【关键词】爆破；爆破施工；应用
中图分类号：O643文献标识码： A
在我国是很少见到水电站高边坡开挖技术的。本论文主要全面的阐述了某水电站工程高边坡的开挖技术，这也是开挖技术在我国又一成功的例子。这也在另一个方面揭示了我国高边坡开挖技术在逐渐走向成熟。
1.石方预裂爆破施工相关概述与发展历程
1.1石方预裂爆破的施工相关技术原理
在挖石方的时候，我们要在爆破前，要先沿着设计的边界线描出条一定宽度的裂缝。这条裂缝可以缓冲其中爆破对岩石的破坏，从而获得比较规整的外观。这种爆破技术称为欲裂爆破。欲裂爆破不仅在垂直开挖上，而且在倾斜开挖上，都得到了广泛的应用。即使是在规则的曲面以及水平面上，我们也可以采取欲裂爆破的方式。
1.2国内针对石方预裂爆破的施工技术要求
（1）欲裂缝要连通，而且在地表需要一定的开裂宽度。岩石如果是中等硬度的话，缝宽度要大于1.0cm。岩石的缝宽度应该达到0.5cm左右。最好多做一些现场试验，得出经验教训。
（2）在欲裂面开挖以后，不平整度要小于15cm。想要衡量钻孔和爆破参数是否合理，也要参照欲裂面的不平整度。根据这个指标来调整合理的数值。
（3）对于欲裂面上的炮孔痕迹来说，保留率要高于80%，而且炮孔附近的岩石不可以显示出严重的爆破缝。
1.3相关技术措施要求
（1）炮孔的直径一般为50~200mm,但是深孔常常采用大的直径。
（2）炮孔的间距一般为400~1600mm或者600~2400mm，对于比较坚硬的岩石来说，常常取比较小的值。
（3）线装药密度一般在250g/m到400g/m之间。
（4）对于药包的结构形式，一般来说，市面上是将药卷分散的捆绑在导引索上面。对于分散的药卷来说，相邻间距要小于50cm，而且要小于药卷的爆炸间距。鉴于孔底岩石的威慑力比较大，应当加固底部药包。
（5）在装药的时候，深度距离孔口1m左右是不可以装药的，但是我们可以使用砂土将其填实。填塞的长度应该合适，如果填塞的长度太短，容易形成爆破漏斗或者因为爆破漏气影响爆破的效果，填塞太长可能导致不能出现裂缝。
2.某水电站高边坡开挖预裂爆破施工技术特点
某水电站位于大理白族和凤庆县交界的地方，是目前世界上建造最高的混凝土拱坝。该水电站工程的规模是比较大的，因此也是云南的标志性工程。建造在地震比较强的区域。无论是大跨度下的洞室群，还是大容量的水轮发电机，它的技术都领先于世界。
该水电站的区位山高谷深，两岸的谷坡也呈现陡峭的走势，该地形的地质条件十分恶劣，边坡的岩石也风化严重。它的左岸坝肩边坡开挖工程是1600m左右，大坝的基础高程也在1000m左右，该水电站的高部位质量技术指标要求比较高。该水电站的高边坡开挖部分，常常出玄武花岗岩，泥质的页岩等等。因此，该水电站高边坡的开挖难度大，工程量大，地形条件复杂，工程品质要求也高。所以，需要结合高边坡开挖的特点以及地质条件，采取合适的施工技术措施，这也是保证开挖质量达到设计要求的十分关键的一点。
3.相关爆破参数
3.1钻孔直径
该水电站高边坡开挖高度约700m左右。工程量也是十分巨大的，总的开挖量也在1600万立方米以上。根据工程标书要求，工程要在2002年下半年开工，2010年年底第一台机组发电。因此，要求坝基槽的开挖必须保证在2004年八月底完成，边坡的实际开挖工期大约为三年。因此，工期的要求十分紧张，实际施工的时候，要考虑工程进度的原因，尽量采取比较大的钻孔直径。根据其他的工程经验，采用351钻机，因为其高风压，进尺快，操作也方便，移动起来也比较灵活，适合在各种场地的条件下进行作业，因此该水电站所使用的钻机设备全部为该类型。该种类型的钻机采用的转杆直接为50~80mm，配合钻头，实际的钻孔直径可以达到100mm。为了节省施工的成本和满足施工进度，该水电站的边坡开挖预裂孔的钻孔直径就采用110mm。
