爆破员考试 掘进爆破PPT课件

掘进工作面的炮孔主要分为掏槽孔、辅助孔和周边孔 周边孔:顶孔、底孔、帮(墙)孔。 对于大断面隧道，辅助孔又可分为扩槽孔、崩落孔(掘进孔)等。 掏槽孔采用超量装药并最先起爆，首先从工作面上将一部分岩石破碎并抛出，形成一个槽形空洞，为辅助孔爆破创造补充自由面，从而提高爆破效率； 辅助孔位于掏槽孔外圈，随掏槽孔之后起爆，以便进一步扩大自由面，并崩落大量岩石，为周边孔创造良好的爆破条件； 周边孔最后起爆，作用是控制隧(巷)道的断面形状、尺寸和方向，使其符合设计要求。第1页/共96页第2页/共96页第二节 掘进爆破的掏槽方法 掏槽是掘进爆破中的关键技术，掏槽效果的好坏对炮孔利用率的高低起着决定性作用。通常，根据断面大小和形状，工作面岩石情况，合理地选择掏槽方法和布置掏槽炮孔。 为了提高爆破效果，掏槽孔通常比其他炮孔加深1520cm，装药量增加15%20%。 根据断面尺寸、岩性和地质构造条件，掏槽孔布置和钻凿形式多种多样，但归结起来可分为垂直（孔）掏槽和倾斜（孔）掏槽两大类，以及由这两类组合形成的混合掏槽。第3页/共96页1 垂直掏槽 垂直掏槽的特点是所有掏槽孔都垂直于工作面，孔距很小，且相互平行。其中有一个或几个孔不装药(空孔)作为装药孔爆破的辅助自由面，以利于掏槽孔爆破范围内的岩体破碎，并将其抛出槽外，形成槽腔，为后续爆破孔创造良好的自由面条件。 1.1 小直径空孔垂直掏槽 小直径空孔垂直掏槽主要用于浅孔掘进爆破，典型的掏槽形式有龟裂掏槽、桶形掏槽、螺旋掏槽等。 （1）龟裂掏槽。各掏槽孔排成一列，相互平行，装药孔与空孔间隔布置，爆破后在整个炮孔深度范围内形成一条裂缝，为辅助孔创造临空面。第4页/共96页图-2 龟裂掏槽炮孔布置示意图第5页/共96页（2）桶形掏槽。 各掏槽孔相互平行，一般呈对称布置，如图-3所示。桶形掏槽不受开挖断面尺寸的限制，掏槽体积较大，且槽洞内外大小基本一致(成桶形)，利于扩槽孔爆破，是中硬以上岩体中应用最多的垂直掏槽形式之一。桶形掏槽炮孔布置形式很多，如图-4所示。第6页/共96页第7页/共96页（3）螺旋掏槽。 螺旋掏槽中各装药孔与空孔距离依次递增，随着装药孔的依次起爆，槽腔体积逐次扩大，如图-5所示。第8页/共96页1.3 垂直掏槽的优缺点 垂直掏槽的优点是一般适用于中硬及坚硬岩石和坑道断面尺寸较小的掘进工程。由于炮孔垂直于工作面，所以炮孔深度不受开挖断面尺寸的限制，适宜较深的炮孔以提高循环进尺；所有炮孔均垂直于工作面，钻孔方向易于控制，可保证孔底均在同一垂直面上，所以钻孔精度高，炮孔利用率高达90100；爆堆比较集中，抛碴距离较小，可提高出碴效率；凿岩机之间相互干扰少，便于多台钻机同时作业，提高效率。 垂直掏槽的缺点是爆破同样体积的岩体要消耗较多的炮孔数量及炸药量，对炮孔间距及开孔精度要求高。第9页/共96页2 倾斜掏槽 倾斜掏槽的掏槽孔与掘进工作面斜交，以便更好地将工作面作为自由面，实现掏槽的目的。倾斜掏槽又分为：单向掏槽、楔形掏槽和锥形掏槽等多种形式。第10页/共96页2.1 单向掏槽 所有的掏槽孔排成一列，并朝同一方向倾斜的掏槽爆破称为单向掏槽。根据岩层产状不同，可采取顶部掏槽、底部掏槽、侧向掏槽和扇形掏槽的方法，以便充分利用岩层层面或软弱夹层的有利条件，形成半楔形或夹层中的掏槽孔，各形式如图8-7所示。它适用于软岩或有层理、节理、裂隙、软弱夹层的岩体中。第11页/共96页(a)顶部掏槽 (b)底部掏槽 (c)侧向掏槽图-7 单向掏槽形式第12页/共96页 2.2 锥形掏槽 锥形掏槽是指各掏槽孔排列成锥形，以相等或近似相等的角度向中心倾斜，孔底趋于集中，但不互相贯通的掏槽方法，如图-8所示。掏槽孔倾角取5570，孔底距离为0.10.3m，孔口距离取0.41.0m(岩石难爆破时取小值)，以利于爆破破碎和抛出岩块。锥形掏槽主要用于竖井掘进。第13页/共96页图8-8 锥形掏槽第14页/共96页 2.3 楔形掏槽 楔形掏槽由两排相对的倾斜炮孔组成，爆破后形成楔形空间，多用于中硬以上均质岩石，且断面尺寸大于4m2的掘进爆破中。每对炮孔的孔底距离取0.10.3m，孔口距离则与孔深和倾角大小有关，多取0.63.0m(小断面取小值，大断面取大值)，掏槽孔倾角5077。 楔形掏槽可分为垂直楔形掏槽和水平楔形掏槽，垂直楔形掏槽因钻孔容易被广泛使用，只有当岩层具有水平层理时才使用水平楔形掏槽，如图-9所示。