第六章第六章 预裂爆破技术预裂爆破技术事先沿着设计轮廓线打一排减小孔距的平行炮孔作为预裂孔,对这些预裂孔减小装药量，采用不耦合装药，在开挖区主爆破炮孔爆破前，首先同时起爆这些轮廓线上的预裂孔，就会沿着设计轮廓线先形成一条平整的预裂缝预裂缝形成后，再起爆主爆炮孔组。这就是预裂爆破技术。预裂爆破预裂爆破 中国葛洲坝集团公司通过探索、研究、试验预裂缝能在一定范围内，减小主爆炮孔组的爆破地震效应，因此预裂爆破目前已广泛地应用于露天矿边坡、水工建筑、交通路堑与船坞码头的施工中来提高保留区壁面的稳定性。预裂缝形成的原因及过程基本上与光面爆破中沿周边眼中心连线产生贯通裂缝形成破裂面的机理相近似。不同的是，预裂孔是在最小抵抗线相当大的情况下，在主爆孔之前起爆的。第一节第一节 露天台阶深孔露天台阶深孔预裂爆破预裂爆破预裂爆破在露天台阶深孔较为普遍。沿台阶爆破的最终境界线（设计轮廓线）先行进行预裂爆破，形成预裂缝后，再起爆主爆孔组。预裂缝能在一定范围内减小主爆孔组的爆破地震效应，对周围岩石的破坏比较轻微，保护了岩体的完整性，它的钻孔工作量也不大。由于预裂面存在，在爆破过程中，爆炸应力波在预裂面产生反射，使传到围岩的应力波减弱，从而减少围岩的破坏。可以获得平整光滑的岩石壁面，大大减少超挖，保持围岩的稳定性。预裂爆破具有以下特点：一、预裂爆破的基本原理一、预裂爆破的基本原理预裂爆破的成缝机制与光面爆破基本相同，只是预裂爆破的夹制性更大，因而相邻炮孔的作用更为重要。目前，大多数认为预裂爆破的裂缝形成是应力波与爆生气体共同作用的结果：（一）相邻炮孔的导向作用（一）相邻炮孔的导向作用（二）爆轰气体的扩缝作用（二）爆轰气体的扩缝作用二、露天预裂爆破参数的二、露天预裂爆破参数的设计计算设计计算预裂爆破效果的影响因素很多，炮眼直径装药量、炮眼间距、装药结构、炸药性质和岩石性质都影响预裂爆破效果。（一）孔网参数（一）孔网参数包括：预裂炮孔直径、孔距、孔深、预裂炮孔的排列方式、预裂炮孔与主爆孔的相互排列方式等1、预裂炮孔直径、预裂炮孔直径小直径钻孔对周围岩体破坏范围小，预裂面形状容易控制，易于取得较好的预裂效果。当露天梯段高度或开挖深度小于4m时，选用3845mm的小直径钻具为宜，大直径炮眼不能达到预期的预裂爆破效果。当露天梯段高度或开挖深度小于8m时，采用60100mm的直径，效果较好。葛洲坝水电站开挖基础采用预裂爆破，使用60170mm的钻孔，在几种岩石中，均取得了好的效果。预裂炮孔直径还对壁面上留下预裂孔痕率有影响，而孔痕率的多少是反映预裂爆破效果的一个重要指标。一般孔径愈小，则孔痕率愈高。国外及水工建筑中一般采用53110mm的孔径，在矿山采用生产钻机来钻预裂孔，其直径有150mm、170mm、200mm，也能获得满意的效果。冶金矿山采用170250mm炮眼直径预裂爆破，也是可行的。然而，采用较大孔径成本高，所以，采用小孔径预裂爆破较为合理。2、孔距、孔距孔距小则预裂缝壁面光滑平整。一般采用 的 孔 距 为 孔 径 的 812倍 ， 即 a（812）D，最高为17倍。原则是硬岩孔距大，软岩孔距小。3、孔深与超深、孔深与超深 确定预裂孔深度的原则是确保不留根底和不破坏台阶底部岩体的完整性。 h0超深值，m； 台阶坡面角。一般预裂孔的超深应大于主爆炮孔底部的垂直向破裂半径，根据经验则有 h0（1020）d （二）装药参数（二）装药参数1、不耦合系数、不耦合系数K控制在25以内，以23为宜。 2、线装药密度、线装药密度 （1）保证不损坏孔壁的线装药密度）保证不损坏孔壁的线装药密度 （2）保证形成贯通邻孔预裂缝的线装药密度）保证形成贯通邻孔预裂缝的线装药密度 （3）用于明挖预裂爆破的线装药密度）用于明挖预裂爆破的线装药密度 三、预裂炮孔的装药结构三、预裂炮孔的装药结构 与光面爆破相同 炮孔底部受到的夹制作用大，必须加大装药量，才能达到预期的效果。