3.2相关优化措施以及参数调整
3.2.1爆破参数的改进和调整
爆破试验的重点研究是对参数调整之后的爆破进行了六次试验，主要根据岩石的特性，调整线装药密度以及装药的结构，线装药密度在500g/m到380g/m里面，以20为一个差值，总共选择了五种，底部加强的药卷分为10ф32mm连续药卷，12ф32mm连续药卷，6x2ф32mm连续药卷和4x2ф32mm连续药卷等布置，孔口部位的3m范围内线装药密度都采用正常的装药密度的三分之二。其次就是对预裂孔距进行调整，孔距分别采用1.2m，1.1m，1.0m，0.9m四种。通过对比试验观察可以发现，预裂孔的线装药密度采用480g/m，底部6x2ф32mm的连续加强药卷的爆破效果最好。半孔率比较高，孔底欲裂也是到位的，欲裂面没有明显的裂纹。但是在局部岩体脆弱的部位，例如夹层，破碎的裂隙部位和岩体的特性有着明显的变化带。欲裂效果显著降低，孔痕的可见性也差，欲裂面有一定的损伤。
3.2.2优化爆破方式
（1）保留开挖的部分；
（2）采用施工欲裂技术；
（3）加强对周边加密孔的使用。
3.2.3安全保障工作
为了使得爆破的效果更好，要对爆破装药的过程加以控制，我们可以做好以下方面。炮孔需要全部检查验收通过以后才能装药，装药之前要检查炮孔的深度以及孔壁的质量，才能保证炮孔正常装药，预裂孔的装药要严格按照爆破设计的装药结构进行装药，预裂孔钻到坝基建基面或者马路或者边坡面以下的时候，要从0.6m以上开始装药。堵塞的长度也要符合爆破规范，检察员要跟踪全过程，逐步进行检查。
因为该水电站受特殊地形的影响，开挖的边坡比较高，开挖的坡度也陡，边坡的稳定程度受影响大，为了保证施工安全，要加强对边坡稳定程度的监测。一般是要测定爆破对边坡产生爆破的水平震速，垂直震速，震动频率，震动时间的四个数值。该工程主要采取不知震动测点和布置声波测试孔的方法来进行爆破，以此来影响观测。声波测试一般有两种，一种是在欲裂线两边布置缝隙孔，一种是在上层坡面，按照三角形布置的原则，布置声波测试孔。后面对比出爆破前后的波速差值，从而反映出爆破队岩体的破坏程度。
4.结束语
针对开挖质量和开挖稳定性要求比较高的特点，在实际施工过程当中，结合爆破试验的研究成果，在欲裂爆破当中采用合理的控制爆破技术以及优化后的爆破参数，有效保证在爆破开挖当中满足质量和高边坡稳定的要求。该水电站边坡开挖的成功，标志着我国欲裂爆破技术在高边坡石方开挖领域技术成熟的体现。
【参考文献】
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关键词：预裂爆破；爆破参数；爆破施工
Abstract: this paper an open pit mining examples, the presplit blasting design and construction site, the parameters selection and blasting construction are analyzed in detail, which has practicability and useful. The method in the use of open mining, the effect is obvious, economic value is better, worth popularization and application.
