光面爆破技术在破碎的软岩巷道掘进中的应用研究

浅谈光面爆破设计在隧道工程中的应用中交一航局城市交通工程公司徐金超内容摘要：光面爆破是隧道“新奥法”施工的关键技术，爆破效果直接关系到工程质量的好坏、施工进度的快慢和施工费用的高低等。

做好光面爆破施工，对企业的效益有至关重要的影响。

然而爆破设计是做好光面爆破的第一步，因此为提高工程质量，使效益的最大化，本文着重阐述了光面爆破设计方法及步骤，为以后的隧道开挖提供一定的借鉴经验。

关键词：爆破设计应用正文：1、光面爆破的优点光面爆破是一种科学的控制周边轮廓并能维持围岩稳定的爆破方法，其适用范围很广，优越性很多。

尤其是隧道爆破中具有较明显的优点：1.1 形成规则的光滑的接近于设计要求的轮廓，其受力性好，无应力集中现象，有利于围岩稳定，维护自稳能力；1.2 对围岩的扰动范围小，可有效地减少应力集中所引起的塌方现象，尤其是在不良地质段；1.3 改善作业环境，便于喷锚作业，降低喷射混凝土回弹率，效果明显；1.4 是控制隧道超欠挖的主要爆破方法，能大大节约工程成本。

2、爆破器材采用人工手持YT-28气腿式风枪钻孔打眼，炮孔布置要适合人工钻孔，爆破施工选用乳化炸药。

周边眼用φ32mm（直径）*10cm（长度）小药卷，不耦合装药，其余炮眼用φ32mm（直径）*20cm（长度）药卷。

采用毫秒雷管起爆系统，毫秒雷管采用 13 段别毫秒雷管，引爆采用电起爆。

3、影响光面爆破的主要因素3.1 孔网参数孔网参数系指周边孔的间距E、光爆层的厚度W及炮孔的密集系数m。

3.1.1 炮孔间距E 的影响ρσσστ•••+•••+••=L E D L E W E d q ee e )][]([][][785.02于炮孔间距E ）首先形成裂缝方向发生变化，换名话讲：过小不易形成裂缝，爆破成锯齿状如下图示。

3.1.3 炮孔密集系数m 的影响m （E/W ）过大反应出E 值升高，不易形成裂缝，m 过小反应出W 过大，此时光爆层不易沿两孔连线断开，容易形成欠挖现象。

光面爆破技术及其在岩巷掘进中的应用在岩巷掘进施工过程中光面爆破是至关重要的一项爆破技术，该项技术能够在爆破之后保证岩巷断面的完整性，并且对周围围岩不会产生较大的损伤，能够有效提高围岩的承载能力与稳定性，为锚喷支护环节的展开奠定了良好的基础。

本文通过论述与分析了在岩巷掘进中光面爆破技术以及种类、光面爆破技术在应用中的参数以及光面爆破技术应用的装药结构三个主要方面，旨在全面提高岩巷掘进工程展开中光面爆破技术高效率的应用，进一步提升岩巷掘进工程进行的安全性与效率性，促进煤矿开采行业得到迅速健康的运行与发展。

标签：光面爆破技术；岩巷掘进工程；应用探讨通常情况下巷道掘进技术使用掘进机掘以及钻眼爆破掘进两种主要的方式。

在岩巷掘进过程中，钻眼爆破法在掘进工作中的应用中占据了主要地位，钻眼爆破法在应用方式上又分为光面爆破与普通爆破这两种[1]。

在光面爆破过程中，巷道围岩不会产生较多的炮震裂缝，能够保证围岩的完整性与整体性，对于巷道围岩的稳定性产生了较好的保障作用，对巷道的顶板管理以及巷道支护环节的具体展开十分有利，工程中巷道的成型能够满足工程设计的实际要求。

在钻眼爆破法中光面爆破比普通爆破的方式更加具有优势，因此我国在巷道掘进工程中提出了《煤矿安全规程》并严格规定，钻眼爆破法对岩巷的掘进必须使用光面爆破的方式。

一、在岩巷掘进中光面爆破技术以及种类分析（一）光面爆破在在岩巷掘进中光面爆破又被称为密眼小炮爆破，在具体的应用过程中通过科学合理的对各种不同爆破参数进行选择，对装药量进行严格控制，并有效合理的对各种炮眼进行科学设置，按照一定的顺序利用岩石抗拉力的强度比自身抗压强度要低的特征，对爆破应力进行高效的组织，这种方式就是光面爆破，是一种人为控制的爆破方式。

