井巷光面爆破主要參數及效果分析

中圖分類號：TU 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2011)07-0012-01

摘要:在實際施工中，光面爆破參數的選擇直接影響爆破效果，通過對光面爆破主要參數的分析，結合實踐經驗，給出了巖石巷道中光面爆破的主要參數值。

關鍵詞:光面爆破 爆破參數 爆破效果

在井巷工程開挖過程中，為了保持巷道圍巖的穩定，減少支護作業工程量，加快施工進度，常采用光面爆破。實際爆破設計與施工中未考慮爆破對巖石的損傷，使巖石的力學參數發生變化，出現超挖或產生大量的爆震裂隙。為控制開挖質量，減少爆震裂隙，并把爆破對圍巖的損傷控制在最小范圍，探討了光面爆破主要參數與爆破效果的關系。

一、光面爆破技術

光面爆破技術，通過科學設計爆破參數、合理布置炮孔位置、有效控制炮眼裝藥量(選用低密質和)、低爆速炸藥采用不耦合裝藥的基礎上，合理地利用炸藥能量，使爆破后留下的巷道輪廓較為平滑，通常可在新的巷道壁面上殘留清晰可見的鉆孔壁痕跡。光面爆破能降低爆破對圍巖的損傷，使巷道產生很少的爆震裂隙，保持巷道圍巖的強度和完整性，使巷道成型規整，尺寸符合設計要求，減少超挖或欠控，達到優質安全的目的。光面爆破與普通爆破相比減少超挖率15%～25%，能節省大量材料，提高工程質量，減少提井、裝運費用，實現優質高效。

二、光面爆破主要參數

為獲得良好的光面爆破效果，除了選擇低密度、低爆速、高體積威力的炸藥外，對光爆參數的合理選擇也非常重要。主要參數有:不耦合系數、炮眼間距、炮眼密集系數、炮眼裝藥密度、裝藥量、起爆間隔時間、堵塞長度與起爆順序等。

1.不耦合系數

不耦合系數是炮眼直經與藥卷直徑之比，實際生產中不耦合系數應根據鉆孔施工質量、地質條件等因素綜合考慮確定，一般不耦合系數選取應使爆破后炮孔內壓力低于巖壁抗壓強度，高于抗拉強度，不耦合系數增大使爆轟波壓縮傳送作用時間延長，炮孔壁的切向應力下降，起到緩沖、減少孔壁損傷破碎。巖石極限抗拉強度與抗壓強度為1/10～1/40時，通常在1.2～1.68選取。

2.炮眼間距

炮孔間的貫通是通過拉應力來實現的，為保證相鄰炮孔之間順利貫通，炮孔間連線上每一點的切向拉應力均不能小于圍巖的抗拉強度。如果孔距選擇過小，由于相鄰兩孔起爆時差的存在，容易出現“空孔效應”即其中一個孔由于先爆而使應力集，中，產生的裂紋可能使保留巖體出現壓碎現象，而且容易出現大塊。如果孔距過大，應力波疊加后的拉應力小于炮孔連心線面上巖石的抗拉強度，則只形成兩炮孔各自的徑向裂縫，難以形成貫通裂縫及平整的開裂面。因此，合理的炮孔間距應根據圍巖性質、節理裂隙發育程度、炸藥性質、不耦合系數等來確定，一般最小抵抗線應大于炮眼間距，以確保炮眼之間裂隙貫通。施工經驗表明，炮眼間距一般為炮孔直徑的10～20倍。

3.炮眼密集系數

相鄰兩炮眼間距L與最小抵抗線H的比值為炮眼密集系數F，相鄰炮眼密集系數(F)過大時，炮孔間距過大，兩炮孔就會各自形成單獨的爆破漏斗，爆破后可能在炮眼之間的巖壁表面留下巖埂，造成欠挖;反之，兩炮眼裝藥距離過近，大部分能量用于拋擲巖石，就會在兩眼之間形成超挖，造成凹坑，實踐證明F一般取0.8～1.3，爆破后效果較好。

