光面爆破参数
光面爆破参数
光面爆破设计1.光爆标准：眼痕率不少于70%；超挖尺寸不得大于150mm，欠挖尺寸不得超过质量标准要求；岩面上不应有明显的炮震裂隙。
2．光面爆破的起爆顺序。
起爆顺序：掏槽炮→辅助炮→周边炮→底板炮→底角炮。
3．光面爆破参数的确定（1）周边孔间距E。
周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1m至0.2m处,光爆孔的孔底的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。
当爆孔孔径D为42mm时，周边孔间距E =（10～14）D，即0.42mm～0.59mm；Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55m，Ⅳ级围岩约为0.50m比较合适。
（2）光爆层厚度W。
光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。
断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。
同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。
（3）密集系数K。
周边眼密度系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素。
K=E/W（K取值0.8）（4）孔深L。
围岩循环进尺：L=0.5×B×90%=0.5×6.0×90%=2.70m(隧道宽度B=6.0m)。
除掏槽眼和底角眼取值3.2m外，其余各眼炮孔深度取3.0m。
在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。
（5）装药量Q。
一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。
它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。
q取值1.2kg/m3。
二是装药集中度Q。
光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即Q=qEWQ确定为0.11～0.30kg/m。
（6）炮孔数量N。
炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。
孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。
隧道光面爆破作业标准
隧道光面爆破施工作业标准1. 作业条件隧道开挖爆破采用光面爆破，施工前对施工人员进行详细的书面技术交底，作业人员进行岗前培训和安全教育，特殊工种的作业人员持证上岗。
仔细检查钻孔设备，风、水、电等管线路，发现问题及时处理。
2. 作业标准（1）资源配置隧道施工所需材料规格、尺寸及数量等参照图纸设计要求执行，并保证用于施工的材料符合国家质量标准。
开挖作业使用火工品必须按照正规程序办理，并投入使用。
其他工程所用材料必须应符合设计规定，满足质量验收标准，经检验合格和监理工程师批准后方可使用。
结合正常施工需要，机械设备配置如下：双线全断面开挖设备配置表（2）工艺流程光面爆破施工工艺流程图（3）作业要点⑴钻爆设计控制要点最大限度地减少爆破震动对围岩的扰动，避免造成或加大既有裂隙而出现渗漏水现象；控制后续爆破对隧道初期支护或衬砌结构的震动影响；根据分部开挖方案，爆破时不影响相邻洞室的支护结构的稳定性；控制爆破震动对临近建筑物的影响，确保地表建筑物的安全。
提高爆破效果，即隧道开挖轮廓的质量及机械化施工对岩石块度要求。
动态设计，隧道开挖时进行爆破监测，及时反馈信息，经济技术指标设计合理，操作方法利于推广应用。
根据隧道岩质情况，按《光面爆破参数表》进行选择。
施工过程中通过爆破效果检查，结合地质变化情况适当调整，以求达到安全、经济和最佳爆破效果。
光面爆破参数表⑵减震措施根据以往研究成果及施工经验，影响爆破振动强度的主要因素有：爆破器材的质量、爆破体的物理性质、爆破开挖方式、微差时间间隔、单段起爆药量等。
为此，减振爆破主要从以下几个方面采取措施：①爆破器材要获得比较好的减震效果，必须根据炸药与岩石的匹配程度选择合适的爆破器材。
为此，在隧道开挖爆破时，掏槽眼、扩槽眼和掘进眼选用高爆速的2#岩石硝铵炸药(有水地段采取乳化炸药)，光爆孔采取专用的φ25小直径光爆炸药(炸药均要求防水性能好)。
