預裂爆破

炸藥在炮孔內爆炸時，會產生強大的衝擊波和高壓氣體並猛烈衝擊炮孔壁四周的巖體，使得周圍的巖體破碎和開裂。當在有限的輪廓範圍內進行開挖爆破時，如露天礦、建築物基坑、路塹及溝槽的開挖、隧道及地下建築物的掘進等，一方面要求爆破開挖的邊界儘量與設計的輪廓線相符合，不要出現超挖和欠挖；同時也要求開挖邊界上的巖體能儘量保持完整和穩定。預裂（光面）爆破，就是為達到上述目的而採用的一種爆破技術。

控制邊界開挖輪廓的爆破作業，可以在設計開挖斷面內的巖體爆破之前進行，也可以在它之後進行。前一種情況，就是預先沿開挖邊界的設計輪廓線佈置較密集的炮孔，採取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區之前起爆，從而在爆區與保留區之間形成一條一定寬度的預裂縫，以減弱主爆區爆破時對保留巖體的破壞並形成平整的輪廓面，這種爆破技術稱為預裂爆破。後一種情況則是在設計斷面內的巖體爆破崩落以後，才爆破輪廓炮孔，通常稱為光面爆破。儘管兩者的目的相同，但爆破條件不完全相同：預裂爆破時，藥包在受夾制的狀態下爆炸，只有一個自由面，而光面爆破則有兩個自由面。

預裂爆破是在20世紀50年代才開始發展起來的一種控制爆破技術。由於預裂爆破所形成的預裂縫將開挖區與保留區巖體分開，使得開挖區爆破時的應力波在裂縫面上產生反射和折射，造成應力波強度大為減弱，因此，採用預裂爆破既能控制保留區巖體產生破壞的影響範圍，又能夠有效保護其完整和穩定。目前預裂爆破在國內外已得到廣泛的推廣和應用。 ^[1] 

1、預裂縫要貫通且在地表有一定開裂寬度。對於中等堅硬岩石，縫寬不宜小於1.0cm；堅硬岩石縫寬應達到0.5cm左右；但在鬆軟岩石上縫寬達到1.0cm以上時，減振作用並未顯著提高，應多做些現場試驗，以利總結經驗。

2、預裂面開挖後的不平整度不宜大於15cm。預裂面不平整度通常是指預裂孔所形成之預裂面的凹凸程度，它是衡量鑽孔和爆破參數合理性的重要指標，可依此驗證、調整設計數據。

3、預裂面上的炮孔痕跡保留率應不低於80%，且炮孔附近岩石不出現嚴重的爆破裂隙。

1、炮孔直徑一般為50～200mm，對深孔宜採用較大的孔徑。

2、炮孔間距宜為孔徑的8~12倍，堅硬岩石取小值。

3、不耦合係數（炮孔直徑d與藥卷直徑d₀的比值）建議取2~4，堅硬岩石取小值。

4、線裝藥密度一般取250~400g/m³。

5、藥包結構形式，較多的是將藥卷分散綁紮在傳爆線上。分散藥卷的相鄰間距不宜大於50cm和不大於藥卷的殉爆距離。考慮到孔底的夾製作用較大，底部藥包應加強，約為線裝藥密度的2~5倍。

6、裝藥時距孔口1m左右的深度內不要裝藥，可用粗砂填塞，不必搗實。填塞段過短，容易形成漏斗，過長則不能出現裂縫。

預裂爆破的特點主要體現在以下幾個方面：

(1)預裂炮孔佈置在開挖邊線上，其孔間距、抵抗線相對於主炮孔要小得多。

(2)預裂孔先於主爆孔起爆，其設計控制參數有孔徑、孔間距、線裝藥密度、堵塞長度等。

(3)底部裝藥要加強，孔口可以不堵塞，不堵塞長度為孔深的1/4，裝藥長度為孔深的3/4。

(4)預裂面與最近一排主炮孔之間的距離一般為主炮孔排間距的一半。

(5)預裂爆破設計以經驗法和工程類比法為主，可與理論計算法相結合，做出符合實際的最佳設計。

(6)預裂孔同時起爆效果較好，但當同時起爆的預裂孔過多時，為防止產生過大的爆破振動，可採用分段微差起爆。

根據預裂爆破的特點，合理的預裂爆破設計應達到以最小的成本實現邊坡的安全和穩定。一般來説，影響邊坡穩定的因素包括工程地質條件、邊坡設計和使用特性、邊坡開挖方法等。

預裂爆破效果的評價標準為：

(1)裂縫必須貫通，壁面上不應殘留未爆落巖體。

(2)相鄰孔間壁面的不平整度小於±15cm。

(3)為使壁面達到平整，鑽孔角度偏差應小於1 °。

(4)壁面應殘留有炮孔孔壁痕跡，且應不小於原炮孔壁的1/3~1/2。

(5)殘留的半孔率，對於節理裂隙不發育的巖體應達到85%以上；對於節理裂隙較發育的巖體，應達到50%~85%；對節理裂隙極發育的巖體，應達到10%~50%。

為了保護預裂面的完整性，在它前面設置1~2排緩衝孔（一排居多）。緩衝孔的抵抗線較主炮孔小、，間距和裝藥量也應適當減小。 ^[2] 

目前，國內外大型露天礦山均採用大直徑深孑L爆破法，綜合國內外大孔徑預裂控制爆破技術的現狀，該技術有下列發展趨勢：

(1)採用超深預裂孔；

(2)採用新的裝藥結構；

(3)針對不同邊坡地質條件，選取適宜的預裂爆破參數。

預裂爆破的作用是在預裂炮孔的連線方向上形成一條連續的預裂面，同時避免孔壁徑向裂紋在邊坡巖體中的過度延伸。由於邊坡坡面的穩定取決於預裂面的質量，因此，必須最大限度地減少爆破對邊坡巖體的破壞。這一要求也意味着預裂爆破在限制巖體破壞的同時，還必須保證在預裂孔之間形成一個連續預裂面。

在預裂爆破設計方面，國內外專家學者曾提出過多種設計模型和一些簡化的計算公式。但這些模型和公式，尚未對炸藥爆炸作用過程的複雜性和動態特性進行充分考慮。

一般情況下，炮孔內的炸藥爆炸後在巖體內所產生的衝擊壓力會大大超過孔壁周圍岩石的動態抗壓和抗拉強度。因此，為避免孔壁周圍岩石的極度破碎和鄰近區域內徑向裂隙的過度延伸，必須降低炸藥爆炸後作用於孔壁上的衝擊壓力。 ^[1]