Keywords: presplit blasting; Blasting parameters; Blasting construction
中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：
1概况
某露天矿是全国大型黑色冶金矿山之一，矿区南北长5.5公里，东西宽0.4~1公里，面积为4.6平方公里， 总占地面 积为13.15平方公里。属前震旦纪鞍山式沉积变质铁矿床，由黑背沟区、铁山区和黄柏峪区构成，其中以铁山区为最大。矿体由太古界安山群含铁石英岩中的3个铁层组成，属于单斜构造。铁矿层走向西北，倾向南西，倾角40度~55度。地表露出 全长3400米，工业矿段总长2900米。3个铁矿层的平均厚度为40. 18 米，其中以第三层为最大，储量占全区的82.6％。 矿石品位：磁铁贫矿石铁量 31.82％，磁铁富矿石铁量50％。该矿生产的铁矿石低磷、低硫， 有害元素 极低，是冶炼铸造生铁、球墨铸铁的最好原料。 南芬露天铁矿累计探明储量为12.91亿吨，到1985年末，保有储量为 11.1亿吨，其中工业矿量8.4亿吨，远景矿量2.74亿吨。矿床距地表较浅， 构造简单，适合于露天开采。该矿装备有120吨、170吨电动轮汽车，7.6立方米、11.5立方米电铲和45R、60R牙轮钻等先进设备。 年剥离量为2823万吨，采矿石797.8万吨，是目前我国单体矿山年产量最高的矿山。
2爆破参数选择
2. 1钻孔参数
预裂孔使用XHR351钻机施工，孔径为100mm。主爆孔使用Φ200 mm牙轮钻孔施工。据现场施工数据的归纳总结，该露天矿露天台阶开采中，设计预裂孔孔距一般为1 m，主爆区孔间距为3~3. 5 m，主爆孔的排间距为3 m，这些参数在爆破施工中取得理想的爆破效果。按边坡设计坡比测算预裂孔钻孔深度和倾角，其实际值根据现场爆破施工合理性确定。
2. 2装药参数
预裂爆破的线装药密度经验公式都是根据大量的现场爆破数据进行数学归纳推演出来的，可有效的指导预裂爆破前的试验工作。但对一个具体的矿山而言，由于岩石特性、地质构造方面存在着差异，经验公式无疑有它的局限性，另外，影响爆破质量的因素很多，经验公式只是相对而言的。
针对该矿的岩石特性，应用6个经验公式计算线装药密度，并分别与现场实际数据进行了对比。对比结果表明，经验公式线=0.36n0.6n0.2[σ压]0. 6用于坚硬岩石的预裂爆破线装药密度核算，其误差相对较小，且它不随岩石硬度增大而呈线性增加，因此，某露天矿台阶式露天开采预裂爆破主要是参考该经验公式计算药量，再结合现场施工情况对爆破参数进行修正。其预裂爆破设计见图1。
图1某露天矿预裂爆破爆孔布置
使用32 mm药卷，预裂孔径D为10，n取值为0. 32，由上述公式计算出预裂孔的线装药密度为320~410 g/m，以二级岩石乳化炸药为准，其他炸药用能量系数换算。
3爆破施工
3. 1预裂孔施工
(1)测量放样。测量放样是根据边坡设计的坡比确定钻孔的开口位置。由于设计高程和实际开口位置的高程不一定相符，必须根据开口高程和钻孔角度确定开口位置。
(2)钻孔角度控制。预裂孔钻孔的倾角和方位角影响预裂爆破的超深，直接影响预裂爆破的效果。
(3)预裂孔装药。按照设计线装药密度，间断将Φ32×200二级岩石乳化炸药和导爆索一起绑在长竹片上装入孔内。预裂爆破装药只须堵塞孔口段。预裂孔孔口堵塞长0. 8~1. 1 m，预裂孔底部1m范围内加药量2. 5倍，顶部1 m范围内药量减半。预裂孔装药结构如图2所示。