雷管采用精度高的非电毫秒延期导爆管雷管，避免爆破时出现串段现象，防止因爆破器材质量问题，增大爆破振动，降低爆破效果。
煤矿巷道光面爆破参数选择在快速掘进中的作用
关键词 ：光面爆破
一
引 言 在煤 矿 巷道 的开 挖过 程 中 ，其光 面爆 破是 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 ，又 称为 周边 爆破 和 轮廓 爆破 。要 实 现快速 掘 进 ，主要 是 从凿 岩机 具 、爆 破参 数 、施 工组 织等 方面 优化 设 计 ，从 而达 到快速 掘进 的 目的。
Ｒ＝２ Ｒ （ Ｐ ／ 盯 ）ｄ ｂ （ ６ ）
四、巷道 光面爆 破 的参 数计 算
巷 道光 面 爆破 参数 包括 不 耦合 系数 、炮 孔 深度 、炮 眼间 距 、邻 近 系数 、最小 抵 抗线 、装 药 结构 和装 药 密集 系数 等 。其 中 ，炮 孔 直径 和 炮 孔深 度 ，则按照 工程 实际来 取值 。 １ ． 不 耦合 系数 对 于不 耦 合系 数来 说 ，它 是药 卷直 径 与炮孔 直 径之 比 。其 选取 原 则是 ，使作 用在孔 壁上 的压 力低于岩 石 的抗压 强度 ，而高 于抗拉 强度 。 按 下式 进行 ：
式 中 ：Ｒ 为炮 眼 间距 ；Ｐ 为炮 眼 壁上 初始 应 力峰 值 ；ｂ为切 向应 力 与径 向应 力 比值 ，ｂ＝ ，（ １ 一 ） ， 为泊松 比 ；为岩 石抗 拉 强度 ； ａ 为应 力波 衰减 系数 ， ｄ＝ ２ 一 ／（ １ 一 ） 。若 以应力 波和爆 生气 体共 同 作 用理论 为基础 ，炮 眼间距 为 ：
第１ 期 ２ ｏ １ ３年
中国 化 工 贸 易
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
攘术瘟用
煤 矿巷道光面爆破参数选择在快 速掘进 中的作用
周 甄遥
（ 淮北 矿业集 团双龙公 司 。安徽淮 北 ２ ３ ５ ０ ４ ７ ）
光面爆破
光面爆破是一种控制巷道轮廓较好的爆破方法，它是国内外广泛使用的一项新的爆破技术。
其主要优点是：巷道爆破后巷道成型规整，超挖量小；不产生或很少产生炮震裂缝，对围岩扰动小，利于巷道稳定；出渣量少、衬砌材料减少，经济合理。
因此，随着锚喷支护新工艺的推广使用，光面爆破已成为一种配套技术。
（一）光面爆破一般应达到如下三个标准（1）爆破后，周边留下的眼痕数应不少于其总数的50%；（2）超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；（3）岩石上不应留有明显的炮震裂缝。
光面爆破的实质是：控制炸药的爆炸能量，减弱其对围岩的破坏作用，合理利用相邻周边眼爆炸冲击波的动力作用和爆破气体的静力作用，在其相邻周边眼的连线上产生有效的裂缝，将岩石切割破坏。
从上述光爆作用原理可知，为达到良好的光爆效果，必须合理选取光爆有关参数，如周边眼距、最小抵抗线、药卷直径、装药结构和起爆时间等。
（二）光面爆破参数（1）周边眼布置周边眼的最小抵抗线和眼距是光面爆破的两个主要参数，二者之间有一个合理的比例关系，并随岩石性质的不同而相应变动，同时还要考虑眼深和装药结构的影响。
根据试验，一般可依岩石情况不同，按下式选择K=E/W (3-12) 式中E——周边眼距，一般取400～600mm，在拱顶两侧(靠近拱基处)，岩石对爆破的夹制作用较大，眼间距应适当减少，在裂缝节理发育或层理明显的岩层中，眼距也应适当减少，同时还要减少装药量；W——最小抵抗线，mm；K——炮眼密集系数，一般取0.8～1.0，硬岩中取大值，软岩中取小值。
（2）药卷直径根据国内外经验，药卷直径与炮眼直径之比，在缓冲爆破作用方面，有着密切的关系。
小直径药卷不但其爆炸性能低，而且由于它与炮眼间有较大的空隙，缓冲了爆轰波对岩石的冲击作用，减轻了对围岩的震裂破坏程度。
关于不耦合系数，我国目前多采用的炮眼：直径在40～42mm左右，小药卷直径一般为25mm，因此不耦合系数为1.6。
随着炸药性能的改进，小药卷直径还可以变小(但不能小于该炸药的临界直径)，以便进一步提高光爆效果。
光面爆破施工技术要求
光面爆破施工技术要求1、光面爆破基本参数（1）光面爆破层厚度:即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的10～20倍。
岩质软弱、裂隙发育者，眼距应小而抵抗线应大；坚硬、稳定的岩石上，眼距应大而抵抗线应小。
（2）孔距:一般为光面爆破层厚度的0.75～0.90倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。