楔形掏槽的优点是适用于各类岩层，不需大直径钻孔设备；缺点是受断面限制，钻孔角度不好掌握，岩碴抛掷较远。第15页/共96页图-9 楔形掏槽第16页/共96页3 复式掏槽 复式掏槽是指两种以上的掏槽方式结合使用的掏槽方法。当炮孔较深、断面较宽、岩石较硬时，宜采用复式掏槽，如图-10所示。 应根据不同类型的掏槽特征及现场的具体条件合理选择掏槽形式，并根据实际掏槽效果进行改进，以取得良好的技术经济效益。第17页/共96页 (a)桶形与锥形掏槽 (b)二级楔形掏槽 (c)三级楔形掏槽图-10 复式掏槽第18页/共96页第三节 巷道掘进爆破参数设计 1 孔径 通常，采用手持式轻型凿岩机钻孔时，孔径一般为40mm左右；采用凿岩台车时，孔径可达50mm。第19页/共96页 2 孔深 孔深L影响爆破效果、爆破效率和材料消耗，还影响每个掘进循环中各工序的工作量、完成时间、掘进速度，以致影响每昼夜循环次数和劳动组织。 增加孔深，可以提高循环进尺。但是，随着孔深的增加，凿岩速度降低，特别是在巷道断面小的情况下，爆破的夹制作用增大，炮孔利用率减少，影响爆破效果。在我国目前的掘进技术和设备条件下，小断面巷道掘进的孔深一般为1.52.5m；在中等断面以上的隧(巷)道掘进中，也有将孔深增至45m。此外，采用倾斜掏槽时，孔深还受巷道宽度的制约。第20页/共96页3 装药量 掘进断面积(m2)岩石坚硬系数f23468101214152061.051.502.152.642.93680.891.281.892.332.598100.781.121.692.042.3210120.721.011.511.902.1012150.660.921.361.781.9715200.640.901.311.671.85200.600.861.261.621.80第21页/共96页4 炮孔数目的确定 炮孔数目过小会影响爆破效果，过多会增加钻孔工作量。合理确定炮孔数目是取得良好爆破效果和提高掘进速度的重要条件之一。第22页/共96页4.1 通过计算确定炮孔数目 炮孔数目N以总装药量与单个炮孔装药量之比来计算，即: 式中：k为掘进爆破单位炸药消耗量，kg/m3；L为炮孔深度，m；为炮孔的平均装药系数(按表8-2取平均值)；K为炸药的线装药密度(如表8-3)，kg/m；S为开挖断面，m2；为炮孔利用率。/KnkSKnLkSLN/KnkSKnLkSLN/KnkSKnLkSLN第23页/共96页表8-3 岩石铵梯炸药的线装药密度药卷直径（mm）323538404550线装药密度(kg/m)0.78 0.96 1.10 1.25 1.59 1.90第24页/共96页4.2 查表确定炮孔数目 根据经验数据，将炮孔数目列于表8-4。该表适用于炮孔直径为3846mm的巷道爆破(未计不装药孔)。第25页/共96页表8-4 炮孔数目开挖断面积（m2）467910121315炮孔数目软石（类）1013151617192024次坚石（类）1116162018252330坚石（类）1218172421302735特坚石（类）1825283337424348第26页/共96页4.3 炮孔布置 先布置掏槽孔，再根据地质情况及断面大小均匀布置辅助孔和周边孔。一般可根据上稀下密、周边适当加孔、中部均匀分布的原则布置各类炮孔。具体布置如下： （1）掏槽孔应布置在爆破容易突破的位置。 （2）周边孔应按巷道断面轮廓线布置，对于软岩孔口应位于开挖轮廓线内约10cm处，孔底位于开挖轮廓线上，以利于钻孔和减少超挖；对于中硬及中硬以上岩石，孔口位于开挖轮廓线上，钻孔方向朝外倾斜515，以使炮孔底部位于开挖轮廓线外约10cm处。底板孔的孔口一般在底板轮廓线上，钻孔向下倾斜，孔底应超出底板边界10cm左右，以保证爆破后底板平整，不欠挖。 （3）除掏槽孔外，所有炮孔的孔底均应落在同一铅垂面内，以保证爆破后工作面平整。掏槽孔一般应比其他炮孔深约20cm。第27页/共96页4.4 炮孔数目的调整 在按照上述方法确定出炮孔数量后，将各类炮孔均匀地布置在工作面上的相应位置，然后以炮孔装药系数为基础，计算各类炮孔的单孔装药量及所有炮孔的装药量总和。若装药量总和大于每循环装药量的计算值，说明炮孔布置过密，应适当减少炮孔数目；反之，说明炮孔布置过稀，应适当增加炮孔数目。 