光面爆破效果评价与影响因素

1、光面爆破效果评价与影响因素【摘要】本文通过对露天开采石方边坡采用光面爆破施工的效果进行评价，分析影响光面爆 破效果的各种因素，并提出对策，仅供有关施工参考。【关键词】光面爆破；效果评价；影响因素概述光面爆破是一种控制边坡设计开挖轮廓成型的控制爆破施工技术，它主要是沿设计开挖边界 布置密集炮孔，采取不耦合装药或填低威力炸药，在主爆区爆破之后起爆的以形成平整轮廓 面的爆破作业施工技术。光面爆破不仅可以有效的减轻爆破对围岩的破坏，控制开挖面的超、 欠挖，防止冒顶，爆破成型的边坡平整光滑和美观；而且可以提高工效，有效地降低后期边 坡绿化和边坡整治的造价。特别是在比较完整的岩体中采用光面爆破能够形成光洁

2、平整、非 常美观的开挖边坡，其优点表现得十分明显。光面爆破施工技术最初主要用于地下隧道开挖 工程，随着露天爆破开挖工程对边坡要求的越来越高，光面爆破施工技术逐渐在公路、铁路、 港口、水利、城市等建设过程中得到了广泛的应用。光面爆破的效果评价对于公路、铁路、水利、城市建设等露天石方边坡开挖爆破工程，光面爆破的效果可以通过 边坡的稳定、平整度、裂缝宽度、半孔率以及残留半孔壁上有无爆破裂隙、保留岩体的破坏 程度等多项指标来进行衡量和评价。目前比较常用的是采用半孔率、裂缝宽度、边坡平整度 和残留的半孔壁上有无爆破裂隙四个方面的指标来评价光面爆破的效果和质量。其中半孔率、 平整程度两个指标可以通过现场实

3、测获得相关数据参照有关标准进行评价，而裂缝宽度和残 留的半孔壁上有无爆破裂隙两个指标只能通过现场的外观观察综合评价。光面爆破效果好和 优良工程爆破后的边坡应当稳定、平整、圆滑和美观，具有较好的环境效益和景观效果，具 体工程实际的爆破效果可见下图：2.1半孔率一般光面爆破后均会在边坡壁上残留下足够的半边钻孔痕迹，而残留在边坡上半边钻孔痕迹 的多少，称之为半孔率。不同岩性进行光面爆破的效果按照半孔率评价可以参照下表进行。2.1边坡平整度在光面爆破施工作业中，边坡平整度既是衡量光面爆破效果和质量的一个重要指标，又是对光爆孔钻孔质量进行检验的一个指标。目前普遍采用爆破后形成的边坡坡 面平整度（超、欠挖

4、）应不超过15cm的标准来进行衡量。2.2裂缝宽度光面爆破效果比较好的工程其裂缝宽度应在510mm之间。对于坚硬和整体性好的岩石， 裂缝顶部岩石不应受到破坏；对于松软和整体性差的岩石，裂缝顶部岩石可少许破坏，但不 应有明显和严重的破坏，更不能形成漏斗。2.3残留的半孔壁上有无爆破裂隙光面爆破效果比较好的工程在边坡上残留的半孔壁上无明显的爆破裂隙，同时保留的边坡岩 体壁面也应该无无明显的爆破裂隙。影响光面爆破效果的因素分析和对策 影响光面爆破效果的因素较多，主要包括岩石种类和性质、炸药性质、爆破参数、钻孔工艺、 边坡高度或钻孔深度、施工工序和方法、同层同侧边坡光爆次数等因素。下面就对影响光面 爆

5、破效果的各种因素作如下简要分析：3.1爆破参数的影响在地质条件和岩性性质确定的基础上，光面爆破的参数直接影响光面爆破的效果，可以说合理的爆破参数是决定光面爆破成功与否的关键。因此预留的光爆层厚度、 孔距、装药结构、装药量、起爆网络等爆破参数是影响光面爆破效果的主要因素之一。2.1.1最小抵抗线的影响光面爆破的最小抵抗线W光就是主体爆破后预留的光爆层厚度，为垂直于边坡的最小垂直 厚度。一般采用以下经验公式确定：W 光=Kxd式中：W光一一光爆孔最小抵抗线，mm；K计算系数，一般取1525，根据经验经试爆调整选取；d钻孔直径，mm。光面爆破的效果除了受到岩石种类和特性、孔距、装药结构的影响外，主要