光面爆具有较多优点，例如能够符合设计断面的轮廓要求，整个巷道的成型具有高度的规整性，能够全面保证围岩的稳定性，并且不会产生较多的炮震裂缝等问题[2]。

（二）光面爆破技术的种类分析按照巷道掘进施工过程中的施工方式差异性，能够将光面爆破分为三类，分别为普通光面爆破法、轮廓线光面爆破法以及欲裂爆破法，通常情况下在煤矿的开采以及岩巷掘进施工过程中使用普通爆破的方式较多。

软弱及破碎围岩隧道光面爆破技术探讨公路隧道在软弱及破碎围岩隧道条件下采用光面爆破开挖，与传统的分部分块开挖方法比较，减少了对围岩的扰动次数，简化了工序，使围岩的变形得到有效的控制，能保证安全施工。

同时可以有效地减少超欠挖，提高掘进速度，经济效益明显。

本文主要分析了光面爆破及其破岩机理、特点，并介绍了某公路隧道工程在软弱围岩地段隧道爆破施工技术，分析了光面爆破设计及施工方式。

标签软弱及破碎围岩；光面爆破；设计；施工一、光面爆破及其破岩机理、特点（一）光面爆破光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。

它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。

（二）光面爆破的破岩机理光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。

尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。

一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。

光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸产物的膨胀作用使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。

（三）光面爆破的特点1、隧道成形规整，应力分布均匀有利于围岩稳定，从而提高围岩自承能力。

2、对围岩的扰动范围小，相应的炮震裂缝少，从而增加施工安全性。

3、光爆成形规整，有利于施作锚喷支护。

4、节约材料，降低工程造价。

尤其是减少超欠挖，可大大减少衬砌砼超灌量。

二、光爆技术在软弱及破碎围岩隧道中的应用（一）工程概况高平至沁水段高速公路阎家庄隧道位于黄土覆盖低山区，隧道为分离式隧道，全长3620m。

光面爆破技术在煤矿巷道掘进中的应用摘要：近年来，我国很多煤矿企业为了提高煤矿巷道掘进效率，都逐渐在煤矿巷道掘进中应用新的技术，而光面爆破技术就是其中一种。

基于此，本文主要介绍了光面爆破技术的特点、基本原理、优点和参数，而且分析了光面爆破技术在煤矿巷道掘进中的现场应用，希望可以为有需要的人提供参考意见。

关键词：光面爆破技术；煤矿巷道掘进；煤矿企业引言巷道掘进方法通常包括两种，一种是综掘，另一种是炮掘。

在掘进中运用炮掘法，炸药往往在爆炸瞬间将很多能量释放出来，可以将岩石破碎，所以这种方法在很多国民经济建设领域中普遍应用，比如：国防领域、水利领域以及矿山领域等等。

炮掘的重点在于掘进中确保巷道岩石既均匀又完整，利用光面爆破技术可以防止巷道出现欠挖以及超挖等情况，让巷道周壁保持相对平整，降低将对围岩的破坏程度控制在最小化。

并且在进行光面爆破前，必须要将爆破参数进行确定，这是尤为重要的。

一、光面爆破技术的介绍（一）特点就光面爆破技术来讲，其有很多特点，具体如下：第一，爆破后成型相当规整，与设计轮廓相符，尤其在松软岩层中，可以将光面爆破本身的作用充分体现出来。

光面爆破后在新形成的壁面上有一些比较清晰的半边孔壁痕迹。

第二，利用光面爆破技术能够将巷道的超挖量显著降低，提升施工质量，促进施工进度，减少很多混凝土衬砌浇筑量。

第二，采用光面爆破技术不会严重破坏围岩。

结合声波探测显示，在运用光面爆破技术过程中，围岩松弛带的范围仅仅是常规爆破方式的三分之一到二分之一之间，以确保围岩更加安全稳定，大大降低支护工作量。

当然，光面爆破技术也有很多优点，主要体现在完整岩体中，能够感受到爆破之后的开挖面既平整又光洁，岩体十分完整，而且爆裂裂隙没有发育，让人非常安全。

然而在松软的岩石中尤其是在部分不均质的岩体以及构造发育的岩体中，运用光面爆破技术，除了可以减轻围岩的破坏程度，还可以降低超挖，甚至防止出现冒顶等问题，还是发挥出重要的作用[1]。

浅谈光面爆破技术在煤矿掘进中的应用摘要:光面爆破是人为控制爆破的技术,目前这种技术已经非常成熟,并且应用广泛,本文简单介绍了光面爆破技术的特点、原理、优点、参数和爆破质量要求,并论述了光面爆破在应用中取得的效果。

关键词:光面爆破技术特点原理应用1 光面爆破技术1.1 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巷道的超挖量,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。

