光面爆破掘进时有两种施工方案,即全断面一次爆破和预留光面爆破层分次爆破。全断面一次爆破时,按起爆顺序分别装入多段毫秒电雷管或非电塑料导爆管起爆系统起爆,起爆顺序为掏槽孔→辅助孔→崩落孔→周边孔,多用于掘进小断面单线隧道和巷道。
在大断面的隧道和硐室掘进时,可采用预留光面爆破层的分次爆破。采用超前掘进小断面导硐,然后扩大至全断面,这种方法又称为修边爆破。修边爆破的优点是根据最后留下光面爆破层的具体情况调整爆破参数,这样可以节约爆破材料,提高光面爆破效果和质量;其缺点是施工工艺复杂,增加了辅助时间。
为保证光面爆破的良好效果,除根据岩层条件、工程要求正确选择光面爆破参数外,精确的钻孔也极为重要,是保证光面爆破质量的前提。对钻孔的要求是“平”、“直”、“齐”、“准”。
炮孔要按照以下要求施工:
(1)所有周边孔应彼此平行,并且其深度一般不应比其他炮孔深。
(2)各炮孔均应垂直于工作面。实际施工时,周边孔不可能完全与工作面垂直,必然有一个角度,根据炮孔深度一般此角度取3°~5°。
(3)如果工作面不齐,应按实际情况调整炮孔深度及装药量,力求所有炮孔底落在同一个横断面上。
(4)开孔位置要准确,偏差值不大于30mm。对于周边孔开孔位置均应位于掘进断面的轮廓线上,不允许有偏向轮廓线里面的误差。
影响光面爆破效果的因素包括以下几方面:
(1)地质条件
工程地质状况对光面爆破效果的影响较大。采用光面爆破,在相同的爆破条件下,超欠挖量与岩石坚固性系数有较大的关系,它的值越大超欠挖量越小,值越小则超欠挖量越大;断层、大而密的节理、裂隙、岩脉均易导致大的超挖。裂隙发育程度及倾角,对光面爆破后形成平滑壁面有很大影响。当裂隙方向与要求爆出的岩面方向重合、垂直或岩体完整无裂隙时,效果最好;裂隙与光面爆破面斜交或儿组裂隙相交,则易造成岩石沿节理面脱落。对裂隙少、整体性好、脆硬的岩体,光面爆破的参数可以适当加大,反之应适当减小。
不同的地质条件应采取不同的爆破方式及相应的钻爆参数。在硬岩、中硬岩且节理不发育、岩体较为完整的岩层中应采用中深孔进行爆破;反之,则采取浅孔光面爆破。在地质构造复杂、裂隙发育的部位,可适当减小炮孔间距,减小线装药密度等周边孔参数,以利于成型,减小爆破对围岩的扰动。
(2)钻孔精度
如何保证炮孔间距和最小抵抗线达到设计要求,保证爆破效果,钻孔精度的影响很大。钻孔精度与开孔的准确度、钻进方向的准确性、钻具的选取是否恰当以及测量放线的准确度等有很大的关系。
对于开孔产生的误差,可采用在掌子面上标出炮孔位置,或者设置炮孔排间距标尺,以减小或排除开孔误差。在同样的钻孔偏差角条件下,炮孔越深,孔底偏差越大,因此,炮孔越深越应注意控制钻进方向。为保证钻孔精度可对钻孔工进行专门的培训,以达到人人能熟练操作。在钻孔时可采取先钻凿一个标准孔,插入炮棍,其他孔与之平行钻进的方法,或选用能控制钻孔角度的凿岩台车。其次,钻机本身尺寸大小对钻孔精度也有影响,掘进爆破时,钻周边孔必须有一个外插角度,以保证凿岩机的操作净空(即两炮孔之间的衔接台阶宽度),这与凿岩机的型号及本身尺寸的大小有关。另外,还需要减少测量放线的误差,采用仪器测量的正常误差一般较小,可以满足要求;若采用挂中线靠肉眼瞄准的目测方法,则可能产生较大的误差;放线时问间隔太长造成的误差也很大。为减小或尽可能消除测量误差,尤其是半断面或全断面开挖爆破,应坚持每个循环都用仪器测量放线,并用五寸台式坐标法认真放出开挖轮廓。
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