密集空孔爆破

光面爆破是一种爆出的新壁面保持平整而不受明显破坏的控制爆破技术。其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与最小抵抗线相匹配的光爆孔，并采用不耦合装药或其他特殊的装药结构，在开挖主体爆破后，光爆孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔且光滑平整的开挖面。

光面爆破技术除了在露天开挖中应用外，在我国许多地下工程(如矿山开拓巷道、地下工厂、水力发电站、油库、隧道和国防构筑物等永久性建筑)施工中也取得了良好效果，特别在修建一些水工隧洞时，不但可以减少超挖欠爆的情况，并能使水力摩擦系数降低到用专门衬砌才达到的光滑表面的程度。由此可见，光面爆破是一项合理利用炸药能量的爆破新技术。

光面爆破的基本原理是控制炸药的爆破作用，使猛度做功形式更多地转化为爆力做功形式，降低炸药爆炸的初始冲量，从而减少对炮眼眼壁岩体的破坏，并控制爆破裂缝沿预计方向发展。通常是根据不同岩层情况，通过合理地选择炸药、装药结构，正确地选定周边眼爆破参数(即眼间距、抵抗线、装药量)以及保证周边眼同时起爆等几项措施来实现的。

炸药爆破是产生的冲击波和高温高压气体均作用在眼壁上，炮眼周围的岩石因受到强烈的压缩破碎，与此同时形成的压缩应力波向四面八方传播。冲击波的传播速度比压缩波快得多，并很快衰减成声波不再起到压缩作用。粉碎圈以外的岩石在压缩波作用下产生径向裂缝，当压缩波传到自由面时，因弹性能的释放又以拉伸波的形式向反方向传播，此时中心部分。因空间加大和气体压力降低，弹性能于此处山开始释放，生成的拉伸波向离开炮眼中心方向传播。此二拉伸波在其传播过程中把岩块从岩体中抛掷出去，最后形成相互作用的爆破漏斗。当爆破参数选取合理，将形成连续的光滑壁面 。

密集空孔爆破是指在开挖轮廓线上布置密集空孔，当其他炮眼起爆后沿密集空孔的连心线上破裂成光面的光面爆破。

具体做法是靠近轮廓线上的密集空孔布置一排加密的减弱装药的炮孔。装药炮孔起爆后，在密集空孔周围造成应力集中，沿空孔爆裂成光面，把爆炸作用及地震效应控制在空孔的一侧。此法孔眼数太多，凿岩工作量大费用高，目前已少用，可作为光面爆破的辅助措施 。

光面爆破虽在地面和地下开挖工程中应用比较广泛，但影响光面爆破效果的因素十分复杂，除地质条件、炮孔精度和爆破操作技术外，决定光面爆破效果的主要因素有最小抵抗线、光面眼间距、装药量、装药结构以及起爆技术等方面。

1．不耦合系数

合理的不耦合系数应使炮孔压力低于岩壁动抗压强度而高于动抗拉强度。通常采用1.1～3.0，其中1.5～2.5用得较多。

2．光面眼间距

一般取为炮眼直径的10～20倍。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。

3．最小抵抗线

光面层厚度或周边眼到邻近辅助眼间的距离，是光面眼起爆时的最小抵抗线，一般它应大于或等于光面眼间距。

4．炮孔邻近系数

炮孔邻近系数用m表示，即光面炮孔间距与其最小抵抗线之比。m值过大时，爆后有可能在光面眼间的岩壁表面留下岩埂，造成欠挖；m值过小时，则会在新壁面造成凹坑。实践表明，当m=0.8～1.0时，爆破后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。

5．线装药密度

线装药密度又叫装药集中度，它是指单位长度炮眼中装药量的多少(g/m)。为了控制裂隙的发育以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮眼连心线破裂的前提下，应尽可能少装药。软岩中一般可用70～120 g/m，中硬岩石中为100～150 g/m，硬岩中为150～250 g/m。

6．起爆间隔时间

爆破试验结果表明，齐发起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差延期起爆最差。齐发起爆时，炮眼间贯通裂隙较长，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮眼周围裂隙的产生，可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间愈短，壁面平整的效果愈有保证。应尽可能减小周边眼间的起爆时差。相邻光面炮眼的起爆间隔时间不应大于100ms 。2100433B

