遲平，王枚，鮑傳齊，方志梅 （安徽江南化工股份有限公司寧國(guó)分公司，安徽 宣城 242300）

0 前言

光面爆破施工現(xiàn)在已經(jīng)被規(guī)定為隧道、井巷、邊坡爆破施工的標(biāo)準(zhǔn)方法。采用光面爆破施工，可以有效地減少爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)，減小圍巖的過(guò)破碎現(xiàn)象，從而減少支護(hù)工程量，保障井巷、隧道的安全以及邊坡的穩(wěn)定性。光面爆破同普通爆破相比，在經(jīng)濟(jì)效益、安全效益等方面有一定的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)光面爆破施工一般使用軸向不耦合和徑向不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，為保證傳爆的穩(wěn)定性，一般都用導(dǎo)爆索起爆，施工程序繁瑣，爆破后形成的輪廓面破碎不一，裝藥部分會(huì)出現(xiàn)過(guò)度破碎的現(xiàn)象，不利于爆破后圍巖的穩(wěn)定性。因此，如何提高光面爆破后周邊圍巖的平滑性，在一定程度上控制周邊超欠挖，降低光面爆破施工對(duì)圍巖的擾動(dòng)，具有很大意義。

1 工程概況

1.1 工程概況

長(zhǎng)九（神山）灰?guī)r礦項(xiàng)目位于安徽省池州市西南方向約37km處，池州神山北麓山腳，隸屬池州市貴池區(qū)牌樓鎮(zhèn)青山村、神山村、濟(jì)公村管轄。礦體東西總長(zhǎng)4500m，最寬處1536m，礦區(qū)范圍面積5.14km。礦山為獨(dú)立礦體，相對(duì)高差較大，山體呈北東-南西向展布，總體特征為中部高，向周邊逐漸降低，礦區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)為礦區(qū)中東部神山山頂，標(biāo)高+408.63m，從最高點(diǎn)至開(kāi)采標(biāo)高（+40m）相對(duì)高差368.63m，開(kāi)采方式采用山坡露天爆破開(kāi)采。

1.2 試驗(yàn)前爆破效果

由現(xiàn)場(chǎng)爆破施工試驗(yàn)前的調(diào)研情況可知，該段已施工的坡面由于前期爆破參數(shù)處于調(diào)整階段，邊坡爆破效果較差，坡面超欠挖嚴(yán)重，幾乎沒(méi)有光面爆破應(yīng)有的效果，故爆破后需要采用破碎錘修整坡面，爆破及修整后的坡面如圖1。

圖1 試驗(yàn)前光面爆破效果

2 光面爆破理論分析

光爆實(shí)質(zhì)是在斷面設(shè)計(jì)的輪廓線上布置間距較小相互平行的炮孔，控制裝藥量及不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，選用低密度、低爆速炸藥并同時(shí)起爆，沿炮孔連線將巖石切斷崩落。光面爆破機(jī)理通常有應(yīng)力波疊加原理和應(yīng)力波與爆生氣體共同作用原理。

光面爆破參數(shù)選擇與巖石和地質(zhì)條件、炸藥性能、掘進(jìn)斷面的面積等因素有關(guān)，周邊孔爆破一般采用小直徑炮孔，裝藥量小，要求爆落巖體的同時(shí)，形成光滑、平整的輪廓面。施工中首先要求炮孔利用率高，開(kāi)挖輪廓及尺寸準(zhǔn)確，對(duì)圍巖振動(dòng)及破壞較小。主要爆破參數(shù)有：周邊孔孔距a；最小抵抗線w；周邊孔密集系數(shù)m；周邊孔裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)和起爆時(shí)差等。

3 爆破方案

因前期光面爆破效果較差且超欠挖嚴(yán)重，增加了坡面支護(hù)工作量和支護(hù)成本，且產(chǎn)生過(guò)度拋擲和爆破飛石飛散距離較遠(yuǎn)的現(xiàn)象。分析認(rèn)為，光爆孔間距較大、底盤抵抗線較小，裝藥量也大，造成過(guò)度拋擲和飛石。