炮孔数目的减少应依次从上部掘进孔(崩落孔)、两侧掘进孔、下部掘进孔、扩槽孔(辅助掏槽孔)开始，减少一个部位的炮孔后，即比较相应的装药量总和是否与每循环装药量相近，一旦二者之差约为掘进孔的单孔装药量，则说明炮孔数目基本合理，不再进一步调整。炮孔数目的增加应依次从扩槽孔(辅助掏槽孔)、下部掘进孔(崩落孔)、两侧掘进孔、上部掘进孔开始，其调整要求与减少炮孔时相同。第28页/共96页第四节 隧道掘进爆破方法 隧道用于铁路、公路和水电建设中，隧道掘进与矿山巷道掘进方法基本相同，其炮孔种类、布置方法、爆破参数的确定原则及爆破施工工艺过程等，均类同于巷道掘进。与巷道掘进相比，隧道掘进通常具有以下特点： （1）隧道断面积大，开挖方法多样，需配备大型施工机械。 （2）隧道位置多处于复杂多变的地质条件，尤其遇到浅埋地段(埋深小于跨度2倍的隧道)时，岩体风化破碎，渗水严重，给钻孔爆破作业增加了困难。 （3）隧道服务年限长，质量要求高，爆破时要尽量减少对围岩的损坏，确保围岩完整。爆破后要及时进行支撑、衬砌工作，致使爆破工作面受到限制，从而增加了爆破施工的难度。第29页/共96页 1 隧道掘进的开挖方法 隧道掘进的开挖方法与爆破方案之间有密切的关系。而隧道开挖方法则主要由隧道地质条件、设备配备、技术水平及工期要求等决定。目前常用的有以下几种开挖方法有全断面法、半断面法、导洞开挖法等。第30页/共96页 1.1 全断面法 全断面法（如图-11）适用于地质条件较好的隧道，同时需配备一些大型施工机械，如钻孔台车，大型装、运机械，衬砌模板台车等。由于全断面法可采用高效大型机具，施工场地宽敞，通风排水及管线布置简单，可以减少开挖过程中对隧道围岩的扰动次数。实践表明，全断面法应是大多数隧道施工首选的合理、先进的施工方法。第31页/共96页-凿岩爆破工作面；-衬砌图-11 全断面法第32页/共96页 1.2 半断面法 半断面法(如图-12)也适用于地质条件较好的隧道。缺乏大型机械时，常采用半断面法。半断面法又可分为短台阶法(上半断面台阶长为2.53.Om)和长台阶法。当地质条件较差时，应采用短台阶法，并应及时做好初期支护，必要时仰拱支护要紧跟施工。第33页/共96页-上断面；-下断面；-衬砌图-12 半断面法第34页/共96页1.3 导洞开挖法 导洞开挖法，是在设计的断面内，首先把其中的部分(导洞) 断面打通，然后再扩挖剩余断面的掘进方法。根据导洞在隧道断面上所处位置的不同，可分为上导洞法(图-13)、下导洞法(图-14)、上下导洞法(图-15)和侧导洞法(图-16)。施工时可根据隧道断面的大小、地质条件、劳动力和任务缓急等情况选用。 导洞断面一般较小，围岩稳定问题不很突出，施工安全较有保障。由于先头掘进，可用以探明、查明地质和水文地质状况，以便及时变更施工方案；便于展开作业面，为洞室主体部分的快速施工创造条件；导洞可以用来敷设各种施工管线，便于通风、排水、运输。但是，导洞开挖作业面狭窄，且为独头掘进，通风较困难，污浊空气不易排除，劳动条件差，工效较低。导洞的掘进速度，对于整个工程的开挖速度、工期有着决定性影响。第35页/共96页 1-导洞 1-导洞 2-断面 图-13 上导洞法 图-14 下导洞法1下导洞 2上导洞 1-侧导洞；2-断面图-15 上下导洞法 图-16 侧导洞法第36页/共96页2 隧道掘进的炮孔布置 隧道断面大，炮孔多，从内向外可细分为掏槽孔、扩槽孔、崩落孔、内圈孔、二台孔、周边孔、底板孔、拱顶孔等，如图-17所示。各类炮孔布置原则如下： 2.1 掏槽孔布置原则 为便于石碴装运，爆后找顶(即清除隧道顶板危石)及喷射混凝土等作业，希望碴堆较高、较集中，掏槽孔应布置在断面的中下方。第37页/共96页图8-17 隧道掘进各部位的炮孔布置与名称第38页/共96页 2.2 崩落孔布置原则 崩落孔一般按线形或环形均匀布置，排间距b(即抵抗线)应小于同排或同环的孔距a，常为孔距a的80100。 2.3 周边孔布置原则 隧道掘进一般采用光面爆破或预裂爆破。由于重力作用，预裂爆破的崩落带容易出现大块，因此宜在崩落带(主要是拱部)增加数个炮孔，并与内圈孔同段起爆，以改善破碎效果。