6、的还是受光爆层 厚度的影响。如果W光过大，爆破后大块较多不易清理，降低工效，特别是当底盘抵抗线过 大，爆破后容易形成根坎，增加处理难度；如果W光过小，不仅不能取得理想的光面爆破效 果，甚至对还会保留边坡造成较大的破坏，同时爆破实施时可能产生较多的爆破飞石，爆破 安全控制难度增大。因此合理的确定光爆层厚度，对保证光面爆破效果和爆破安全控制都具 有十分重要的意义。3.1.2孔距的影响光爆孔的孔间距是光面爆破中另一个重要的爆破参数，直接影响光面爆破的能否成功，孔间 距与钻孔直径、岩石特性、装药量等参数有关。一般采用以下公式确定：a = (0.60.8) W 光式中：a一一光面爆破孔的间距，m；W光一

7、一光爆孔最小抵抗线，m。孔距过大，难以达到光面爆破的设计效果；孔距过小，既增加钻孔凿岩费用，又可能造成边 坡坡面破碎和超挖，达不到理想光面爆破效果。3.1.3装药结构、线装药密度和装药量的影响光面爆破的一个重要特征就是采用不耦合的装药结构，其装药量与孔距、最小抵抗线W光、 炮孔深度、岩石特性、炸药性质等相关。一般采用以下公式确定：q 光=qxaxW 光Q光=q光xL+ Q底式中：q光一一光面爆破的线装药密度，Kg/m；q光面爆破的炸药单耗，Kg/m3, 一般取主体爆破平均单耗的一半左右，约为0.150.40Kg/m3，软岩取小值，硬岩取大值；Q光一一光面爆破的单孔装药量，Kg；Q底一一光面爆破

8、的底部加强装药量，Kg，一般Q底=(38) q光，装药范围为底部0.5 1m。光面爆破装药量与孔径的一个重要参数就是不耦合系数，不耦合系数是炮孔内径与药包直径的比值，过大过小的不耦合系数都不利于光面爆破的进行，影响光面爆破 的效果。根据工程实践经验，不耦合系数在24之间比较适宜，光面爆破均能取得良好的 光爆效果。实际施工过程中，可以通过试爆和观察光爆效果来进行装药量的调整：如果半孔 率偏低，则减小线装药密度；如果半孔率较好，空间平面也较好，可以适当在加大线装药密 度的同时，调大光爆孔间距。3.1.4起爆网络的影响实际工程实践证明，光爆孔的同时起爆是保证光面爆破效果的重要条件。即使采用同段别的

9、非电雷管装入光爆孔中，由于非电雷管延时时间的误差不确定性和雷管起爆的离散性较大， 无法保证同次光爆孔均能同时起爆，对光面爆破效果产生十分不利的影响。因此采用导爆索 辅助网络是保证光爆孔同时起爆的最佳选择。一般在施工中，光面爆破孔孔内孔外均用导爆 索连接，一次起爆；若光面爆破孔较多，爆破一次起爆用药量过大，从爆破震动控制要求上 考虑，可分为几个独立的光面爆破孔组，在各孔组间适当增加非电毫秒延时雷管进行分段起 爆以控制单响最大装药量和爆破震动。光面爆破孔可在主爆孔起爆后同次施爆，但必须迟于主爆孔爆破，一般延迟时间大于50ms， 但不能超过150ms，一般取75100ms比较适宜；光面爆破孔也可单次

10、进行，从多次工程实 践经验来看，后者效果明显优于前者。3.2炸药性质的影响不同的炸药具有不同性质，炸药的爆速和威力也不尽相同，对光面爆破的效果也有一定的影 响，为此国外还专门研制和生产出用于光面爆破的炸药，而国内目前专门用于光面爆破的炸 药研制和生产尚未形成规模和成熟。通过实际施工实践证明，光面爆破使用低威力炸药比较 适宜，但是在一般的施工过程中，施工单位从施工简便考虑或受炸药供应的限制，大多采用 与一般主体爆破相同品种的炸药进行光面爆破，对光面爆破的效果产生一定的影响。为了保 证光面爆破的效果，施工单位是通过改善不耦合装药结构、调整光爆孔间距和装药量，通过 现场试爆和调整来满足光面爆破施工的

11、需要。3.3钻孔精度的影响钻孔质量的好坏是影响光面爆破成功与否的一个重要因素，由于光面爆破对钻孔的精度要求高，钻孔精度又是与钻孔深度直接相关。一般钻孔越深，钻孔偏差就越大， 精度就越差；钻孔越深，孔内残留的钻屑就越多，当孔深超过25m时，孔内残留的钻屑可以 达到23m左右，使得炮孔的利用率减低，并显著影响光面爆破的整体效果；同时钻孔超过 15m深时，钻孔越深，钻孔的工效显著降低。因此钻孔时必须严格控制钻孔精度，一般允许 的偏斜度应控制在1以内；钻孔不仅要求按桩逐孔定位，而且必须确保所有钻孔均保持在一 个平面上进行。根据工程实践经验，按照设计的边坡平台台阶高度和地形，一般孔深控制在 1220m比