炮孔越深，岩石越坚硬，夹制作用越明显。 图图61 61 露天矿预裂爆破预裂孔的布置露天矿预裂爆破预裂孔的布置11预裂孔；预裂孔；22缓冲孔；缓冲孔；33主爆破炮孔组主爆破炮孔组 预裂孔打在台阶坡底线上，缓冲孔与预裂孔间距要适当，过小时，爆破后可能破坏预裂面，过大时，可能在预裂面和缓冲孔之间产生根底。预裂孔与缓冲孔的排间距离既影响爆破质量，又与眼痕率有直接关系。必要时，还要在缓冲孔与预裂孔之间布置辅助孔。 6.预裂孔排列 方向同台阶坡面倾向一致时叫平行排列(图61a)。采用这种排列时平台要宽，以满足钻机的要求。有时由于平台宽度的限制，需将预裂孔布置成垂直孔7.装药结构 预裂爆破要求炸药均匀分布在炮孔内，故采用不耦合装药。由于炮孔底部夹制性较大，不易造成所要求的预裂缝，故通常需要将孔底一段线装药密度加大。一般底部装药量可增加23倍。 8.堵塞长度 良好的孔口堵塞是保持高压爆炸气体所必需的。堵塞过短而装药太高，有造成孔口成为漏斗状的危险。过长的堵塞和装药过低则难以使顶部形成完整预裂缝。堵塞长度同炮孔直径有关，通常可取炮孔直径的1220倍 9.预裂孔超前于主爆破孔的起爆时间 为了确保降震作用，必须使预裂孔超前于主爆破孔起爆。超前的时间至少应有l00ms。 四、预裂爆破的质量标准四、预裂爆破的质量标准 预裂缝必须贯通。宽度大于5l0mm 预裂面应保持平整。周边轮廓成型规整，基本符合设计要求，没有欠挖量，平均线性超挖量应小于50100mm，相邻预裂孔间壁面的不平整度小于正负150200mm，水工建筑的精度要求小于150mm，铁路交通隧道挖掘中相邻预裂孔间壁面的不平整度小于150 mm。 预裂面上残留的眼痕率是：坚硬岩石：85，中硬岩石：70，软岩和破碎岩石：50。明挖中相邻预裂孔间壁面不平整度小于15cm。 预裂面岩石和保留岩体不产生严重爆破裂缝。减震效应，降低爆破地震效应是预裂爆破的重要优点。一般应达到设计和预估对降震百分率值的要求。 第二节第二节 地下巷道、隧道地下巷道、隧道预裂预裂爆破爆破 预裂爆破是在掘进断面掏槽眼和崩落眼起爆前，预先起爆设计轮廓线上周边眼。这样，在开掘岩石前，周边已形成一定宽度的贯穿预裂面，将爆破部分和围岩部分分离开，使主爆部分爆破时产生的应力波，在裂缝面发生反射和折射，减少围岩受到的震动破坏。周边眼参数及装药结构和光爆相似，也要适当缩小炮眼间距，控制装药集中度。从爆破顺序来看和光爆相比正好相反，即周边眼首先起爆。1.装药结构预裂爆破通常采用小直径药卷连续或间隔装药结构 2眼口不装药长度 当眼深1.52.5m时，距眼口500600mm不装药，药量均布于炮眼的中底部，眼口不装药段要堵塞炮泥。 3.岩石环的破坏 4预裂爆破起爆方法 预裂爆破是在主体爆破之前首先起爆预裂眼，预裂眼起爆的时差越小，预裂效果就越好。目前较好的起爆方法是采用导爆索起爆，也可以采用即发电雷管和同段毫秒电雷管。 图图62 62 压环眼布置压环眼布置1 1，2 2，4 4，5 5，6 6，7 7，8 8，1010，1111预裂眼；预裂眼；3 3，99压环眼压环眼1212，1313，1414，1515，1616二圈眼二圈眼图图63 63 炮眼排列及起爆顺序炮眼排列及起爆顺序 第三节第三节 光面爆破和预裂爆破光面爆破和预裂爆破的新发展的新发展轮廓线钻孔法 缓冲爆破也称为修边爆破， 复习思考题复习思考题1.什么叫预裂爆破？它与光面爆破有何异同？2.在预裂爆破中为什么要采用不耦合装药结构？