第39页/共96页2.4 各类炮孔间距取值原则 掏槽孔的夹制作用大，爆破条件差，炮孔应较密；周边孔的作用是控制开挖轮廓，应采用光面爆破或预裂爆破，孔间距应小于排间距；经过掏槽孔、扩槽孔爆破后，崩落孔的自由面条件较好，孔距应较大；扩槽孔、内圈孔、二台孔、底板孔的孔距均应比掏槽孔和周边孔大，但是比崩落孔要密，其间距或抵抗线一般为崩落孔的80左右，这是因为扩槽孔的作用是进一步扩大槽腔，为后续炮孔的爆破提供良好的临空面条件，应适当加密炮孔，以保证爆破效果；内圈孔距离开挖面较近，应适当加密，使炸药能量在内圈孔一带均匀分布，减少对围岩的爆破破坏；扩槽、崩落孔爆破后，部分岩碴堆积在底板上，增加了二台孔、底板孔的爆破负荷，为保证底部的爆破效果，二台孔、底板孔也必须适当加密。炮孔布置图式很多，典型的图式有楔形掏槽线形布置(图-18)、楔形掏槽环状布置(图-19)和直孔掏槽环状布置(图-20)。 第40页/共96页单位：cm图8-18 楔形掏槽线形布置第41页/共96页图-19 楔形掏槽环状布置第42页/共96页单位：cm图-20 直孔掏槽环状布置第43页/共96页3 隧道掘进炮孔参数确定 3.1 炮孔数目 3.2 炮孔的方向和角度 3.3 炮孔直径 3.4 炮孔深度和长度第44页/共96页3.1 炮孔数目 炮孔数目的多少是影响爆破效果的重要因素之一。如果孔数过少，即孔距大，则炸药的爆破作用达不到，势必造成残孔多，炸不开，造成毛洞欠挖，轮廓不整齐，石碴块度大等问题；如果孔数过多，即孔距小，则增加钻孔工作量，爆破时容易产生带炮（一个炮孔炸后，将临近炮孔炸药带出）现象。影响爆破效果，浪费炸药。所以，必须正确地选定炮孔数目，以保证最好的爆破效果。 影响炮孔数目的因素一般有：岩石坚硬系数f 、一次开挖断面积S、炮孔直径d、装填系数、炸药密度、炸药性质等。目前隧道爆破宜按下述方法确定炮孔数目，经过现场试爆效果调整参数。SfKN式中：N为炮孔数（个）；K为系数。其范围在2.74，小型机械出碴取2.7；装载机出碴取4；f为岩石坚硬系数；S为导洞断面面积（m2）。第45页/共96页3.2 炮孔的方向和角度 炮孔的方向，是指炮孔的轴线方向，与作业面的关系是垂直或倾斜而言，炮孔角度指炮孔轴线方向与作业面所成的最小夹角。它根据岩石结构和炮孔作用而定。炮孔通常应与岩石裂缝或层理垂直或斜交(图-21)，尽量避免平行层理和钻入裂缝。 炮孔应与自由面成一定角度。角度的大小，根据岩石的坚硬程度、炮孔作用及便于作业而定。炮孔角度越大，爆破效果越差；炮孔角度越小，最小抵抗线(装药中心至自由面的垂直距离)越小，爆破效果越好，但炮孔深度浅，进度慢。既要进度快，又要爆破效果好，必须选择好炮孔的角度。根据岩石坚硬系数，全断面爆破法炮孔角度参考值为： 加强掏槽孔：5055；掏槽孔：5575；辅助孔：7590；周边孔：8590。岩石坚硬取小值，岩石松软取大值。 第46页/共96页图-21 炮孔与裂缝、层理的关系第47页/共96页3.3 炮孔直径 炮孔直径多为4050mm。一方面受轻型凿岩机冲击功的限制，不宜用过大直径的炮孔；另一方面常用炸药最小药径为2530mm，低于该值将发生传爆不良或拒爆现象，不宜采用过小炮孔直径。近来由于掘进钻爆技术的发展，新型钻孔机具和新型炸药的运用，已突破上述因素的约束。 目前研究炮孔直径方面有两种观点：一是增大炮孔直径，一是减小炮孔直径。 试验表明：适当地增加和减小炮孔直径都能达到改善爆破效果的目的。为合理地选用炮孔直径，人们改变炮孔直径对爆破效果的影响进行了研究。第48页/共96页 选择炮孔直径，应考虑岩石的坚硬性、现有凿岩设备的能力、炸药的威力、作业断面的大小和循环进尺等因素。最合理的炮孔直径，应当是上述因素不变的条件下，使毛洞每掘进1m需要的时间最少，并保证毛洞具有良好的轮廓尺寸。 目前，在钻孔直径2860mm范围内，风钻钻头直径为38mm时，炮孔直径为40mm时，工作面每循环钻孔耗时最少；台车钻孔钻头直径为45mm，炮孔直径为47mm时，工作面每循环钻孔耗时最少。故合理炮孔直径为：风钻钻孔，钻孔直径取40mm为宜；台车钻孔，则钻孔直径取47mm较好。第49页/共96页3.4 炮孔深度和长度 炮孔深度(图-22)，指炮孔底部到作业面垂直距离L。炮孔长度是指炮孔本身钻出的长度L1。 炮孔深度主要依据隧道断面大小、形状及岩石坚硬程度等确定。断面越小，岩石越坚硬，对爆破的夹制作用也就愈大，炮孔深度应小；断面较大，岩石较松软，对爆破的夹制作用小，炮孔深度可大些。 炮孔深度的确定，还要考虑在一个作业循环时间内，各工序能否全部完成。如在一个作业循环内不能完成全部工序，可适当减小炮孔深度。第50页/共96页图-22 炮孔深度第51页/共96页 炮孔利用率 通常情况下，爆破后全断面掘进作业面上不能按炮孔深度将岩石全部炸落，炮孔底部一部分没被炸下，而残留在作业面上，称为“残孔”，炮孔长度被炸下的部分与炮孔全长的比值叫炮孔利用率。