图2预裂孔装药结构示意
3. 2主爆孔施工
主爆孔孔底距壁面过小，爆破会对终采边坡造成破坏，过大会留下岩坎，须二次处理，经过多次试验，确定主爆孔距预裂壁面2. 5~3 m。
(1)孔距和排距。通过试验，确定露天矿台阶式开采中孔距3. 5 m，排距为3. 0~3. 5 m。
(2)孔的深度。为确保下一台阶的完整和下一平台终采边坡的预裂钻孔施工，又必须尽量少留岩坎，主爆孔的深度只钻到下一梯段高程，不超深。其倾角确定原则为：预裂孔与其相邻的那一排主爆孔的孔口水平距离至少保有3 m，孔底水平距离至少保有2. 5 m。主爆孔排与排之间的钻孔倾角可不完全相同。
(3)主爆孔的装药。采用不耦合装药，Φ200的孔径装Φ120乳化药卷，不耦合系数为1. 67，单耗一般取值0. 35~0. 45 kg/m3，孔网参数根据现场爆破施工经验和爆破效果进行调整。
3. 3爆破网络
孔内用双导爆索起爆，孔间用导爆索搭接，单响药量小于150 kg，主爆孔内用MS10段非电雷管引爆，整个爆破网络用MS1、MS2、MS3、MS4、MS5、MS6等等联接。其网络如图3所示。
图3爆破起爆网络示意
4应用效果
近几年来，预裂爆破技术在某露天矿台阶式开采中的应用取得了较为理想的效果：
(1)应用预裂爆破虽增加预裂孔穿孔工作量，但保证预留边坡一次成型，同时减少临近主爆孔的穿孔工作量，总的穿孔工作量增加不大，另外减少了边坡二次处理工作量及费用；
(2)保留边坡半孔率最高达97%，最底也能达到89%，超欠挖控制在±15 cm左右，最终边坡达到一次成型；
(3)爆破效果良好，减少了挖装机械的油耗和备件磨损，直接经济效益较为可观；
(4)减少了预留边坡受炸药猛度的影响，增强了边坡的安全稳定性，有效降低露天矿山台阶下降后高边坡潜在的安全隐患。
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论文摘要：基于多边界条件下爆破理论和山区高等级公路石方路基工程的特点，探讨了爆破技术在山区高等级公路建设石方路基施工中应用的可行性和关键。实践表明：在山区高等级公路路基施工中推广和应用新的爆破技术是加快施工进度和保证施工质量的有效措施。b 论文关键词：多边界爆破理论；抵抗线；装药量；石方路基；深挖；质量；进度 我国高等级公路经过近二十年的建设取得了巨大成就，高等级公路里程迅速增加。目前，高等级公路建设逐渐由平原微丘区向山岭重丘区延伸发展。尤其是随着西部大开发战略的实施，西部公路建设所面临的地质地形将会越来越多的遇到起伏不平的岩石山区。为了满足高等级公路所需的技术标准，必须克服波浪起伏、高差较大、沟谷相间等各种不利地形，深挖高填土石方工程难以避免。而深挖高填工程数量大、传统施工速度慢、施工效率低下，同桥遂工程一样，往往成为决定工程进度的关键。因此，必须研究推广采用新的爆破技术，以在山区高等级公路建设中加快石方路基工程的施工进度并确保施工质量。1 多边界条件下爆破技术随着凿岩机具、装运机具和爆破技术的发展，基于多边界条件爆破理论对公路工程影响较大的爆破技术是光面爆破和预裂爆破、深孔爆破以及微差爆破技术。1．1 多边界条件爆破多边界条件即为地形变化条件，一般分为平坦地形、倾斜地形、山包地形和垭口地形。多边界爆破遵循“最小抵抗线原理”。图1表示多边界爆破漏斗。多边界药量计算如下。