浅谈预裂与光面爆破技术在巷道施工中控制

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1、浅谈预裂与光面爆破技术在巷道施工中控制　　摘要：浅析巷道预裂爆破和光面爆破的概念与区别、作用机理、设计方法及要掌握的施工工艺。关键词：预裂爆破；光面爆破；施工工艺中图分类号：O643.2+23文献标识码：A预裂爆破与光面爆破在煤矿巷道掘进过程中都需要应用。通过科学的掌握和运用有关参数，就能保障巷道挖掘的质量和安全效果，从而使巷道的服务期限得以延长，并在挖掘过程中能节省可观的支护材料，体现较好的社会、经济效果。1概念及区别1）概念。在巷道沿开挖边界布置密集炮孔时，一般采取不耦合装药或装填低威力炸药方法，并主爆区之前起爆，从而使爆区和保留岩体之间形成预裂缝，以减

2、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，这种爆破方法称为预裂爆破。若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，这种形成平整轮廓面的爆破作业，称为光面爆破。62）区别。预裂爆破与光面爆破之间的主要区别是：一是预裂爆破在主爆区之前起爆，而光面爆破在主爆区之后起爆；二是预裂爆破在一个自由面条件下爆破，所受的夹制作用很大。而光面爆破则是在两个自由面条件下爆破，受夹制作用小。2作用机理1）爆炸应力波的导向作用。①不耦合装药控制了爆炸能量，使得向四周传播的应力波只能对孔壁产生一定数量的初始微裂缝；②若相邻孔能保证同时起

3、爆，各孔传来的应力波便在孔心线上某处叠加，使岩体原有裂隙扩展或微观缺陷形成裂纹，对在孔连心线方向上成缝有利；③相邻孔不能同时起爆，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，易在这两点形成初始裂缝；④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，自然就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。2）爆生气体的扩缝作用。孔内爆生气体因膨胀会挤入孔壁的初始径向裂缝，起着“气刃效应”，使长短不一的初始裂缝得到不同程

4、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高速扩展，随着爆生气体的膨胀和耗散，气体压力值迅速降低，它也迅速减小。因此，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。63设计方法1）光面爆破设计。它是在主爆区完成以后爆破的，有两个自由面，比预裂爆破所受到的夹制作用小，所以在同样岩石和装药条件下，其爆破参数与预裂爆破有所不同。①最小抵抗线（w）。一般为正常孔深爆破最小抵抗线的0.6～0.8，可取w=（10～20）d；式中：d为孔径（m）。②孔距（a）。光面爆破的孔间距可比预裂爆破大1

5、0%～20%，通常取主爆孔孔距的1/2～1/3。具体可按a=（0.6～0.8）w确定。③装药量。单孔装药量可按照体积公式Q=q·a·w·L计算，式中w为最小抵抗线（m）；a为孔距（m）；L为孔深（m）；q为单位体积装药量，q=0.15～0.25kg/m3，硬岩取大值，软岩取小值。线装药密度，可按照经验进行。在不耦合系数为2～5时，线装药密度q线=0.8～2.0kg/m。2）预裂爆破设计。其孔间距（a）不仅影响装药量，且直接关系到预裂岩壁的质量。一般根据炮孔的孔径（d）和边坡的性质确定。对边坡质量要求高的工程，应选取小的孔间距，a=（7～10）d；对一般性工程

6、，可选择较大的孔间距，a=（10～15）d。表1装药量经验数据值6预裂爆破的装药量主要有经验公式计算法和经验数据法两种：①经验计算法。一般预裂爆破都采用不耦合的装药结构，在浅孔爆破中取不耦合系数为1.5～4，深孔取2～4的条件下，药量计算可采用如下经验公式：巷道爆破：Q线=0.034[a·σ压]0.6；深孔爆破：Q线=0.042[a]0.5·[σ压]0.6。式中Q线为炮孔单位长度的装药量（kg/m）；a为孔间距（m）；σ压为岩石抗压强度（MPa）。②经验数据法。见表1。为保证预裂孔先于主药包起爆的时间差：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

7、，一般应大于50ms。在保证主药包网路安全准爆的前提下，间隔时间越大，人造断层层面形成效果越好，边坡的成型效果也就越好。处理好预裂炮孔与前排药包位置的关系很关键：预裂爆破炮孔与前排药包之间的水平距离W后，为一关键的参数。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。对主药包为条形峒室药包，一些工程提出的经验公式为：W后=（2.0～2.5）RY=(0.32～0.40)W，式中RY为压缩圈半径；W为峒室药包的最小抵抗线，大抵抗线取小值。主药包为深孔爆破经验数据见表2。表2主药包经验数据64施工工艺光

8、面和预裂爆破的施工流程分钻孔、装药和填塞、起爆网路联