隧道掘进钻爆作业中要求炮孔利用率不低于85%。第52页/共96页循环进尺 循环进尺也称为爆破进度，掘进中实际爆破进度不等于炮孔深度，而应为炮孔深度和炮孔利用率的乘积。炮孔深度的确定 按掘进断面和岩石坚硬系数确定孔深L=(0.40.8)B 式中，B为断面的宽度或高度的最小值，m。系数可参照表-5选取。第53页/共96页表8-5 炮孔深度系数表岩石坚硬系数f34 57 810 1115 1520系 数0.80.70.60.50.4第54页/共96页4 单孔药量计算 4.1 确定单位炸药消耗量 4.2 周边孔药量计算 4.3 其他部位炮孔单孔药量计算第55页/共96页 合理确定装药量，对于提高爆破效果和降低掘进成本，保证优质、高速、安全、低耗地完成隧道开挖有重要意义。如果装药量少，则会出现爆破石块大小不均匀，降低炮孔利用率，爆破后断面凸凹不平，达不到设计要求，出现超欠挖现象。相反，如果装药量过多，会造成浪费、破坏围岩稳定、易产生塌方、石碴过分粉碎、飞散很远，不便于铲运。 装药量的多少，一是取决于炸药的性能和质量，二是取决于岩石性质、断面大小、炮孔深度、炮眼直径、掏槽方式等多种因素。 隧道爆破的炮孔所在部位不同，作用和要求也不同。掏槽孔要求抛掷；崩落孔只要求松动，而在掏槽部位的两侧与上、下部位，各部份的炮孔要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动；周边孔则要求光面爆破；底板孔要求抛掷爆破。所以各部位炮孔的装药量是不同的。第56页/共96页4.1 确定单位炸药消耗量 隧道掘进爆破单位炸药消耗量k可参考表-1选取，或按下式计算、现场试爆确定：SfkKa第57页/共96页4.2 周边孔药量计算 周边孔药量计算参照光面爆破设计。周边孔线装药量一般按下面经验公式计算：Wakl9 . 0l为周边孔线装药量，kg/m；a为周边孔孔距，m；W为光爆层厚度，m。第58页/共96页4.3 其他部位炮孔单孔药量计算 其他各部位炮孔单孔装药量可按下式计算：kaWLq a为炮孔间距，m；W为炮孔爆破方向的抵抗线，m；L为炮孔深度，m；为炮孔位置系数，可参考表-6选取。 第59页/共96页表-6-6 炮孔位置系数岩性掏槽孔 扩槽孔掘进孔二台孔底板孔槽下槽侧槽上软岩231.5211.21.00.811.21.51.52硬岩121.21.00.950.91.051.1第60页/共96页第五节 光面爆破和预裂爆破 1 光面爆破 2 预裂爆破第61页/共96页 1 光面爆破 光面爆破是一种能使爆出的新壁面保持平整光滑，而又不受明显破坏的爆破技术。在隧道掘进中，光面爆破常用于断面的周边层岩石(主要是顶板和两帮)，故又称轮廓爆破、修整爆破或周边爆破。第62页/共96页 1.1 光面爆破的特点 光面爆破与普通爆破相比，其特点是：周边轮廓线能较精确地符合设计要求，特别是在较松软的岩层中更为明显。爆后岩壁平整规则，常可在新形成的壁面上残留清晰可见的半孔痕迹，致使超挖量大大减少。据大量的工程实践统计，用普通爆破法，超挖量可高达20%30%，而用光面爆破法则仅为4%6%。光面爆破省工省料，围岩较完整稳定，肉眼几乎看不到爆破裂隙，原有的构造裂隙也不致因爆破影响而有明显扩展，岩体承载能力不会降低，有利于施工安全和快速掘进。光面爆破也使装运、回填、支护费用大为降低。 但是，光爆孔孔数多，钻爆工作量大，且钻孔精度要求高。另外，还需要一些专用的爆破器材，如低猛度、低爆速、高起爆性能的炸药和小直径药卷、导爆索和毫秒雷管等。第63页/共96页1.2 光面爆破参数确定 在确定光爆参数时，要提到光爆层概念。所谓光爆层，就是指周边炮孔与最外层主爆孔之间的一圈岩石层，如图-23所示，光爆层的厚度就是周边孔(光爆孔)的最小抵抗线。 （1）光爆孔间距 光爆孔间距一般要比主爆孔的小，与炮孔的直径，岩石性质以及装药量等有关。当炮孔直径为3545mm时，间距一般可取500700mm，在岩石节理裂隙发育的地区，或者对光爆面的质量要求高的部位，其孔距还应更小一些。也可按下式估算： a=（818）D 式中，D是光爆孔直径，常与主炮孔相同。第64页/共96页图8-23 光爆层示意图第65页/共96页 （2）炮孔密集系数 光爆层的厚度W与周边孔的间距有着密切的关系，可用两者的比值m=a/W来表示，m称为周边孔(光爆孔)的密集系数。