設(shè)計(jì)采用預(yù)留光爆層法。先爆破開(kāi)挖主體石方，預(yù)留2.5～3.0m的光爆層，再沿開(kāi)挖邊界、按設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行光面爆破。采用空氣間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，在保證最小抵抗線的前提下，為了改善爆破效果，孔底加強(qiáng)裝藥，孔口段減弱裝藥。

4 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)國(guó)內(nèi)對(duì)光面爆破的研究及現(xiàn)場(chǎng)爆破后坡面平整度、半孔率、巖石破碎情況，確定具體光面炮孔參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

①鉆孔直徑d

采用潛孔鉆機(jī)施工，一次性鉆至設(shè)計(jì)底標(biāo)高，鉆頭直徑d=90mm。

②臺(tái)階高度H

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，標(biāo)準(zhǔn)邊坡臺(tái)階高度均為10m，也潛孔鉆機(jī)鉆鑿方便，故取爆破臺(tái)階高度H=10m。

③底盤最小抵抗線W

光爆孔采用傾斜鉆孔，底盤最小抵抗線可按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：K為計(jì)算系數(shù)，一般取15～25，d為鉆孔直徑，90mm。

代入式（1）， 計(jì)算得W=（1350～2250）mm，取 W=2.20m。

④炮孔超深h

超深關(guān)系到下個(gè)臺(tái)階平臺(tái)的平整程度，一般取0.5～1.5m，由于巖石整體結(jié)構(gòu)較好，取超深h=1.0m。

⑤孔距a

式中：m為炮孔密集系數(shù)，光面爆破一般取0.6～0.8；·W為底盤最小抵抗線，2.20m。

代入式（2），計(jì)算得炮孔間距 a=1.32～1.76 m，本工程為中風(fēng)化或弱風(fēng)化白云巖，巖石堅(jiān)硬、整體性好，光爆孔孔距取 1.2m～1.4m；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)先按1.2m施工，視光爆效果調(diào)整。

⑥炮孔長(zhǎng)度L

傾斜鉆孔長(zhǎng)度按下式計(jì)算

式中：H為臺(tái)階高度，取10.0m；h為超深，取 1.0m；坡率 1：0.75。

代入式（3），計(jì)算得炮孔長(zhǎng)度L=13.8 m。

⑦光爆孔線裝藥密度q

式中：k為光爆孔的單位炸藥消耗量，取為 160～350 g/m；W 為底盤最小抵抗線，2.20m。

代入式（4），可得 q＝（432～945）g/m。本工程取500 g/m（每節(jié)炸藥300g，按一節(jié)半控制）。

⑧裝藥結(jié)構(gòu)

采用空氣間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，用導(dǎo)爆索將各藥卷相連，然后把藥卷捆在竹片上，導(dǎo)爆索插入孔底加強(qiáng)藥包。孔外導(dǎo)爆索與主索相連，主索端部綁上起爆雷管即成。在保證填塞長(zhǎng)度條件下，為消除根底、保證臺(tái)階平臺(tái)高度一致，可采取底部加強(qiáng)裝藥、孔口減弱裝藥、其他段正常裝藥，制作的藥包如圖2所示。

圖2 制作好的藥包

⑨炮孔堵塞

良好的孔口堵塞能顯著提高爆破效果，本工程設(shè)計(jì)2.0m，堵塞時(shí)先用紙團(tuán)或包裝袋塞緊在堵塞段下部，然后用巖粉和粘土堵實(shí)，堵塞物中不能夾有石塊，以免形成飛石。

5 效果與總結(jié)

根據(jù)所設(shè)計(jì)的爆破方案和參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，光面爆破效果如圖3所示。

圖3 露天邊坡光面爆破優(yōu)化效果

可以看出：①爆破后的壁面平整，符合設(shè)計(jì)要求；②半孔痕跡清晰，基本不需要進(jìn)行二次處理，半孔率達(dá)到預(yù)定要求；③在路塹邊坡工程中，合理的光面爆破方案和設(shè)計(jì)參數(shù)能夠達(dá)到預(yù)期的爆破效果；④爆破后，巖石過(guò)度破碎情況得到改善，殘孔連續(xù)性很好。