（3）钻孔直径及装药不偶合系数可参照预裂爆破选用。
明挖工程钻孔直径为70～165mm；不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取2～5。
（4）线装药密度一般按照松动爆破药量计算公式确定，预裂爆破的线装药密度一般为200～500g/m，为克服岩石对孔底的夹制作用，孔底段应加大线装药密度到2～5倍。
2、光面爆破技术要点：（1）根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。
（2）严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。
（3）周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药，为满足装结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现空气间隔装药。
（4）采用毫秒微差有序起爆，要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。
（5）边孔直径小于等于50mm。
3、质量控制标准（1）开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕迹率也称半孔率，为开挖壁面上的炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比率。
对节理裂隙极发育的岩体，一般应使炮孔痕迹率达到10%～50%；节理裂隙中等发育者应达50%～80%；节理裂隙不发育者应达80%以上，且岩壁面不应有明显的爆生裂隙。
（2）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为±15cm。
（3）在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1cm。
实践表明，对软岩预裂缝宽度可达2cm以上，而且只有达到2cm以上时，才能起到有效的隔震作用；但对坚硬岩石，预裂缝宽度难以达到1cm。
东江工程的花岗岩预裂缝宽仅6mm，仍可起到有效隔震作用。
预裂缝的宽度标准与岩性及工程部位有关，应通过现场试验最终确定。
光面爆破参数的调控
光面爆破参数的调控目前，隧道施工普遍采用光面爆破技术，以尽量降低对围岩的振动，在隧道周边形成一个光滑平整的边壁，从而保持围岩的完整性和自身承载力。
为了保证光爆效果，避免超、欠挖现象，就必须对光爆参数进行及时有效地调控。
方法和步骤如下。
2调控方法和步骤2.1根据安全、环保法规调控2.1.1爆破震动从爆源到被保护物的距离应保证被保护物不受到爆破振动作用的破坏，这段距离称为爆破地震安全距离。
可按下式计算：式中：R为爆源中心至被保护建筑物的最小距离，m；Q为炸药总量，kg，齐发爆破取总炸药量，秒差爆破或微差爆破取最大一段的炸药总量；V为被保护建筑物基岩质点的允许安全振动速度，cm/s，可根据《爆破安全规程》确定，例如：一般砖房取V=2～3 cm/s，钢筋混凝土框架房屋取V=5 cm/s；m为药量指数，集中药包取1/3；K、a为与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。
工程实际中，更多的情况是爆源与需要保护的建筑物之间的距离R一定，要求在爆破地震振动速度不超过建筑物的允许安全振动速度的前提下，计算齐发爆破允许的最大装药量或延期爆破药量最大一段的允许装药量Qmax，可按下式计算：2.1.2爆破飞石（1）几何相似公式。
爆破场地位于山坡上，极易产生爆破飞石，对其危害必须进行预控。
爆破飞石距离的计算公式，我国普遍采用的经验公式：Rf=20Kn2W 式中：Rf为最远抛掷距离；K为安全系数与地形、风向有关；n为爆破作用指数；W为最小抵抗线。
我国《爆破安全规程》（GB***-*****3）中指定，此公式在W25m，n=1左右的硐室爆破中较为准确。
（2）Lundborg统计规律公式。
Lundborg统计规律公式：Rf =KTqdb 式中：KT为与爆破方式、堵塞长度、地质和地形条件有关的系数，取110～115；q为单位炸药消耗量，kg/m3，加入此因数使计算精度超过了德汤尼克公式；db为炮眼直径，mm。
2.1.3其它注意事项例如：高压线下的石方爆破。
光面爆破
光面爆破：光面爆破已被规定为在地下开挖工程中控制周边超挖的标准方法。
