7.光面与预裂爆破爆破

减弱，从而降低地震效应，减少对边坡岩体的破坏，提高边坡坡面的
平整度，保护边坡的稳定性。

预裂爆破与普通生产爆破相比，减震效果一般可达4％～60％。工程经
验实测数据表明，由于预裂缝的作用，爆破震动可减少50％～82％，
破坏范围可缩小40％，预裂面的不平整度为±20cm，孔壁的保留程度 为：坚硬岩石大于80％，软岩大于50％。
小直径药卷连续装药。
3、起爆顺序： 光面爆破与主体爆破一起分段延期起
爆，也可采用预留光爆层在主体爆破后起爆。
7.2 预 裂 爆 破

所谓预裂爆破，就是沿露天矿设计边坡境界线，钻凿一排较密集的钻 孔，每孔装入少量炸药，在采掘带主爆孔未爆之前先行起爆，从而炸 出一条有一定宽度（一般大于1～2cm）并贯穿各钻孔的预裂缝。由于 有这条预裂缝将采掘带和边坡分隔开来，因而后续采掘带爆破的地震 波在预裂带被吸收并产生较强的反射，使得透过它的地震波强度大为
保证孔壁不损坏的线装药密度：Δ=2.75[σ压]0.53r0.36
保证形成贯通裂缝的线装药密度：Δ=0.36[σ压]0.63a0.67
在钻孔底部约1m左右，由于夹制严重，其线装药密度应
根据岩性不同，适当增大装药量，一般增大1～2倍。
也可按经验数据法确定
岩石性质 炮孔直径/mm 孔间距/m 单位长度装药量/g· m-1
7.
光面与预裂爆破
7.1 光面爆破 7.2 预裂爆破 7.3 定向断裂爆破新技术
7.1 光面爆破
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，使巷道周壁或开挖面平整，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。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。
光面、预裂爆破的特点及应用
沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装 填低威力炸药，在主爆区之前起爆，从而在爆区和 保留岩体之间形成预裂缝，以减弱主爆区爆破时对 保留岩体的破坏并形成平整轮廓面的爆破作业，称 为预裂爆破； 而沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或 装填低威力炸药，在主爆区之后起爆，以形成平整 轮廓面的爆破作业，称为光面爆破。
1、表中数值适用于号岩石铵锑炸药； 2、预裂爆破时周边眼间距要减少15～30%，每米装药量则应增加15～30% ； 3、预留光爆层时周边眼抵抗线可增大15～30%。 4、用延期雷管起爆时，周边眼间距要适当减小，装药量要增大。
四、施工要点 1、钻孔质量 做到“准、平、齐” 2、装药结构 标准药卷空气间隔装药； 多采用： 小直径药卷间隔装药；
图
普通爆破和光面爆破的效果 (a)普通爆破 (b)光面爆破
云南元磨高速公路隧道光面爆破
三峡工程建基岩水平光爆
湖北清江水布垭水电站高边坡爆破与开挖
广西龙滩水电站高边坡爆破与开挖
三峡工程临时船闸爆破与开挖
某 经 过 光 面 爆 破 的 岩 石
柳州一桂林高速公路山石质路爆破
光面爆破在隧道掘进建设中的应用
当挖深大于15m时，宜采用分层爆破。层间应设平 台，平台宽度1.5~2.0m。 6. 预裂孔深。 既要考虑不留根底，又要考虑不破坏岩石的整体结构。
7. 起爆时差
预裂爆破应先于主药包起爆，其时间差要保证人造断 层的形成，一般应大于50ms，在保证主药包网路安全准 爆的前提下，其间隔时间越大，人造断层层面形成效果越 好，其边坡的成型效果也就越好。
起的应力波先在孔壁上产生初始裂缝，然后，在爆生气体
静压作用下，形成“气楔”使裂缝扩展，最终贯通。
邻孔和空孔的 导向作用
图 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
三、光爆参数
1、不耦合系数 由不耦合装药炮孔壁上产生的冲击压力知 P2