Q＝edKW3F（E·α）式中 Q———为药包的装药量，kg；e———为炸药换算系数；d———为堵塞系数；K———形成标准抛掷漏斗时的线耗药量，kg／m3；W———为最小抵抗线，m；F———（E，α）为药包性质指数；E———为抛掷（坍）率（％）；α———为自然地面坡度（°）。图1 多边界条件下的爆破漏斗示意药包间距（m）： a＝（1．0～1．2）W子药包间距（m） C＝0．5nWsinα＋1式中 W———为相邻两药包最小抵抗线的平均值；n———为爆破作用指数，其余同前。爆破作用半径：下爆破作用半径 R下＝Wn2＋1上爆破作用半径 R上＝WAa上n2＋1式中 a上———为抵抗线出口点至上破坏点之间的地面坡度，（°）；A———为崩塌系数。1．2 光面爆破和预裂爆破光面爆破和预裂爆破是专门针对设计开挖界面进行有效控制的爆破方法。沿爆破开挖区的设计轮廓或边坡，以较小的间距合理布置一排相互平行的钻孔，在孔内采用间歇或不耦合装药，并在开挖区主爆破之后或之前同时起爆，从而获得符合设计轮廓、光滑平整和稳定性好的边坡面。光面爆破和预裂爆破在技术上采用室洞控制爆破方法，其核心是药包布置原则。包括：（1）在任何情况下，药包布置均以最小抵抗线为设计依据；根据路堑中心挖深和宽度，进行药包分层布置；（3）尽量对药包进行纵向或横向分集或分条布置；（4）合理安排药包的起爆时间。光面爆破和预裂爆破的主要参数有钻孔直径、孔间距、抵抗线、线装药量、装药结构、最后一排主爆孔与裂孔间距等。钻孔直径（d）：一般以50mm～70mm为宜，为增加不耦合系数也可采用100mm～150mm。另外，孔深较大也可用较大的钻孔直径。炮孔间距（a）：孔距与孔径成正比例关系，并与岩性、岩体构造和炸药类型等因素有关，即a＝mαd。对于预裂爆破md＝10～12；光面爆破md＝10～16。同时在光面爆破中孔距与最小抵抗线W成正比，即a＝mW，一般m处于0．6～1．0之间。线装药量q（kg／m）；光面爆破q＝（0．1～0．15）KaW
【关键词】预裂爆破技术；微差爆破；长洲水利枢纽
1引言
自20世纪70年代以来，随着我国各项建设事业的蓬勃发展，预裂爆破技术在矿山、水利、交通等工程中得到了广泛应用。
我公司承建的长洲水利枢纽三线四线船闸主体段基坑开挖土石方工程中，船闸边坡高度8～50m，边坡较高，地质勘探揭露长洲水利枢纽勘察地层分层资料，场地区出露地层主要为第四系地层，按其成因分为人工堆积、冲积和残积；下伏基岩主要为燕山早期侵入的花岗岩。工程区无活动性断裂通过，场区历史地震活动强度较弱，属构造相对稳定地区。但船闸四线右侧局部边坡有不稳定的地质结构面，极其容易造成边坡的塌滑，非常的不稳定。
同时，由于三线四线船闸工程布置紧邻枢纽，爆破作业区和已建二线船闸永久建筑物距离为50m，并且在交通桥的底部施工。因此在船闸基坑开挖边线先实施预裂爆破作为减震手段，主爆区采用孔间微差爆破。严格控制单响药量使爆破的有害效应减到技术能够达到的最低。在爆破施工开挖过程中，应用预裂爆破技术降低爆破地震、改善爆破质量，提高爆炸能量利用率，降低轮廓线以外岩体的损伤。
2预裂爆破原理
预裂爆破是在设计的开挖边界线上钻凿一排间距较密的炮孔，每孔装少量炸药，在主爆孔前起爆，形成一条具有一定宽度能反射应力波的预裂缝，可减弱应力波对围岩或边坡的破坏。
3爆破方案设计
3.1 预裂爆破设计
爆破参数是预裂爆破施工取得预期效果的关键，确定爆破主要参数的方法有三种：理论计算法、经验公式类比法、工程类比法。笔者选用水利水电工程常用的经验公式：长江科学院计算式，确定长洲水利枢纽工程中的预裂孔装药线密度。