爆破孔，用钻机或凿岩机在岩石、土层中钻孔并放置炸药进行爆破，或用作人工震源的钻孔。

爆破孔多用于矿山采掘、开凿隧道和土木工程施工、旧建筑物拆除、清除水下暗礁等。爆破孔直径根据施工需求和炸药卷直径而定。地下井巷采矿和开凿隧道用爆破孔直径多在50毫米左右。爆破孔深度小于4米为浅孔，大于4米为深孔。爆破孔施工方法除早期用人力锤打钢钎外，嗣后发展了气动、电动、液动和内燃机驱动的凿岩机和凿岩台车。其碎岩方式有回转切削式、冲击式和冲击回转式三类。露天矿山和大型土木工程则采用自动化程度较高的自行式炮孔钻机，其钻孔直径80～440毫米，钻孔深度可达10～20米，采取牙轮钻头和风动潜孔锤钻进。人工震源孔则是用于地震勘探，即利用在地下人工爆破产生的声波及其向地面反射或折射的不同波速，来协助判明地层构造和油气藏的层位。 2100433B

爆破是矿山开采的重要工艺环节，众所周知，矿岩爆破须具备一定的补偿空间，为爆破矿岩提供碎胀空间，形成矿岩爆破移动自由面。一些矿山为提高爆破效率和生产的安全度尝试应用深孔空孔掏槽爆破和深孔爆破一次成井方法掘进天井溜井和形成切割井，但成井率较低，其主要原因都与爆破补偿空间参数选择不合理有关。本研究通过一系列的室内物理试验揭示岩石碎胀系数、补偿空间与深孔爆破的关系，为现场爆破设计提供依据。

爆破补偿空间碎胀系数与深孔爆破补偿空间的关系

散体受到挤压后下落的情况与碎胀系数的减小并非成线性关系，在碎胀系数达到极限值(1.446)前，散体可顺利下落，而当碎胀系数小于该值后，散体下落量很少。碎胀系数为1.446对应的补偿系数为44.6%，而松散状态下的补偿系数为54.7%。可见：即使破碎岩石无法完全松散，在一定的范围内仍可顺利落矿，最小补偿系数的确定为爆破补偿空间的计算提供了依据。

爆破补偿空间不同形式补偿空间与深孔爆破成井的关系

通过查阅相关资料可知：几乎所有立井的剖面均为一矩形，立井上下尺寸一致，切割井的截面或圆或方。立井爆破可提供的补偿空间有限，单纯增加切割井的直径无法有效利用切割巷提供的空间。若将立井剖面修改为上小下大的等腰梯形(楔形)，不但可有效减小破碎岩石的夹制力，最大限度地利用切割巷提供的空间，而且可有效利用爆炸产生的爆轰气体协助完成爆破成井。不同形状的切割井如图1所示。

由图1可知：两切割井高均为L，V₁在切割巷中对应的补偿空间为V₂。若岩石破碎后的体积V=V₁K=V₁ V₂，取K=1.5，则V₂=0.5V₁，即采用直筒形切割井时，切割巷所能提供的补偿空间为0.5V₁；由于V₃=V₅=0.5V₁，V₃部分的岩石破碎后增加的体积为0.5V₂=0.5V₄，同理V₅部分的岩石破碎后增加的体积为0.5V₂=0.5V₆，于是V₃、V₅部分相加，切割巷便可额外提供1个V₂，即采用楔形切割井时，切割巷为破碎岩石提供的补偿空间可增加1倍。因此采用楔形切割井掘进立井时，不但可减小切割井下部散体的夹制力，而且可有效增加破碎岩石的补偿空间，同时楔形切割井体积的增加也为后续切割槽爆破提供了更多的补偿空间。

爆破补偿空间研究结论

（1）挤压及松散2种状态下岩石的碎胀系数均与块度成反比，在挤压状态下矿岩的碎胀系数随压力的增加而减小，初期变化量较大，随压力的增加碎胀系数的变化量逐渐减小并缓慢趋于稳定。

（2）通过分析矿岩碎胀特性对深孔爆破的影响，得出实验室条件下矿岩顺利下落的合理补偿系数为44.6%。

（3）通过分析深孔爆破中切割井的影响因素，认为楔形切割井可有效增加补偿空间，减小破碎岩石的夹制力，此外，楔形切割井可充分利用爆轰气体协助完成爆破成井。 2100433B

释文：在钻孔内放炸药爆破,以增加裂隙的数量和密度,增大水、油、气等向钻孔的运移速度,这是在裂隙性岩石中增大钻孔流量的一种方法。