软 岩 ＞ 50% ， 中硬岩石≥65%，坚硬岩石≥75%。
第二节 光面爆破的参数和施 工技术
• 一、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 距和起爆时差等。
（一）最小抵抗线W
• 光爆层是指周边炮孔与最外层主爆孔之间的一
圈岩石层。（全断面一次开挖成型和预留光面 层） • 光面层厚度或周边眼（光爆孔）到邻近辅助眼 间的距离，是光面眼（光爆孔）起爆时的最小 抵抗线，一般它应大于或等于光面眼间距。
光面爆破炮孔装药结构 1—导爆索；2—堵塞段；3—中间装药；4—底部增强装药
毫秒延期雷管
毫秒延期雷管延时值
乳化炸药
（四）线装药密度
• 线装药密度是指单位长度炮孔内的装药量，又 称装药集中度，当采用既有环向不耦合又有轴 向空气间隔的装药结构时
二、光面爆破的基本原理
• 光面爆破的实质是沿开挖轮廓线布置间距减小 的平行炮眼，采用特殊的装药结构，在这些光 面炮眼中进行减少药量的不耦合装药，选择合 理的光爆参数，然后同时起爆。
• 爆破时，沿这些炮眼的中心联接线破裂成平整 的光面。
• 比如在洞室掘进设计断面的轮廓线上布置加密的 周边孔，减小药包直径，减少装药量，配套采用 不耦合装药结构，采用低密度和低爆速的炸药， 甚至专用的光面爆破炸药（小直径、低猛度、低 爆 速 2000~3000m/s ） ， 以 控 制 炸 药 爆 炸 能 量 及其作用，降低爆炸冲击波的峰值压力，削弱它 在岩石中引起的应力波强度，避免在炮孔周围产 生压碎区，而使爆破作用集中到需要爆落的一侧 岩体上，减弱对原岩体的破坏作用。
• 光面爆破时由于采用不耦合装药，药包爆轰后， 炮眼壁上的压力显著降低。此时药包的爆破作用 为准静压作用。当炮孔压力值低于岩石动抗压强 度时，在炮眼壁上就不致造成“压碎”破坏。
• 这样爆轰波引起的应力波和凿岩时在炮眼壁上造 成的应力状态相似，只能引起少量的径向细微裂 隙。
邻孔和空孔的 导向作用
光面爆破时炮眼连心线破裂面的形成 （a）炮孔装药情况；（b）先爆炮孔对相邻炮孔的影响；（c）光面的形成
• 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。
• 光爆层的厚度还与岩石的性质和地质构 造等因素有关。坚硬完整的岩石，光爆 层宜薄一些；而松软破碎的岩石，光爆 层宜厚一些。
• ①光爆锚喷施工质量好，减少了围岩的 位移、松动和破坏，增加了安全性。
• ②减少超挖、节约材料，降低了成本。 • 根据徐州矿务局统计，成本大约降低30%。 • 据大秦线铁路施工统计，在19km隧道掘进中，
如每循环超挖10cm，则相当于多挖1km相同 断面隧道；
第一节 光面爆破技术的特点和
基本原理
• 实践表明，当K= 0.8～l.0时，爆破后的光面效 果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。
（三）不耦合系数
• 不耦合系数K'，是指炮孔直径与药包直 径之比（环向空气间隔装药时）。光面 爆破采用药包直径小于炮孔直径的方法， 因而不耦合系数K'＞1。
• 不耦合系数K‘的取值一般介于1.1~3.0之 间，采用最多的是不耦合系数K'=1.5～ 2.5用得较多。
• 特别是光面爆破与锚喷支护相结合后，已成为 井巷工程中一项重大技术改进。
普通爆破和光面爆破的效果 (a)普通爆破(b)光面爆破
包家坞支洞光面爆破效果图
其他工程光面爆破效果图
其他工程漏天光面爆破效果图
• 对掘进洞室来说，爆破顺序是掏槽、崩 落，最后周边眼光面爆破。
• 在洞室掘进中采用光面爆破具有以下优 点：
（二）炮孔密集系数
• 光爆层厚度w与周边孔的间距a有着密切的关系， 可用两者的比值K＝a/W来表示，K称为周边孔 （光爆孔）的密集系数。 K值过大时，爆破后 可能在光爆孔间留下岩埂，造成欠挖，达不到 光面爆破效果；反之K值过小时，则会在新壁 面造成凹坑，可能出现超挖。
• 实践中多取最小抵抗线大于孔距，具有小孔距、 大抵抗线的特点，尤其在坚硬岩石中密集系数 皆小于1。这样，可使反射拉伸波从最小抵抗 线方向折回之前造成贯穿裂缝，隔断反射拉伸 波向围岩传播的可能，减少围岩破坏。