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。

1.2 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。

比如在巷道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。

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。

光面爆破在软岩巷道中的应用1 工程概况利川硫铁矿位于利川市城北东直距29km处的罗圈坝一带，行政区划隶属利川市柏杨镇管辖。

北东～南西全长约8.5km，平均宽约3.20km，面积为27.21 km2。

矿区地处鄂西南山区，为巫山～齐岳山山脉，属云贵高原向北东延伸部分。

总体地势为北高南低的一面斜坡。

最高处为矿区中部红岩坪山峰，山顶海拔标高1994.0m，最低点为长偏河床与铁桥翁溪沟交叉处，河谷标高1100.0m（可视为当地视侵蚀基准面），相对比高894.0m，属中等切割中山区。

区内山顶平缓浑圆，沟谷发育，悬崖峭壁处处可见，呈岩溶侵蚀地貌景观。

矿区地质构造条件属简单类型，构造对矿体的破坏影响小，矿体连续性好。

矿床属水文地质条件简单的顶板间接进水的岩溶充水矿床。

矿区为碳酸盐岩为主的硅质岩及碎屑岩夹复合建造组成的单斜层状结构基岩区，工程地质条件复杂程度属简单类型。

矿区岩性主要为灰岩、炭质泥岩，其围岩级别主要为Ⅲ、Ⅳ级，采用全断面开挖，裸巷、锚、木支护、砌碹支护。

2 光面爆破的特点根据“新奥法”施工的需要及工程地质条件，结合施工现场实际情况，决定采用光面爆破施工。

光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全；由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。

据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的15%～20%降低到4%～7%，不但减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低了成本，加快了施工进度。

3 爆破方案设计光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能，巷道开挖断面的形状与尺寸，装药结构与起爆方法等等。

严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能使药沿炮眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。

在光面爆破中，周边眼间距E、最小抵抗线V、相对距系数K、装药密度q 是相互制约的。

光面爆破施工技术在软岩隧洞工程中的应用钻爆法目前仍然是我国隧道施工中开挖的主要方法，与机械开挖相比，其适用地形较广的区域，且具有费用低，设备简单等优势。

超欠挖是当今隧道开挖施工中普遍存在的一个现象，直接影响到施工安全及经济效益，而光面爆破技术有效地控制了超欠挖现象。

基于此，文中笔者就光面爆破施工技术的概念对光面爆破施工技术进行了简要的探讨。

标签：光面爆破;施工技术;软岩隧道一、前言光面爆破技术能够对超欠挖起到很好的控制作用。

光面爆破是通过正确选择爆破参数和合理的布孔，利用毫秒雷管的微差作用使后序炮孔的起爆具有良好的临空面。

同时毫秒雷管的微差爆破可以使起爆的药量得以减少和控制，间隔起爆的外轰波得以叠加抵消，从而减少了对围岩的扰动。

爆破后，要求壁面平整规则，消除了应力集中，达到充分利用了围岩的自承能力，同时良好的光爆效果，使得超欠挖得以控制。

二、光面爆破施工技术的概念光面爆破施工技术是指沿开挖周边线按设计孔距钻孔，采用不耦合装药毫秒爆破，在主爆孔起爆后起爆，使开挖后沿设计轮廓获得保留良好边坡壁面的爆破技术。

它是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术，其最显著优点是能有效地控制周边孔炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全，同时又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。

