[科普中国]-光面爆破法

光面爆破法是是通过一系列措施对开挖工程周边部位实行正确的钻孔和爆破，并使周边眼最后起爆的爆破技术。

技术介绍光面爆破技术约在1950年发源于瑞典，1952年在加拿大首次应用；预裂爆破由光面爆破演变而来。从整个爆破技术来分，它们均属于光面爆破技术。

光面爆破是一种控制岩体开挖轮廓的爆破技术，是通过一系列措施对开挖工程周边部位实行正确的钻孔和爆破，并使周边眼最后起爆的爆破技术。预裂爆破则是周边眼最先起爆，线装药密度适当地比光面爆破大一些，周边眼间距则适当地小一些。

作用机理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。1

分类光面爆破可以分为三大类型：轮廓线钻眼、预裂爆破、光面爆破。

轮廓线钻眼它是沿设计的隧道开挖轮廓线钻凿紧密相邻的炮眼，这些炮眼内不装炸药，然后视其离自由面的远近再钻一至若干排炮眼并装炸药爆破。由于密集且相邻的炮眼存在，隔开了其它炮眼爆炸时爆炸应力波和裂缝的传递与扩展，使岩体沿弱面切开，形成平整的岩壁保护岩体稳定。

目前在隧道内使用较少，仅在不够稳定的岩层（如软弱岩层、断层带等）中及城市地下隧道、地铁为减轻地震动时，才部分采用，应用该种技术能获得较好的光面爆破效果，但钻眼工作量大，钻眼费用高。

预裂爆破这种方法是在开挖轮廓线上钻凿相互平行较密集的炮眼，装炸药并使之先于其它爆破眼起爆，当轮廓线上的炮眼间距、数量、装药结构合适时，爆破后各炮眼间将形成相互贯通的裂隙，与原岩分割开来。此后再爆破其它炮眼，由于轮廓线上裂缝已形成，所以其它炮眼爆破时不会引起围岩岩体破坏，而构成光滑的平整壁面。预裂爆破可以起到较好的隔振作用，一般适用于岩体较为完整的硬岩、中硬岩中深眼及深眼爆破。

光面爆破它与预裂爆破法恰好相反，轮廓线上的炮眼（周边眼）是在其它炮眼爆破后最后起爆，是软岩、中硬岩隧道浅眼爆破施工中广泛应用的方法。与预裂爆破法比较，周边轮廓线上炮眼数较少。根据断面不同，施工方法可分为光面层光面爆破法和全断面一次爆破光面爆破法。

技术优缺点优点1 隧道围岩不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，这为采用锚喷支护创造了有利的条件。光面爆破技术和锚喷技术相结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。

2 在裂隙发育的地层中，避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性，能基本清除落石伤人事故，为快速施工提供了有利条件。

3 隧道成型规整，极大地减少了掘进超挖数量和出碴工作量，加快了掘进速度，节省了衬砌材料，提高了施工进度。

4 由于隧道成型规整，凹凸很少，除增强隧道本身稳定性外，也减少了隧道的维护量，在有瓦斯的隧道则不易于产生瓦斯局部聚集。

缺点1 炮眼数较一般爆破法要多一些，钻眼的准确性要求较高，钻爆作业的单项工序时间要多一些。

2 需要一些特殊器材，如专用炸药、毫秒雷管、导爆索（传爆线）等。

参数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。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学