（1）炮孔直径取90mm。
（2）炮孔间距取0.8m。
（3）确定装药线密度
式中：Q线―预裂爆破的线装药密度，Kg/m；
R压―岩石的极限抗压强度，MPa；根据实验室对本工程中的花岗岩进行极限抗压强度测试，得R压=105MPa；
α―炮孔间距，m。这里取0.8m。
计算得Q线=0.55Kg/m。
在实际装药过程中，根据不同装药结构对线装药密度进行处理。采用分段装药时，即底部为加强装药段、中部为正常装药段、顶部为减弱装药段和填塞段，在保证填塞长度条件下，取加强装药段长度L3=0.2L，中部正常装药段长度L2=0.5L，顶部减弱装药和填塞段L1=0.3L。
（4）预裂爆破装药结构及单孔装药量计算
预裂孔内使用药卷直径为32mm、药卷长度为200mm的2#岩石乳化炸药，孔内导爆索起爆。采用不连续不耦合装药形式，将药卷间隔绑扎在竹片上后缓缓送入孔内，使竹片贴向保留岩体一侧。装药结构及单孔装药量计算如表1所示。
表1 预裂爆破装药结构及单孔装药量计算表
3.2 主爆孔与缓冲孔设计
在岩石边坡开挖过程中，为使边坡保留岩体不受爆破产生的不良影响，除采取预裂和光面措施外，一般设置1～2排缓冲爆破孔，其孔距、装药量应小于主爆孔。
主爆孔采用垂直穿孔，梅花型布孔。工程中采用钻头直径90mm的潜孔钻机进行穿孔，预裂孔与主爆孔、缓冲孔一起装药，主爆区采用孔间微差控制爆破。采用导爆索、毫秒延期非电导爆管雷管和电雷管组成的延时起爆网路。为保证预裂效果，预裂爆破的炮孔在主爆区爆破前起爆，超前时间不小于75ms。炮孔布置参数如表2所示。
表2 炮孔布置参数
3.5炮孔布置形式和起爆网路设计
由于爆区邻近交通桥及长洲枢纽永久性建筑物，本工程中采用复式起爆网路，减少爆破震动及提高爆破效果。主爆孔与缓冲孔采取孔外延时、孔间微差的方式。起爆顺序为：先起爆预裂孔，依次到主爆孔，最后到缓冲孔。炮孔布置和起爆网路设计见图1。
图1 炮孔布置及起爆网路设计图
4控制要点
4.1钻机穿孔作业
预裂爆破的质量大部分取决于预裂孔的钻孔情况，钻机穿孔作业中先由测量人员给定一条预裂爆破预定上口顶线，并标定孔位、方位和倾角。控制钻孔倾角，钻孔方位垂直给定的上口线。操作人员调整钻机倾角，使其与坡面角一致。开孔时钻机应徐徐加压，控制初始速度，以保持钻进方向、角度和孔口位置不偏离设计，当钻进1米时，测量人员检查一下角度，不符合的要马上调整，同时钻孔过程中，操作人员反复检查钻孔角度和方位。
4.2装药过程控制
对爆破施工人员进行技术交底，在装药过程中严格监督。每个施工人员配备一杆长50cm的标尺，用于正确确定不耦合装药的药卷间隔距离、底部加强装药段的长度等，避免了施工中使用目测、凭主观感觉装药的情况出现。
5结语
爆破结果显示，预裂爆破半边孔痕率达72%，爆破后花岗岩岩面完整，边坡无需再修整支护，同时减少了基坑建基面超欠挖量，节省了工程投资。
根据长江科学院计算式，确定的预裂孔装药线密度较为合理，同时在爆破作业过程中，也需要根据现场岩体的结构进行合理调整线装药密度。缓冲孔与预裂孔之间距离要适当，过小时，爆破后会破坏预裂面，过大时，爆破后预裂面与缓冲孔之间产生根底。
实践证明，在环境复杂的长洲水利枢纽工程基坑开挖中，预裂爆破技术尤其是将其与孔外延时、孔间微差的梯段爆破相结合时，呈现出了良好的安全效益和经济效益。
参考文献：
[1]邵鹏，东兆星.控制爆破技术[M].中国矿业大学出版社，2004.
