光面爆破技术探讨

　　在工程掘进中使用光面爆破法爆破后，可实现形状规则、表面光滑、围岩不受明显破坏、达到人为控制爆破的设计要求。实施这一方法时，应合理选择各种参数，严格控制装药量，科学布置各种炮眼，并按照一定的顺序装药起爆。光面爆破有轮廓线光爆法、预裂爆破法和普通光爆法三种。国内使用最多的是普通光爆法，即先用一般的爆破法在巷道内部做出巷道粗断面，再由边眼爆出整齐的巷道轮廓。
　　一、光面爆破的优点
　　光面爆破有以下优点：
　　一是巷道成形规整、光滑，接近于设计轮廓线的要求。应力分布均匀，围岩稳定。
　　二是对井巷围岩的炮震扰动范围小，相应的炮震裂缝少，可有效地减少应力集中引起的塌方。减少落石和危险断面，减少放炮后的排险时间，避免事故发生和人员伤亡，提高施工速度，对岩性不良地段，效果更为显著。
　　三是由于光爆成形规整，对于不少井巷（隧道、巷道），一般只做5～15cm的喷射混凝土支护。与普通爆破后的混凝土碹（衬砌）相比，可相应的增大使用面积，更合理、更有效地利用空间。
　　四是节约材料，降低工程造价。光面爆破与普通爆破相比，可节省炸药15左右，眼孔利用率高10左右。
　　二、光面爆破的质量标准
　　光面爆破的质量标准如下：
　　眼痕率在50以上，眼痕率越高，光面爆破效果越好。
　　巷道周边成形应符合设计轮廓要求，超挖不大于150mm，欠挖应满足规范要求。
　　围岩面上不应有明显的炮震裂缝。
　　三、光面爆破的基本原理
　　1。应力波叠加干扰理论
　　实验证明，当周边炮眼同时起爆时，以炮眼为中心的圆柱形应力波很快从每个炮眼向外扩展，波峰在两炮眼之间相遇。在相遇前，这一区域的岩体承受来自两炮眼的径向压力。波峰切线方向产生拉应力。两波相遇时，则因产生波的叠加而增强。在垂直于两炮眼之间连心线上的拉应力也增大，当此合成拉应力超过岩石的极限抗拉强度时，在两炮眼中间首先产生裂隙，然后沿连心线向两个炮眼方向发展，最后形成拉断裂面。
　　2。爆生气体准静压力作用理论
　　这一理论认为，爆生气体的准静压力作用是产生贯穿裂缝的主要原因。光爆炮眼装药是在不耦合条件下爆炸的。由于空气间隙的缓冲作用，作用于炮眼壁的冲击波压力急剧下降，减小了破碎区，只剩下几条径向裂缝，在较长时间内炮眼壁处于一定准静压力作用下。相邻炮眼起爆后，由于准静压力作用，在炮眼连心线上各点产生很大的切向拉应力，而在连心线与炮眼壁相交处产生应力集中度很高的拉应力。炮眼间距适合时，在炮眼壁上应力集中处将首先出现拉应力。然后在爆生气体的作用下，裂隙沿连心线延伸，最后形成具有一定宽度的贯通裂缝。由裂缝形成过程可以看出，应力波造成的初始裂缝只起导向作用，爆生气体产生的高压静作用，是形成裂缝贯通的主要动力。
　　3。应力波和爆生气体综合作用理论
　　应力波和爆生气体综合作用理论认为，炮眼装药爆炸后，应力波的主要作用是在炮眼周围造成一稠密的径向裂隙。爆生气体准静压力作用于随机微裂隙的炮眼壁上，炮眼间形成准静应力场，使径向裂隙进一步发展而贯通。相邻炮眼起爆时差不同，应力波与爆生气体压力作用情况也不同，裂隙形成也有不同。
　　四、光面爆破参数
　　1。不耦合系数
　　不耦合系数k是炮眼直径d与药卷直径do之比，即kddo。若不耦合系数k1，则表示炮眼直径和药卷直径完全耦合；若kl，则表示炮眼直径与药卷直径不耦合，药卷与炮眼壁之间有空隙。k值越大，则表示空隙越大。实践证明，k为2～5时，光爆效果最好。
　　2。炮眼密集系数
　　爆破施工中常将眼间距E与最小抵抗线W的比值称为炮眼密集系数m，即mEW，其值常取0。8～1。硬岩取值稍大，软岩取值稍小。
　　3。装药密度
　　装药密度是指单位长度炮眼的装药量，单位gm。软岩中一般为70～120gm，中硬岩石中为100～150gm，硬岩中为150～250gm。
　　4。起爆间隙时间
　　在实行光面爆破时，间隙时间越短，壁面平整效果越好。因此，应尽量减少周边眼间的起爆时差。
　　5。炮眼质量
　　眼间距要整齐均匀，眼口距应尽可能近些，炮眼方向要稍向外偏，以防越掘越小。所有炮眼都要严格打在轮廓线上，轮廓线的曲线段炮眼要比直线段稍密一些。
　　（作者单位：山西省大同煤炭技师学院）