4.炮眼裝藥密度、裝藥量

炮眼裝藥量取決于要求爆破巖石的體積、爆破類型等。為減少爆震裂隙，光爆孔內多采用爆速低、溫度低、密度低、穩定性強的低猛度炸藥。在保證周邊眼(輪廓眼)爆破后裂縫沿相鄰炮孔聯心線貫通的前提下，每個炮眼應嚴格控制裝藥密度和裝藥量，藥量愈少愈好。裝藥量越大，產生的破碎范圍越大，不僅使爆轟氣體的壓力增大，爆轟波與爆轟氣體壓力的作用時間也延長，加大了巖石的損傷程度。裝藥量應根據巖性決定，一般中硬巖選取120～150g/m，軟巖減少，硬巖增加。

5.起爆間隔時間

在實施光面爆破時，起爆時差越短，壁面越平整，光面爆破效果越好，如周邊眼同時起爆，貫穿主裂縫周邊炮眼的連心線將形成最早，其裂縫形成后，周圍巖體內應力下降，從而抑制其它方向裂縫形成和擴展，此時形成的半邊孔壁痕跡良好。一般起爆時間間隔控制在10ms內，炮孔間應力疊加明顯，有利于貫通裂縫的形成，可視為同時起爆。

6.堵塞與起爆順序

堵塞的目的是為了提高爆炸能量利用率，良好的堵塞可以防止爆轟氣體過早地從炮眼沖出，保證在巖石破裂之前使炮眼內保持高壓狀態，增加炸藥利用效率，更主要的是加強爆轟氣體在孔底的靜態壓力作用，使炮孔貫穿裂縫以下的巖石與原巖分離。一般在堵塞良好炮孔中，爆后壁面光滑平整，殉爆距離顯著提高。使用爆速較低炸藥時，光面爆破效果尤為顯著。現場炮眼堵塞一般采用砂和泥的混合物，堵塞長度一般為孔徑的15～25倍，專家們研究認為淺堵塞效果最好，具體堵塞長度應視巖石和炸藥性能而定。

炮眼起爆順序一般為掏槽眼，輔助眼其次，最后周邊眼，周邊眼必須選用相同的起爆段數，且起爆時間不宜超過10ms。

三、爆震裂隙

減少爆震裂隙需要結合巖層性狀、圍巖性質等工程條件，合理布置掏槽眼和輔助眼，使爆破形成的自由面能滿足光面爆破的要求，即使周邊眼爆破后對巷道圍巖產生抗拉抗壓作用保持一致，并最終按設計要求的方向產生主裂痕。生產實踐表明，光面爆破由于采用了不耦合裝藥結構，藥包爆轟后，炮眼壁受到的爆轟壓力顯著降低，當炮孔內壓力低于巖石動態抗壓強度時，在炮眼壁上就不至于造成“壓碎”破壞，此時，爆轟引起的應力波在炮眼孔壁上造成的應力狀態和鉆眼時相似，只能引起少量的徑向細微裂隙，裂隙的數目和范圍與不耦合系數和裝藥量有關。一般在鉆孔直徑一定時，不耦合系數值愈大，藥量愈小，除主裂隙外其它細微裂隙的數目和長度與藥量成正比。光面炮眼組同步起爆時，在炮眼的導向作用下，沿相鄰兩炮眼聯心線的徑向裂隙得到優先發育，炮眼中的爆炸氣體在氣楔作用下將這些徑向裂隙擴展成為貫通裂隙，最后形成光面，從而減少了其它方向上爆震裂隙的生成。

光面爆破的目的是減少超挖，降低爆破對圍巖的損傷。由于巖石性質不同及爆破過程的復雜性，在井巷爆破施工時，應分析被爆巖石的地質條件，并參考國內外相關施工經驗，確定出科學合理的光面爆破參數，以達到理想的爆破效果。

參考文獻:

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