关键词：煤矿巷道 光面爆破 预裂爆破 参数选择 技术措施
1 综述
光面爆破技术的应用是从上世纪60―70年在国内开始。该技术在煤矿巷道爆破施工中应用，取得了较好的经济效益，且对于巷道围岩的稳定性也起到重要的作用。而预裂爆破则是由光面爆破演变来的，也是光面爆破的一种，故称作预裂光面爆破。其差别在于：光面爆破的主爆破炮眼先于控制开挖轮廓面的光面炮眼起爆，而预裂爆破的主爆破炮眼在控制开挖轮廓面的预裂炮眼之后起爆。它们的应用效果，在很大程度上都取决于爆破参数的选择和爆破控制技术。在此，就这些问题进行探讨。
2 爆破相关参数的选择与确定
因为爆破参数的选择直接影响着爆破效果，也是光面、预裂爆破工程设计的重要内容。掌握原则：利用一切有利于提高光面爆破质量的因素，努力提高爆破的质量。其爆破参数设计计算有公式计算法、直接试验法、经验类比法和模型试验法等。现结合工程实践经验，提出各种爆破参数的计算公式。
1）炮眼直径（db）。它直接关系到施工的效率与成本，因此应综合考虑岩石特性、现场机械设备情况和工程具体要求进行选择。一般应依据爆破的现场和钻工机具确定。在小断面的巷道实施光面预裂爆破时，孔径宜取35～45mm。
2）炮眼间距（a）。两种爆破的实质是使炮眼之间产生贯通裂隙，以形成平整的断裂面。所以，炮眼间距对形成贯通裂隙有着非常重要的作用。其大小主要取决于炸药的性质、不耦合系数和岩石的物理力学性质。①对光面爆破有：a=2Ri+（Pi/ST）db，式中，Ri=（bPb/ST）a・rb为每个炮眼产生的裂缝长度，ST为岩石的抗拉强度，db为炮眼直径，Pi为爆生气体充满炮眼时的静压，Pb为孔壁压力，b为切向应力与径向应力比例系数，b=μ/（1-μ），μ为波松比。②对预裂爆破有：a=db[（Pb/σdt）+1]，Pb为孔壁压力，σdt是岩石动载抗拉强度。另外，瑞典兰格弗斯（Langefors）还给出如下公式：a=（8-12）db（其中db>60mm）和a=（9-14）db（其中db≤60mm）。
3）最小抵抗线（W）。①对光面爆破，最小抵抗线即光面厚度。根据经验公式有：W=Q/C・a・lb，式中C是爆破系数，相当于炸药单耗值；lb为炮孔深度；Q为单孔药量。最小抵抗线W还应根据岩石性质及地质条件加以调整。当岩石坚韧、可爆性差时，最小抵抗线可小些；岩石松软、易破碎时，W可取大些。它也可通过炮眼密集系数m来确定。光面爆破中的炮眼密集系数是指孔距a与最小抵抗线W的比值，即m=a/W。一般取m=0.8～1.0。也有人认为：m的优化值在0.8～1.13，合理取值是0.7～1.3。最终m值选取应通过现场的爆破试验确定。②对于预裂爆破，则以间距系数（孔径与孔距之比）表示炮眼的密集度。孔径在70mm以下时，间距系数在7～12之间选取；孔径大于70mm，取5～10。
4）不偶合系数（B）。它是指孔径与药径之比，反映了药包与孔壁的接触情况。药包全部填满药孔整个断面时，不耦合系数就达到最小值1。此时装药起爆后，能量可直接传入岩壁，避免了传播过程中的损耗。随着不耦合系数的增大，药孔周壁上的切向最大应力急剧下降，作用时间延长，使得爆炸能以应力波形式传播能量的部分减少，而以准静态压力形式传播能量的部分增多。岩石中就有利于形成应力叠加、应力集中及拉伸裂隙，不易产生粉碎。一般光面爆破采用的不偶合系数B为1.6～3.0。当B增大到一定值时，可使作用于孔壁的压应力等于或小于岩石的极限抗压强度，不使孔壁发生破坏的条件。由于岩石的极限抗拉强度仅为岩石极限抗压强度的1/10～1/40，所以，孔壁周围以外的岩石很容易受拉而破坏。预裂爆破中预裂孔只是要求形成预裂缝，不是大量崩落岩石，因此不宜采用太大的孔径和装药直径。根据经验，B值一般取2～4，坚硬岩石因抗压强度高，可采用较小的B值；而松软岩石则应取较大的B值。