三、隧道爆破施工1、施工方法：采用人工手风钻打孔，人工装药，非电毫秒雷管引爆。

2、机具设备：手风钻选用常规YT-28型手风钻，φ22的钻杆，38mm钻头，成孔直径为40mm;3、火工品：采用2#岩石乳化炸药，规格为φ32mm×200mm。

因地方火工品供应问题，无小药卷炸药用于周边孔，使用同一规格炸药。

起爆材料采用1～20段的非电毫秒雷管;周边孔采用间隔装药，导爆索传爆。

使用电雷管作为整个网络的起爆体。

4、炮孔深度的确定：某隧道的设计开挖断面为76m2，实际开挖断面76m2。

一、引言光面爆破技术被广泛应用于路桥工程及基础设施建设工程中。

在人口密度大的南方城市此类工程偏多，受南方地区丘陵地貌影响，公路工程的建设往往要修建隧道。

由于隧道工程在整个项目中占的产值百分比往往偏高，隧道工程的质量好坏对整个工程影响很大。

采用光面爆破技术对隧道围岩进行开挖，可以大幅度减小爆破对围岩的扰动，保证隧道围岩的完整性和自承载能力，并形成光滑的轮廓面，符合岩石力学理论新奥法的要求。

达到既保证施工进度，改善作业环境，又保证施工质量，并节约成本的目的。

磨岩山隧道围岩情况复杂，需要通过现场试验来指导爆破施工。

根据施工经验，光面爆破一般采用两种方式，即预留光爆层法和全断面开挖法，全断面开挖法一般用于断面较小的中小型隧道的开挖，预留光爆层法则一般用于大断面隧道开挖。

二、光面爆破施工原理光面爆破，主要针对隧道开挖轮廓超欠挖和平整度控制的爆破技术，通过周边眼、掏槽眼、辅助眼、底板眼布置，利用起爆顺序的微差时间形成临空面，采用压顶式爆破，达到理想效果，并采用不连续不耦合装药、雷管分段位布设、专用红线导爆索形式装药结构，达到周边眼同时起爆，分散装药量，降低对围岩的扰动，减少对周边围岩的破坏，从而获得光滑、平整岩面的施工技术。

在地质条件确定的情况下，爆破参数选择的合理与否是影响光面爆破效果的关键因素，施工过程中要严格按照爆破参数施工炮眼，并根据围岩情况随时进行动态调整爆破参数，以保证光面爆破的效果。

磨岩山隧道最大埋深深度为79m。

隧道左右洞都采用的是“一”字坡的方式进行设计，根据工程的实际情况以及施工的需要，本工程中选择使用的是钻爆施工工艺来进行。

三、影响光面爆破的主要因素1.地质因素由于工程的地质构造复杂，围岩节理发育，分层明显，开挖应采用“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法，以“多打眼、少装药”为原则，尽可能避免对隧道围岩的扰动、破坏。

一般情况，中硬以上岩石（f>8），若其整体性好、节理裂隙不发育、风化不严重，其光爆效果好；若岩石的整体性差、节理裂隙发育、层理多且其走向与设计开挖轮廓线走向不一致，会导致局部掉落及顺层遛塌，从而造成超挖，此部分量随支护时间延迟而增加，因此及时初喷、挂网支护尤其在页岩施工中显得非常重要。

光面爆破技术在煤矿岩巷工程的应用摘要：本文浅谈了岩巷掘进中光爆施工的现状、光爆的原理、光爆参数的确定、以及光爆施工的注意事项，对岩巷掘进光面爆破施工有一定的指导意义。

关键词：井巷工程岩巷掘进光面爆破1 概述光面爆破时井巷掘进中的一种新爆破技术，它是控制爆破中的一种方法，目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规则，符合设计要求，具有表面平整，损伤小，稳定性好。

光面爆破只限于断面周边一层岩石（主要是顶部和两帮），所以又称为轮廓爆破或周边爆破。

它具有减少超挖（特别是在软岩中）、成形好、围岩稳定性好、提高井巷施工进度、降低巷道支护成本等优点。

然而目前，由于对光爆的认识不足，在岩巷掘进爆破中普遍存在少打眼、乱打眼、多装药、乱放炮的现象，造成的后果是炮眼利用率低、岩石碎块抛掷远，爆堆不集中，周边超挖大，巷道成形差，围岩松动破坏严重，在松软岩层中，周边很难留下半边眼痕。

大大影响了掘进速度，增加了支护成本。

本文从光爆的原理、光爆参数的确定、光爆施工的方面对光爆掘进施工进行探讨。

2 光爆原理光爆的实质，是在井巷掘进设计断面的轮廓线上布置间距较、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯通裂缝，并沿革炮眼的连线——井巷轮廓线，将岩石崩落下来。

3 光爆参数3.1 炮眼深度炮眼深度的确定取决于岩石的性质、钻眼机具、循环作业方式、炸药的类别等，在选择炮眼深度时应综合考虑。

3.1.1 钻眼机具合理的炮眼深度英语钻眼机具相适应，即合理的炮眼深度要保证钻眼有较高的钻眼速度。

研究表明：对于普通的气腿式凿岩机在相同的凿岩条件下，采用同一根钎子钻眼，每增加1m炮眼，其钻眼速度经下降4%～10%，且随着深度的增加钻眼速度就下降得越快。

特别当炮眼深度超过3.0m时，钻眼速度仅有0.5m的31%，由于钎子重量增加，使克服钎子弹性变形的冲击力增加，排岩粉难度也增加；其次钎杆与眼壁间摩擦阻力增大，并且人工拔钎也有相当大的难度，因此，是使用普通气腿式凿岩机，炮眼深度宜控制在2.5m以内；如果采用凿岩台车，可以克服上述缺点，炮眼深度可达3.5～4.0m，对于巷道掘进中深孔爆破非常有利。