它不仅可以得到一个光滑的岩面，同时减少`了围岩中的裂隙，使随后的支护工程量得以减少。
这种方法是20世纪50-60年代由瑞典发展起来的，它不但适用于地下工程，也适用于露天开挖。
一．什么叫光面爆破：在主体岩石爆破后，沿设计轮廓线将爆破孔起爆的爆破方法称光面爆破。
二．光面爆破的基本作业方法：1．预留光爆层：预留设计的光爆层，隧道一般留60-80cm,露天一般留1.5-2.0m,它与孔径有关。
2．一次分段爆破法：主体石方爆破与光面爆破一起进行分段爆破，主爆孔先响，光爆孔后响。
它们的延迟时间一般选择为150-200ms。
三，光面爆破的优点、缺点：优点：1．减少超欠挖，节约工程成本。
2．开挖面完整，可以减少支护工作量，有利于后期作业。
3．露天光爆，环保效果好，对保留岩体破坏小。
缺点：钻孔工艺不当，要求钻孔水平高，钻孔量大，对钻孔人员素质要求高。
四．光面爆破与预裂爆破的区别：1．预裂孔先与主体石方起爆，而光面爆破是在主体石方爆破后起爆，所以预裂爆破的夹制作用大。
2．预裂爆破用药量大，光面爆破用药量小。
五．光面爆破适应条件：1．在坚硬岩石和整体性较好的软岩石中效果明显。
在不均匀岩体，构造发育的岩体中，虽然效果不明显，但对减轻围岩的破坏、超欠挖作用很大。
2．爆破方法的适用性：（1）大于1.5米深(浅孔)范围。
（2）露天深孔爆破。
（3）隧道、导流洞及地下开挖工程，铁、公路、场平等露天开挖工程。
六．光面爆破的设计原理与设计步骤：设计原理：光面爆破设计不仅要考虑周边孔，还必须同时严格控制靠近周边孔的主爆孔的装药。
设计原理：任何主爆孔产生的裂隙破坏区均不能超过周边孔的裂隙破坏区。
瑞典爆炸研究所利用的爆破振动速度计算经验公式：v=70Q0.7/R1.5V:振速,cm/s,Q:单孔药量,kg。
R：距离，m。
一般产生危险的振速范围是v=70-100cm/s。
设计步骤：1．收集资料：开挖断面的大小，循环进尺，岩石种类，构造和物理力学性质。
光面爆破参数的合理确定_secret
光面爆破参数的合理确定1 炮眼间距的确定1.1 根据应力波与爆生气体综合作用确定炮眼间距炸药爆炸后，首先在岩体中产生爆炸应力波。
在不耦合装药条件下，作用于孔壁上的初始应力峰值为(1)式中：ρ0为装药密度，kg/cm3；D为炸药爆速，m/s；rc,rb分别为药卷半径和炮孔半径，m；n为爆轰产物与孔壁碰撞时压力增大倍数，n=8～11。
爆炸应力波在岩石中传播时，径向压应力σr 与切向拉应力σθ分别为式中：r为所需确定点距爆源的距离；α为应力波衰减系数，α=(2-μ)/(1-μ);μ为岩石泊松比。
孔壁围岩处于拉应力状态，因此岩石处于体积应力状态下。
在静力条件下，岩石破坏强度的经验公式为式中：σ1为岩石破坏时的最大主应力；σ3为作用于岩石上的最小主应力；m,S为常数，取决于岩石性质及原岩的破坏程度，对于完整岩石S=1，破损岩石S＜1。
在爆炸应力波作用下，岩石动态抗压强度随应变率增加而提高，大约比静力抗压强度提高约10倍，而动态抗拉强度随应变率增加约只提高1倍，因此，孔壁保护的条件为σr0≤10σ1。
爆炸应力波在岩石中传播，使孔壁处产生裂纹的条件为σθ=σ3(4)由式(2)，(4)可确定出孔边裂纹的初始裂纹长度为由式(5)可以看出，孔边初始裂纹长度与岩石性质μ、炮孔半径rb、初始应力峰值σr0有关，σr0和rb愈大，a就愈大。
在裂纹断裂扩展过程中，裂纹尖端的应力强度因子为式中：Pb为爆生气体充满炮眼时的静压，P b =(Pc/Pk)k/n(rc/rb)2k Pk;Pc=ρD2/8;Pk=100MPa；k为凝聚炸药绝热指数，k=1.3。
随着裂纹扩展，其尖端的应力强度因子逐渐减小，最终止裂。
裂纹最终扩展长度b可由下式求出，即K Ⅰ=KIC(7)式中：KIC为岩石断裂韧度，MPa/cm3/2。
显然，炮孔间距E=2b。
如花岗岩的KIC=60.4～65.9MPa/cm3/2，采用2号岩石炸药，将有关数据代入式(7)，可得b=15rb ，则E=2b=30rb。
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三、光面爆破设计
1．光面爆破的起爆顺序。
起爆顺序：掏槽炮→扩槽炮→内圈炮→周边炮→底板炮→底角炮。
2．光面爆破参数的确定
（1）周边孔间距E。
周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1m至0.2m处,光爆孔的孔底的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。