m值小，表示炮孔间距近，岩石能较精确地沿炮孔连心线位置裂开，但钻孔工作量增大，不一定经济。m值过大，各炮孔只能各自独立地起作用，不能形成要求的光爆面，这也是不可取的。在一般情况下，m值总是一个小于1的数字，通常取m0.60.8左右。第66页/共96页 （3）光爆层厚度 光爆层厚度与开挖断面的大小有关。大断面隧道的顶拱跨度大，光爆孔受到的夹制作用小，岩体比较容易崩落，其厚度可大一些。小断面的隧道，光爆孔受到的夹制作用大，其厚度宜小一些。光爆层的厚度还与岩石的性质和地质构造等有关，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。光爆层厚度一般取W=5080cm，也可按下式估算： W=（1020）D 第67页/共96页 4）不耦合装药系数 药卷直径和炮孔直径不相等称为不耦合装药，炮孔直径和药卷直径的比值称为不耦合装药系数。不耦合装药系数一般取K=1.252.0。表-7列出光面爆破实用参数，供参考。第68页/共96页表-7 光面爆破实用参数表炮孔直径(mm)药卷直径(mm)KA (m)W(m)l(g/m)32221.450.600.808038221.730.650.9012045222.050.751.0018050222.270.801.1024065222.951.001.303807522*3.411.151.555009025*3.601.351.80700注：*为连续柱状装药 第69页/共96页 1.3 光面爆破效果评价 评定光面爆破效果优劣的主要指标是： （1）开挖轮廓成形规则，岩面平整，符合设计要求，超欠挖量没有突破规定的指标，一般小于50mm。 （2）岩面上的半孔率达到要求，一般在80%以上。 （3）在周边炮孔装药部位，肉眼观察不到明显的爆破裂隙。 （4）爆破后，围岩中无危石、无浮石。第70页/共96页 2 预裂爆破 预裂爆破是沿设计轮廓线打一排彼此平行，垂直偏差不大于20cm，符合设计要求,位置、角度、方向、孔距和深度的预裂孔。采用不耦合装药，在开挖区主爆孔爆破前首先同步起爆，形成一条一定宽度(一般为12 cm)的预裂缝。形成的预裂缝，能降低主爆孔组再起爆时所产生的爆破地震效应，并可保护不爆保留区岩体的稳定安全。第71页/共96页 2.1 预裂爆破参数确定 （1）炮孔直径 预裂爆破一般采用较小的炮孔直径db，以控制预裂面的形状。掘进中的预裂爆破，用得比较普遍的炮孔直径是db=3845mm。目前，由于施工机械的更新与工艺的改进，也有采用db=60100mm的炮孔。 （2）孔距 可以参考采用经验公式。经验公式主要有以下几种：第72页/共96页 葛洲坝经验公式 当压1030MPa时，a = 35+rb 当压3080MPa时，a = 25+rb 当压80MPa时，a = 20+rb 式中：压为岩石抗压强度，MPa；为炮孔半径，cm。 国内一般经验公式cmdab )149(压为岩石抗压强度，MPa；为炮孔半径，cm。 第73页/共96页 （3）不耦合系数 炮孔直径db=3845mm， 不耦合系数K=1.52； 炮孔直径db=60100mm，不耦合系数K=24。 （4）线装药量 预裂孔线装药量的影响因素复杂，很难从理论上得出一个完整无缺的解，有不少爆破工作者根据各自积累的经验，针对几个最主要的影响因素，归纳了一些经验计算式： 美国经验式： 2038. 0bbldl 2038. 0bbldl 2038. 0bbldl 该式适用于各种直径和深度的炮孔，式中为炮孔深度。葛洲坝工程局提出的算式：86. 05 . 0367. 0bld压在进行预裂爆破时，为了克服预裂孔底部的夹制作用，确保爆破后形成的预裂缝能顺利地延伸到孔底，根据经验，孔底药量应适当增大。其增大值与岩石的坚硬程度、钻孔直径的大小、预裂孔深浅以及炸药性能有关。我国爆破工程界建议在孔底0.51.0m的范围内的药量增大值见表-8。表-9列出预裂面爆破实用参数，供参考。 第74页/共96页表8-8 药量增大值孔深(m)551010底部装药量(kg/m)(12)l(23) )l (35) )l 第75页/共96页表8-9 预裂爆破实用参数表a炮孔直径 (mm)药卷直径 (mm)K K(m)l (g/m)32221.450.4012038221.730.4514045222.050.5016050222.270.5519065222.950.652507522*3.400.75450第76页/共96页 2.2 预裂爆破效果评价 评价参数选择优劣的标准就是要看预裂爆破的质量如何，是否形成了所要求的预裂缝，对周围的岩体有无破坏。