1、 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。普通爆破和光面爆破的效果普通爆破和光面爆破的效果(a)(a)普通爆破普通爆破(b)(b)光面爆破光面爆破包家坞支洞光面爆破效果图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光面爆破效果图其他工程漏天光面爆破效果图其他工
2、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：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。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；一、光面爆破的特点一、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。（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
3、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1/31/2，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。光面爆破的优点在完整岩体中十分明显，可以直观地感到爆破后的开挖面光洁平整，岩体完整，爆破裂隙不发育，给人以安全感。但是，在松软的岩石中，特别是在一些不均质的岩体和构造发育的岩体中采用光面爆破在减轻围岩的破坏，减少超挖以及避免产生冒顶等方面，仍起到很大作用 光面爆破
4、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20003000m/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。光面爆破时由于采用不耦合装药，药包爆轰
5、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。光面爆破时炮眼连心线破裂面的形成光面爆破时炮眼连心线破裂面的形成（a）炮孔装药情况；（）炮孔装药情况；（b）先爆炮孔对相邻炮孔的影响；（）先爆炮孔对相邻炮孔的影响；（c）光面的形成）光面的形成 邻孔和空孔的导向作用 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350550m
6、m；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%。一、光面爆破主要爆破参数的确定一、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。光爆层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。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
7、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，光爆层宜厚一些。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Ka/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=0.8l.0时，爆破
8、后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。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，因而不耦合系数K1。不耦合系数K的取值一般介于1.13.0之间，采用最多的是不耦合系数K=1.52.5用得较多。光面爆破炮孔装药结构光面爆破炮孔装药结构1导爆索；导爆索；2堵塞段；堵塞段；3中间装药；中间装药；4底部增强装药底部增强装药毫秒延期雷管毫秒延期雷管毫秒延期雷管延时值毫秒延期雷管延时值乳化炸药乳化炸药 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向空气间隔的装药结构时 当光爆孔直径为3545mm时，一
9、般将线装药密度取为0.10.3kg/m，其中软岩为0.070.12 kg/m，中硬岩为0.10.15 kg/m，硬岩则为0.150.25 kg/m。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；孔距过小会增加凿岩费用。通常，合理的孔距可按炮孔直径选取S=（1020）d2S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。时差越短则壁面平整效果越有保证。起爆时间起爆时间对光面爆破效果的影响对光面爆破效果的影响（a）不同段秒差延期起爆；）不同段秒差延期起爆；（b）齐发爆破；）齐发爆破；
10、（c）微差起爆）微差起爆 1 1、起爆顺序、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59所示。全断面洞室光面爆破炮眼排列及起爆顺序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 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全断面洞室光面爆破施工工艺顺序 （一）爆破参数
11、（一）爆破参数 经验（二）钻眼质量（二）钻眼质量 准确定位（三）装药量和装药结构（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（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。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1.83.5m；（2）周边炮孔的间距为350550mm；（3）周边炮孔的密集系数为0.51；（4）周边炮孔的药卷直径为2025mm；（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70120g/m，中硬岩为200300g/m
12、，硬岩为300350g/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5070mm/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；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。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：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；当炮眼眼痕大于孔长70%时，算一个可见眼痕炮眼。
