高边坡光面爆破技术研究

李庆松 韩荣伟 王席珍 曾辉明

【摘 要】光面爆破是减少高边坡超欠挖、保持围岩稳定的关键技术。文章以某核电站边坡工程为例，在分析总结原爆破方案存在的主要问题后，进行爆破参数优化，提出了一套适用于高边坡的光面爆破技术。实践结果表明：高边坡光面爆破技术能有效地减少超欠挖，平均超欠挖由0.3～0.4 m下降至0.1～0.15 m，半孔率从70%左右提升到90%以上。

【关键词】光面爆破;高边坡;超欠挖;半孔率

【中图分类号】TU746.5 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）01-0076-03

光面爆破是一种常用于边坡开挖的控制爆破技术[1]。高边坡开挖采用光面爆破能减少超挖[2]，形成规整坡面，提高了轮廓质量。采用合理的光面爆破技术，爆后边坡轮廓面平整，超欠挖控制在要求范围内，则后续支护工材料消耗小，能降低项目成本。高边坡光面爆破的效果与其设计原则、施工参数、装药结构、安全技术措施相关[3]。

以某核电站待开挖边坡工程为例，在分析原爆破方案造成的超欠挖较大、半孔率较低原因的基础上，针对工程特点，提出了适合本工程的高边坡光面爆破技术，可为类似工程提供参考。

1 工程概况

某核电站待开挖边坡三面环山，南面临海，地形由北向南逐渐倾斜。边坡南面50 m处为大件堆场及材料周转厂和长坑水库、物资堆放区，其中长坑水库处有一变电站;北面250 m处为生态科技园，80 m处有军事基地，120 m处有信号塔;东西两侧均为空旷山区，没有人员居住，也不存在重要设施。

光面爆破区域为KL段第六至第八级边坡，边坡坡比为1∶0.5和1∶0.75。根据现场勘察，场地内松散土层主要由第四系组成，基岩主要由流纹质熔结凝灰岩，局部地段为沉凝灰岩。边坡各岩土层按从上到下的顺序分层为粉质黏土、流纹质熔结凝灰岩、沉凝灰岩、辉绿岩和闪长玢岩，整体以强风化和中等风化的流纹质熔结凝灰岩为主。

2 原爆破设计方案

2.1 原设计方案光面爆破参数

根据现场设备情况，光面爆破选择115 mm孔径，采用直径为32 mm的乳化炸药，不耦合系数为3.59。根据坡面设计要求，炮孔倾角坡度为1∶0.5时，取63.43°;坡度为1∶0.75时，取53.13°。台阶高度为12 m，炮孔超深取0.5 m;孔长度L，经计算坡度为1∶0.5时，取13.9 m;坡度为1∶0.75时，取15 m。

2.2 原设计方案装药结构和爆破网路

光面爆破采用不耦合装药，采用一根导爆索对折放置于竹片上，32 mm乳化炸药药卷均匀地分布在竹片上并与导爆索充分接触，用胶布将导爆索和乳化炸药药卷固定，用专用炮泥填塞孔口。装药结构如图1所示。

爆破网路如图2所示。为确保光面爆破孔的起爆时间比主炮孔滞后110 ms以上，光面孔采用ms-10段毫秒延期导爆管雷管起爆，缓冲孔采用ms-7段毫秒延期导爆管雷管起爆。

2.3 原设计方案爆破效果分析

采用原设计方案进行光面爆破，爆后超欠挖量平均达到0.3～0.4 m，而设计要求为±0.15 m，爆破后不得不采用机械方法修整边坡坡面，导致成本增加。经统计，采用原设计方案光面爆破半孔率平均为70%，爆破效果不理想。此外，从爆破后炮孔分布分析，光面孔的钻孔质量有待加强，部分炮孔倾斜度不符合要求，甚至出现“八”字孔。

经分析，沿着炮孔自上而下，孔口处及炮孔上部出现超挖现象，此处坡面过于破碎，而孔底处则出现欠挖现象，孔底岩体没有得到充分破碎，这是导致半孔率和超欠挖超标的原因。

3 改进的光面爆破方案及效果分析

3.1 改进的爆破方案

为改善光面爆破效果，对原设计方案进行调整与改进，首先优化爆破参数，针对炮孔上部岩体过破碎，下部岩体破碎不佳的情况，设计采用底部加强装药、中间正常装药和顶部减弱装药的装药结构。其次在主炮区采用工业电子雷管，提高微差延时精度。改进方案爆破参数见表2，改进的光面爆破装药结构如图3所示，爆破网路如图4所示。

爆破网路采用工业电子雷管，提高微差时间精度，主炮孔、缓冲孔采用逐孔起爆，孔间微差时间为15 ms，主炮孔和缓冲孔微差间隔时间为50 ms，光面孔与缓冲孔延期时间为130 ms。

3.2 改善钻孔质量措施

钻孔的质量对光面爆破有重要的影响，要避免钻孔倾斜度发生较大变化，更要避免“八”字孔。

对即将进行爆破作业的区域进行清理，尤其是危石的清除，使其能满足钻孔设备作业的需要。需对钻孔平台进行平整，倾斜度不能超过10 cm。同时，在钻进过程中，使用角度盘和测斜仪，在钻孔过程中对钻机进行全面跟进，及时地对钻机进行调整以保证钻孔质量，每钻进2 m进行一次钻孔倾斜度的测量，及时纠偏。

孔位要避免布置在岩石松动圈内及节理发育或岩性变化大的地方。若无法避免可以调整孔位，调整时要注意抵抗线、排距和孔距之间的关系。应保证前后的孔网面积不超过10%，过大或过小都是不恰当的。

3.3 改进方案的爆破效果及对比

改进的方案充分考虑到光面孔的底部夹制作用大，增加了孔底的装药量;同时，在顶部减小药量，以防止孔口过度破碎和上部孔周边的超挖现象。改进的爆破方案采取改善钻孔质量的措施，及时纠偏确保光面孔的钻孔质量。

对原方案爆破效果和改进方案的爆破效果进行对比发现，高边坡光面爆破技术能有效地减少超欠挖，平均超欠挖由0.3～0.4 m下降至0.1～0.15 m，半孔率从70%左右提升到90%以上。原爆破方案和改进方案的爆破效果对比如图5所示。采用改进方案的爆破效果明显改善，尤其是底部的欠挖得到了很好的控制，减少了后期的机械破碎工作。

4 结语

（1）本工程采用改进的高边坡光面爆破技术，平均超欠挖由0.3～0.4 m下降至0.1～0.15 m，半孔率从70%左右提升到90%以上。

（2）采用工业电子雷管进行微差爆破，能够提高光面爆破中主炮孔和缓冲孔的延期精度，进而改善光面爆破效果。

（3）高边坡光面爆破采用底部加强装药、中间正常装药、顶部减弱装药的装药结构，合理地布置炸药，能够降低超欠挖量，提高半孔率。

（4）确保钻孔平台的平整度，使用角度盘和测斜仪监测炮孔钻进的角度，及时纠偏，有助于改善光面孔钻孔质量，进而改善高边坡光面爆破的效果。

参 考 文 献

[1]张继春，潘强，郑爽英，等.特大斷面公路隧道的光面爆破技术研究[J].爆破，2018，35（4）：52-57.

[2]汪学清，单仁亮，黄宝龙.光面爆破技术在破碎的软岩巷道掘进中的应用研究[J].爆破，2008，25（3）：12-16.

[3]唐大龙.深路堑石方开挖光面爆破技术研究[J].兰州工业学院学报，2019，26（2）：38-41.