通常，在评价预裂爆破的质量时，首先直接观察爆破后出现的一些现象，初步判断预裂的效果。最终的评定，还是要看预裂面上的质量，但是，这往往要等到开挖完成后，才能被揭示出来。第77页/共96页 （1）初步的评价 爆破后应形成一条连续的、基本上沿着钻孔连心线方向的裂缝，且预裂缝要达到一定的宽度。过去，一般都用缝宽1cm作为检验标准。但是，从一些实际的工程情况看，缝宽的大小与岩石的性质、强度等因素有关,不能千篇一律。例如，一些完整性较好的坚硬岩石，不易开裂，表面的缝宽小一些并不影响它的效果。相反，如果把缝的宽度强调得过分，反而会带来不良的后果。如东江水电站坝基的预裂爆破位于新鲜完整的花岗岩上，当地表的预裂缝宽度达0.5cm时，预裂面比较理想，但当缝宽达到lcm时，表层岩石破坏严重，深部也随着层面产生错动，这说明爆破的装药量已经过大了。 预裂缝顶部的岩体无破坏，这在一般情况下都应当这样要求。但在一些松软的、被构造和节理裂隙严重切割的岩体中，要使岩体表面一点都不破坏是困难的，此时，局部少量的表面破坏、松动或预裂缝的偏斜等，只要不影响整个预裂面的质量，应该是可以允许的。 在有条件的地方，应当采用声波探测、孔内电视等手段，检查预裂缝的状况。第78页/共96页 （2）最终评定 在爆破区开挖清碴以后，预裂面全部显露出来，才能进行最终评价，评价内容包括： 1)预裂面的不平整度，即实际的开挖轮廓与设计开挖线的差值，一般要求不超过15cm。 2)预裂面上的半孔率，好的预裂面，钻孔的痕迹可保留8090以上。 3)预裂面上的岩体完整，不应出现明显的爆破裂隙，特别是要检查药卷所在位置处的破坏情况。第79页/共96页3 光面爆破与预裂爆破的施工 3.1 场地平整 将钻孔作业面清除至开挖的岩石面。场地应有足够的宽度，以保证钻机能安全作业和移动方便，并能按设计要求的方向钻孔。场地的宽度值根据施工机械的结构尺寸大小而定。 3.2 测量放样 测量放样必须保证设计要求的精度。根据设计要求划定光面线或预裂线，并按设计的孔距定出孔位，随之对每个孔进行编号。 每个炮孔的深度、倾角、孔径大小等应在孔位上标明。 第80页/共96页3.3 钻孔施工 钻孔施工应注意以下几点：（1）选择适宜的钻孔机械。选用的原则是： 要求能穿凿与设计边坡倾角相一致的斜孔； 一次钻孔深度大时，应尽量避免分层预裂； 应达到足够的钻孔精度； 工效要高。（2）严格控制钻孔偏差，一般来说，要求孔底偏差不应超过15cm。（3）钻进过程中，应经常监测钻孔斜度，并按设计严加控制；应对钻进过程中的岩层变化等情况，责成专人做好原始记录，为分析和解决问题提供可靠的依据。（4）每钻完一孔后，应及时测量实际深度。 第81页/共96页3.4 药包加工与装药 （1）装药结构形式 为了保证炮孔壁的规整，一般采用不耦合装药，药包应尽量均匀分布在炮孔轴线上。通常有四种装药结构： 1）连续装药 连续装药（见图-24a）是掘进爆破作业中使用较广泛的一种形式。从口部算起，雷管位于装药长度的1/3处，聚能穴朝向孔底，通常口部需密实堵塞。 2）间隔装药（分散装药） 分散装药(见图-24b)是合理使用炸药的一种形式，目前多用于光面爆破中。当炮孔较深，装药量较少，为避免炸药集中于孔底，可采用分散装药。将炸药分段捆绑在导爆索上再插入孔中。分散装药是依靠导爆索起爆,雷管位置一般放在中间偏外为好。 3)小直径药卷装药 先在孔底装入一节普通直径的炸药卷，然后再装入小直径炸药，起爆药包成反向装于底部，用少量炮泥堵塞即可，因为药卷小，爆炸时减缓对岩壁的冲击作用，而获得整齐的幅员,见图-25。 第82页/共96页1-堵塞段；2-正常装药段；3-底部增强装药段图-24 装药结构示意图第83页/共96页4）反向无堵塞装药 装药时，先将起爆药包倒置于炮孔底部，然后再装其余炸药。炸药装入孔内后，用木棍略微捣紧，使炸药和炮孔壁、炸药和炸药间保持密贴，但不必用力猛捣，以保持药卷完整，充分发挥药卷“窝心”的聚能作用。不堵炮泥反向爆破的特点，在于起爆药包置于炮孔底部，孔口不堵炮泥，由起爆药包在底部先爆炸，冲击波对炮底作用时间较长，再者孔底在起爆前未受震动，不会产生裂痕，因而高压气体不致逸散，增加了冲击波的作用能力，所以对孔底的岩石破坏较少，提高了炮孔利用率（可达90%95%)。