12、较适宜。为了保证钻孔精度，除加强测量控制外，对钻孔还采取以下措施来控制光爆孔的成孔质量： 一是在每个光爆孔开钻前由施工测量技术人员设置坡度架，引导钻机开孔。二是每台钻机均 配备坡度尺，根据设计边坡坡度，在架设钻机时进行坡面角的效核和调整，以保证每个光爆 孔均在同一个坡度平面内进行钻孔。三是加强钻孔过程的控制，配备专门的测量技术人员， 从开孔、钻进、成孔等全过程进行检测，发现问题及时纠正。四是对参与光爆孔钻孔作业的 钻机操作人员进行专门培训，提高操作水平和技能，以保证钻孔精度。3.4单次进行光面爆破边坡长度的影响一般情况下，单次进行光面爆破的边坡长度越长，边坡的整体性和连续性就越好。但是由于 每

13、次边坡光面爆破进行作业时均要受到地形、施工条件、爆破安全震动控制要求以及主体爆 破进度等因素的影响和限制，不可能做到同侧同层每层边坡都全部一次爆破成型。因此，综 合考虑各种因素，对于大型露天开采石方工程，当开挖层的边坡长度小于50m时，建议一次 性进行光面爆破；当边坡开挖层的边坡长度大于50m时，应根据地形条件、施工条件、爆破 安全震动控制要求以及主体爆破进度等因素综合合理确定。根据工程实践经验，一般单次进行光面爆破的边坡长度以3050m比较合理适宜。3.3施工工序合理性的影响目前一般的露天开采工程大多采用中、深孔爆破进行开挖，开挖都是分层分台阶进行的，而 光面爆破只是露天大型石方开采工程的一

14、种控制边坡开挖的辅助爆破施工技术，其施工顺序 一般都是在主体爆破之后进行。这就要求边坡光面爆破与主体爆破必须相互协调施工进度， 如果主体爆破后预留的光面爆破区域和边坡长度较短，则整个边坡的光面爆破次数增多，必 然影响整个边坡的光面爆破整体效果；如果主体爆破后同层边坡光面爆破又不能及时实施爆 破作业，则又会降低工效，影响下层主体爆破的进度和整个工期。因此，对于进行分层分台阶开挖过程中实施光面爆破，建议每层主体爆破开挖完成后，及时 进行本层的边坡光面爆破作业，光爆实施后及时进行清运和边坡清坡，做到每施工一层就成 型一层。对于工期影响较大和地形复杂情况下进行的光面爆破，建议采用微差控制爆破技术， 使

15、同层台阶中、深孔主体爆破与光面爆破同时进行钻爆施工作业。3.6地质条件和岩石特性的影响地质条件和岩石特性对光面爆破的影响较大，主要体现在钻孔精度和光面爆破效果的影响两 方面。一般情况，越是完整、均匀的岩体进行光面爆破的效果就越好和越明显；同时当岩石 比较完整、均匀时，对光爆孔钻孔时的精度影响也相对较小，相邻光爆孔上下平行，前后漂 移不大。当岩石比较破碎、软硬不均和多裂隙时，采用同样爆破参数进行光面爆破时，光面 爆破的效果就会受到较大影响，甚至出现严重超挖、欠挖现象；同时也对光爆孔钻孔时的精 度产生较大影响，使得光爆孔产生漂移或不平行，影响光爆后边坡的平整和美观。根据工程实践经验，一般在钻孔过程中对钻屑和钻机运行情况进行仔细观察就能及时发现岩 石破碎、软硬不均和多裂隙等的特殊的地质条件，这样在钻孔时钻机操作不宜加压，尽量利 用钻具的自身重力下落钻进，待钻头进入完整的硬岩体后才按照正常操作加压钻进，以尽量 保证光爆孔的成孔质量和精度。同时对于岩石破碎、软硬不均和多裂隙等地质条件下的光面 爆破作业时，应调整装药量和孔距，适当减少炸药单耗并重新计算光爆孔的线装密度和装药 量，尤其是通过减少顶部装药量、改善堵塞条件等措施，最大限度的减少地质条件对光面爆 破效果的影响。4结论通过上述对影响光面爆