光面爆破技术培训课件(基础知识)

• 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
• （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
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
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
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。
• 3.爆破效果
• A．在洞室围岩岩性较好地段，光面爆破洞室的质量应符合下列要 求： • （1）洞室轮廓线上，应留有50%以上的眼痕； • （2）平巷、洞室中心线至任何一帮、腰线至拱顶的距离：需要支
护的主要运输洞室及机电洞室不得小于设计规定，也不得大于设
计规定150mm； • （3）岩面上不应有明显的炮震裂缝。
70～120g/m，中硬岩为200～300g/m，硬岩为300～350g/m。
• 2.爆破施工 • 爆破施工应符合下列要求： • （1）周边眼的眼距误差小于50mm； • （2）炮眼外偏斜率小于50～70mm/m；
• （3）眼深误差不宜大于100mm；
• （4）周边眼应采用低密度、低爆速、低猛度、高爆力炸药，并应 采用毫秒导爆管和导爆索同时起爆，当炸药用量较多，对围岩影 响较大时，可分段起爆； • （5）周边眼宜采用小药卷连续装药结构或间隔装药结构；
• 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
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。
普通爆破和光面爆破的效果 (a)普通爆破(b)光面爆破
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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： • 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。
层宜厚一些。
（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
向空气间隔的装药结构时
• 当光爆孔直径为 35~45mm 时，一般将线装药密
度 取 为 0.1~0.3kg/m ， 其 中 软 岩 为 0.07~0.12
kg/m ， 中 硬 岩 为 0.1~0.15 kg/m ， 硬 岩 则 为 0.15~0.25 kg/m。
（五）孔距
• 光爆孔的间距比主爆孔小，它与炮孔直 径、岩性和装药量等参数有关。孔距过 大，难以爆出平整光面；孔距过小会增
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
• 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
• 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。
• B. 在节理发育、破碎或软岩洞室地段，由建设单位、监理单位、
施工单位三方现场确认。施工单位应根据岩体情况及时调整爆破 参数，光面爆破洞室的质量应符合下列要求： • （1）洞室周边成型应符合设计，轮廓平滑； • （2）没有明显超欠挖；
• （3）岩面上不应有明显的炮震裂缝。
• 注：①眼痕率为可见眼痕的炮眼个数与不包括底板的周边眼总数 之比； • ②当炮眼眼痕大于孔长70%时，算一个可见眼痕炮眼。
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。
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
加凿岩费用。通常，合理的孔距可按炮
孔直径选取
S =（10~20）d2
S——孔距（实际工程设计多用类比法选取），m； d2——炮眼直径，m。 在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值， 整体性好的岩石中可取大值。
（六）起爆间隔时间
• 时差越短则壁面平整效果越有保证。
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
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。 • 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，
• （三）装药量和装药结构——严格控制
• （四）起爆顺序与起爆间隔时间——分段毫秒
雷管
• 此外，岩石力学性质、地下洞室的深度、 岩体的节理数和方向、节理面的粗糙度、 地下水、炸药性质等都不同程度影响光
面爆破质量。
光面爆破的质量要求
• 1.爆破参数 • 光面爆破的爆破参数，宜符合下列规定： • （1）炮眼深度为1.8～3.5m； • （2）周边炮孔的间距为350～550mm； • （3）周边炮孔的密集系数为0.5～1； • （4）周边炮孔的药卷直径为20～25mm； • （5）当采用2#岩石炸药时，周边炮孔的单位长度装药量：软岩为
• 周边眼则按光面爆破来设计。
• 常用多段毫秒电雷管或塑料导爆管起爆系统顺 序起爆。 • 掏槽眼间、辅助眼间起爆间隔时间不应小于 25ms。
• 邻近周边眼的一排炮眼的药量要比其它炮眼的 药量少，以控制围岩爆震裂隙的发展。
全断面洞室光面爆破施工工艺顺序
影响光面爆破质量的因素
• （一）爆破参数 ——经验 • （二）钻眼质量 ——准确定位
二、光面爆破的施工方法
• 1、起爆顺序 • 用光面爆破掘进洞室时有两种方案：
• 一种是全断面一次掘进，多用于掘进小断面洞 室。
• 全断面一次掘进方案的炮孔起爆顺序为：掏槽 孔→辅助孔→周边孔（光爆孔），如图5—9所 示。
全断面洞室光面爆破炮眼排列及起爆顺序
• 此时掏槽眼、辅助眼等的参数按普通爆破来设 计
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。