一、光面爆破及特点
适用于断面周边一层岩石，爆后断面符合设计要求、围岩形 状规整。表面光滑、损伤小、保持稳定。
特点：减少超欠挖；
井巷成形规整、质量高； 围岩稳定，自身承载能力强，减少支护及用材； 掘进速度快、成本低、施工安全； 钻孔质量要求高。
二、光爆原理 1、光爆实质——是在断面设计的轮廓线上布置间距较 小相 互平行的炮孔，控制装药量及不耦合装药结构，选用低密度、 低爆速（威力）炸药并同时起爆，沿炮孔连线将岩石切断崩落。
2、原理 1）应力波叠加原理——相邻两孔装药同时爆炸时， 应力波沿炮孔连线相向传播，相互干涉叠加，当切向拉应 力大于岩石的抗拉强度时，切断岩石形成贯穿裂缝。 2）应力波与爆生气体共同作用原理——实际爆破 时，两孔难以保证同时，故连线上应力波叠加难以实现。 因此，认为贯穿裂缝的形成，是基于各装药爆炸所激
3、钻孔直径D
深孔爆破时，公路、铁路与水电取80~100mm，大直径
150~300mm多用于矿山；浅孔爆破取42~50mm。 4、台阶高度H 与主爆区台阶高度相同，一般情况，深孔不大于15m， 浅孔取1.5~5.0m为宜。
5、炮孔超深h
h=1.5~1.5m，孔深大、岩石坚硬完整者取大值，反之取 小值。
一、预裂爆破原理
与光面爆破一致，消灭粉碎区，控制破裂区。 预裂爆破与光面爆破很相似，它是在光面爆破
的基础上发展而来的，所不同的是：光面爆破 是光面眼前面的岩石都崩落后再才进行爆破， 它有最小抵抗线。
而预裂爆破是在预裂眼前面的岩石都没有爆的
情况下所进行的爆破
二、预裂爆破的优点 预裂爆破首先形成裂隙后，前面的炮孔再爆破时所产生的 应力波遇到裂缝就会发生反射，从而减弱了对所要保护的边坡 的冲击破坏。 三、预裂爆破参数 1．炮孔直径，一般采用潜孔钻机，孔径从90~150mm，也有 用200mm的。一般孔径越小，留的孔痕率越高。 2．不耦合系数：
0 D dc
2
6
8
d n b
令 P2 K b c 可求得Kb。一般取Kb＝1.5～2.5
2、最小抵抗线W 在爆破中，为了使保留区岩壁光滑而不致破坏，抵抗线W也不宜过 大，否则爆破后不能形成光滑的岩壁，达不到光面爆破的目的。 因此对于露天深孔光面爆破的抵抗线W最好采用与钻孔直径d有关的 关系式计算，即，W=（7～20）d。 或 W=(1.5~2.0)a
处理好预裂炮孔与前排药包位置的关系
预裂爆破炮孔与前排药包之间的水平距离W后，是一个 关键的参数。W后过大，造成预裂孔前方岩石破碎效果差， 影响后期施工；W后太小，预裂面易遭受主药包爆破时的损 坏，影响边坡质量。 对于主药包为条形峒室药包，一些工程提出的经验公式： W后=（2.0~2.5）RY=(0.32~0.40)W 式中：RY——压缩圈半径； W——峒室药包的最小抵抗线，大抵抗线取小值。
光面、预裂爆破的特点及应用
预裂爆破与光面爆破之间的主要差别表现在两个 方面： 第一，预裂爆破是在主爆区之前起爆，而光面 爆破是在主爆区之后起爆； 第二，预裂爆破是在一个自由面条件下爆破， 所受的夹制作用很大。而光面爆破是在两个自由面 条件下爆破，受夹制作用小。
光面、预裂爆破的作用机理
主要：爆炸应力波的导向作用和爆生气体的扩缝作用
如果相邻孔不能同时起爆，虽然应力波的叠加作
用将不存在，但先起爆孔产生的应力波传播至邻孔 时，将会使邻孔产生应力集中，使得孔壁与孔连心 线两交点处的环向拉应力达到最大值。因此，易在 此两点形成初始裂缝；
相邻孔起着反射波阵源的作用，当应力波反射到
充满爆生气体的有放射状初始径向裂缝的原炮孔上 时，自然也容易使孔连心线方向上的初始径向裂缝 最先扩展，形成初始长裂缝。
4．孔距，一般为钻孔直径的7～15倍，即
α=（7~15）D 硬岩一般取较小值，软岩取大值。 马鞍山矿山研究院推荐的预裂孔孔距经验公式：
a 19.4DK 1
式中：α－预裂孔孔距，cm； D－钻孔直径，cm； K－不偶合系数。
0.523
5．预裂爆破的台阶高度H。以 H 15 m 为宜。
由于不偶合装药，因而药包与孔壁之间形成了一定的环形间隙。环 形间隙的存在，可降低爆轰波的初始压力，保护孔壁及防止其周围岩石 出现过分粉碎；同时还可以延缓爆破作用时间，有利于预裂缝的扩展。 不偶合系数的大小，主要与岩石性质有关。
根据国内外资料，一般以2~5为宜。
3.线装药密度—单位炮孔长度的装药量（不包括填塞部分）
周边眼眼距E
光面层厚度W
图 光爆参数示意图
周边眼内第一层辅助眼

时差越短则壁面平整效果越有保证。
图 起爆时间对光面爆破效果的影响
（a）不同段秒差延期起爆； （b）齐发爆破；
（c）微差起爆
8、单位装药量q
单位装药量又叫线装药密度和装药集中度，它
是指单位长度孔眼中装药量的多少(•g／m或kg／m)。
光面、预裂爆破的作用机理
爆生气体的扩缝作用
孔内爆生气体因膨胀将会挤入孔壁的初始径向裂缝， 起着所谓“气刃效应”，使长短不一的初始裂缝得到不同 程度的扩展。

应力波的先期作用，使得孔壁在炮孔连心线方向上的 初始径向裂缝比其它方向长得多，初始裂缝的扩展最初 受到动能作用而高速扩展，但随着爆生气体的膨胀和耗 散，气体压力值迅速降低，从而值迅速减小。所以，初 始裂缝在爆生气体膨胀作用下所能扩展的长度是有限的。 但如果将两相邻孔的间距控制在裂缝所能扩展的长度范 围内时，裂缝就会相互贯通。
图 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
6、炮眼间距
根据不同的光爆原理有不同的确定方法。炮孔间距一
般为孔眼直径的10～20倍； 也可按 a=mW 确定（m取0.8~1.0） 在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的岩 石可取大值。