现场实践证明，当炮孔深度在1m以上，不堵炮泥反向爆破与堵炮泥的效果相同，但炮孔深度小于1m时，以堵少量炮泥为宜。第84页/共96页1-普通直径药卷；2-小直径药卷药图-25 小直径药卷装药第85页/共96页（2）装药结构要求 装药结构一般应满足以下要求： 1）沿炮孔长度上的炸药能量应均匀分布，满足设计计算的线装药量要求。 2）装药结构还应满足设计要求的不耦合系数。 3）在进行预裂爆破时，为了克服孔底夹制，确保预裂缝能伸到孔底，孔底应适当增大药量。 4）在采用间隔装药时，药卷间隔长度应不大于炸药殉爆距离的0.8倍，否则要用导爆索联接药卷。 第86页/共96页（3）装药技术要求 准备工作完成后，在技术人员的指导下开始装药作业。装药工作中的操作方法和技术要求如下： 1）装药前应检查炮孔，并清除炮孔内杂物。装药过程中应采取必要措施避免孔壁坍落。 2）药包应尽量在炮孔轴线位置上，力戒与孔壁紧贴。 3）严格按技术交底进行作业，严格按设计的药包装药，不准互相替换，严禁任何图省事而增减药量的行为。 4）由于破碎岩层爆破中经常碰到卡钻，往往在一个孔位连续钻了几个废孔后才能完成一个炮孔。装药前应分清好孔和废孔，不能将炸药错装入废孔。 5）同组的作业人员应协同配合，严禁分片包干、各行其是，否则既不安全又容易出现错误。 第87页/共96页 6）在使用乳化炸药时应顺着药卷插入雷管，禁止将雷管的聚能穴外露。雷管安装后应进行固定,注意不使雷管脱落或在药包中移动。 7）装药时应该使用炮棍将炸药装到底，同一炮孔装两个以上药包时应记好每次炮棍插入的尺寸；当连续两次的插入尺寸与装药(填塞)量有差别时应该采取处理措施。 8）当采取分段装药时不能随意用炸药代替炮孔中间填塞段，也不能随意改变炮孔中装药的位置。 9）上下传递炸药雷管时应该手对手进行传递，严禁上下抛掷。 10）按照施工标记进行装药，如将药包装入已标记不能装药的炮孔，应立即按盲炮处理要求将炸药掏出。第88页/共96页 3.5 孔口填塞 装药完成后，孔口段应进行堵塞。 填塞材料 填塞材料一般采用黄泥、沙子、黄泥和沙混合物。将炮泥制成直径3cm，长度15cm左右，有一定的硬度，压实后保证炮泥与炮孔有足够的摩擦力。 填塞方法 爆破员一手拉住雷管脚线，一手持炮棍，将第一个炮泥轻轻送入炮孔内与药卷接触并压实，然后逐个填塞并捣实。第89页/共96页填塞要求 1）在装药作业前应按设计要求准备好填塞料(炮泥卷)，如提前准备填塞料，应注意保湿。 2）必须保证填塞质量，填塞长度应符合规定。 3）严禁使用石块和易燃材料填塞炮孔。 4）填塞炮泥时要用木棍捣实，以防出现空洞，严禁把炮泥放进去不捣实的做法。 5）填塞作业要注意保护好雷管脚线或导爆管，不能将炮棍捣在雷管脚线或导爆管上，破坏起爆线路。 6）严禁捣固直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包； 7）严禁在深孔装入起爆药包后直接用木楔填塞。 第90页/共96页3.6 网路连接与起爆 光面爆破 1）堵孔之后，沿光面孔各孔中心线敷设一条导爆索作为主线，然后将各孔露在外部的导爆索分别连在主线上，连接方式应符合导爆索网路敷设的有关规定与要求。 2）隧道掘进光面爆破的起爆顺序一般为：掏槽孔、扩槽孔、崩落孔、二台孔、内圈孔、底板孔，最后是周边孔(即光爆孔)。 3）光爆层的爆破一般最好在主体爆破之后进行。起爆可用瞬发电雷管、低段位的毫秒电雷管或导爆索引爆。如果施工上有困难，主体爆破与光面层爆破同时进行时，则光爆层部分的药包需用高段位的毫秒或秒延期电雷管进行爆破。第91页/共96页预裂爆破 1）堵孔后的网路连接要求与光面爆破相同。 2）预裂爆破周边孔在掏槽孔之前起爆，其他炮孔仍按光面爆破顺序进行。 3）一般来说，预裂爆破最好在主体爆破孔钻设之前进行。若施工有困难时，也可与主体爆破同期进行，但预裂爆破孔应超前起爆。对于软弱岩石，建议超前值不小于150ms。对于坚硬岩石，超前值应不小于75ms。 4）当由于受一次爆破药量的限制，而整个预裂爆破线不可能或不允许一次爆破时，可采用毫秒雷管分段一次起爆，但相邻预裂段的毫秒雷管段差不应大于3050ms。第92页/共96页第93页/共96页第94页/共96页第95页/共96页感谢您的观看。第96页/共96页