当爆孔孔径D为40mm时，周边孔间距E =（10～16）D，Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55m，Ⅳ级围岩约为0.50m比较合适。
（2）光爆层厚度W。
光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。
断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。
同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。
凤凰山隧道光爆层厚度W=0.5m～0.8m，Ⅱ、Ⅲ级围岩W取55cm，Ⅳ级围岩W取60cm。
（3）密集系数K。
周边眼密度系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素。
K=E/W（K取值0.8）
（4）孔深L。
围岩循环进尺：L=0.5×B×90%=0.5×6.0×90%=2.70m(隧道宽度B=6.0m)。
除掏槽眼和底角眼取值3.2m外，其余各眼炮孔深度取3.0m。
在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。
（5）装药量Q。
一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。
它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。
q取值1.2kg/m3。
二是装药集中度Q。
光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即
Q=qEW
Q确定为0.11～0.30kg/m。
（6）炮孔数量N。
炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。
孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。
N=0.0012qS/ad2
式中N—炮孔数量，个；q—单位炸药消耗量, 取1.2kg/m3；S—开挖断面面积，（Ⅳ级围岩S=52m2 ，Ⅱ、Ⅲ级围岩S=42m2）a—炮眼装填系数，取0.62；d—炸药直径，硝铵炸药为32mm。
Ⅱ、Ⅲ级围岩炮孔数量N=95个，Ⅳ级围岩炮孔数量N=118个。
3．装药结构。
周边眼装药采用径向不偶合间隔装药结构，不偶合系数为1.5～2.0。
所有爆眼统一装φ32标准药卷，周边眼间隔装药，岩石炸药与乳化炸药混装，周边眼药卷不需绑在竹片上，直接装入，孔口用炮泥堵塞。
光面爆破装药过程中，如果只注意控制周边眼用药量而忽视内圈辅助眼的药量控制，很难达到理想的爆破效果。
因此，为保证光爆效果，司钻手定岗定位，掏槽眼、底板眼、辅助眼、周边眼（又分拱部、拱墙、边墙）都实行专人负责。
4．起爆方法。
隧道爆破从掏槽眼到辅助眼至周边眼，采用多段微差毫杪雷管起爆由里向外起爆，其中周边眼比辅助眼要跳2段，间隔时间为25～100毫秒，且用同一段雷管同时起爆
四、光面爆破参数的调整
光面爆破是一项能有效控制岩体开挖轮廓减少超欠挖的爆破技术，通过对隧道周边进行正确的钻孔和爆破，可以保留完整的周边轮廓及减少对围岩的扰动。
确定合理的光爆参数，
是获得良好光面爆破效果的重要保证。
凤凰山隧道钻孔直径为φ40mm，钻孔深度为3m（除掏槽眼和底角眼取值3.2m），爆破中使用2号岩石铵梯炸药和乳化炸药。
在施工中分别对周边眼间距为40cm，50cm，55cm，60cm，65cm，70cm、光爆层厚度及炮孔数量等进行多次现场爆破试验，总结出以下爆破技术参数：
1．周边眼间距E：当爆孔孔径D为40mm时，Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55m，Ⅳ级围岩约为0.50m比较合适。
2．Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆层厚度W取55cm，Ⅳ级围岩W取60cm。
3．密集系数K。
K取值0.8
4．孔深L。
隧道光面爆破，周边眼的深度，取决于钻眼精度。
本隧道钻眼深度L取值3.0m，进尺2.70m。
5．装药量Q。
经过现场试验和施工经验数据，装药量Q确定为0.20kg/m。
6．炮孔数量N。
N=0.0012qS/ad2。
考虑到周边眼适当加密,不同围岩级别相应增加8～10个炮孔，Ⅱ、Ⅲ级围岩炮眼总数选取104个，Ⅳ级围岩炮眼总数选取128个。