5）每米深炮眼装药量（q）。①对光面爆破，有：q=AKmk1W，式中A是炮眼口堵塞系数，一般取1.0；K是与岩石性质有关的介质系数，软岩为0.5～0.7，中硬岩0.75～0.95，硬岩1.0～1.5，m是炮眼密集系数；k1依炮眼密度定的系数，一般为0.5，每加深1m增加0.2；W为最小抵抗线。②对预裂爆破，有：q=Kdb，式中K是岩石系数，坚硬岩石为0.6，中等强度岩石为0.4～0.5，软岩为0.3～0.4。其他同前。
以上两种计算公式形式简单、计算方便，经实践应用，证明可行。考虑到不同工程的实际情况，以此公式计算药量为参考数，结合现场试验确定，并予以适当调整，最终确定装药量最佳值。
3 保证光面和预裂爆破质量的技术措施
1）爆破裂缝的控制。光面、预裂爆破的关键是控制爆破裂缝的方向，使其只沿着某一要求的特定方向，其它方向不产生或少产生裂缝。所以，除了对爆破参数进行优化选取外，还可通过如下措施保证：①改变炮孔的性状。常用的方法是孔壁切槽、设导向孔、异形炮孔等。其实质是人为地改变炮孔的形状或孔间的相关关系，从而改变圆形炮孔的均匀受力状态，按所要求劈裂面的方向产生应力集中，避免裂缝方向的随机化。孔壁切槽包括机械切槽、聚能药柱切槽等。实践表明，机械切槽和聚能药柱切槽确实可以控制裂缝的始裂位置和扩展方向，并可能采用更宽的孔距和较少的装药量。②改变药包的性状。压铸药柱、聚能药包、带缺口药包、扁平药包等。该法的实质是改变常用的圆形药包爆炸产物均匀在作用于炮孔壁的受力状况，使其最大的压力作用于所要求的劈裂面的方向。③改变装药结构。切缝套管、挤压钢棒、水压聚能及半圆套管中以改变装药结构。实质是利用装药结构使爆生气体的最大压力作用于所要求劈裂面的方向。
2）合理利用结构面。光面和预裂爆破除应充分考虑参数优化、合理的药量外，还必须根据岩体的不同地质条件，考虑合理利用结构面或根据结构面改变爆破工艺。①利用结构弱面。根据结构面的方向，控制钻孔与结构面的夹角，调整孔间距，可获得较理想的预裂缝；预裂孔与结构面一致时，可将预裂孔沿结构面布置。如此少药便能获得理想的预裂缝。一些断层、节理对爆炸应力波的衰减影响较大，可以起到类似预裂缝的作用，爆破时可加以合理利用。②根据结构面改变爆破工艺。根据弱面的位置，对炸药进行分散化、微量化处理，同时改变装药方式，在炮孔穿过的断层、裂隙处，局部间隔装药，以减少爆破对弱面的过度破坏及爆生气体的逸散。
4 结束语
①影响爆破效果的因素多（工程地质、爆破参数选择、施工工艺等）。要获得理想的爆破效果，必须充分考虑各种影响因素，根据地质条件选择合理的参数和施工工艺。②选择合理的爆破参数是关键。不同的岩石、地质构造应认真分析，以选取合适的爆破参数。③精心施工很重要。减小炮孔定位误差和钻孔角度误差，按设计的装药结构装药，保证不耦合系数，这都有利于达到理想效果。
参考文献
[1]高金石，张奇.爆破理论和爆破优化[M].西安：西安地图出版社，1993.
[2]凌伟明.光面爆破破裂机理的研究.工程爆破（第四集）[M].北京：冶金工业出版社，1993.
[3]张志呈.爆破基础理论与设计施工技术[M].重庆：重庆大学出版社，1994.
[4]孙学军，刘宏刚.复杂环境下高梯段深孔光面爆破技术[J].工程爆破.1998，4（4）：60～65.
［关健词］石方开挖、岩石爆破、 钻孔、装药、起爆。
中图分类号： TU74 文献标识码： A
前言:爆破作业在水利水电工程施工中应用广泛，是一项危险性很大的施工过程，具有技术含量，不可预见因素多，本文从水利水电工程石方开挖，爆破施工技术分析，进行技术总结。
在水利水电建设中，常需开挖大量石方，石方开挖普遍使用的方法是爆破开挖法。
爆破法开挖石方的基本工序有钻孔、装药、起爆、挖装和运卸等。
通常使用的爆破方法有浅孔爆破法、深孔爆破法、预裂爆破及洞室爆破法等，其中，前两种爆破方法一般多用延长药包，最后一种方法大多采用集中药包。
对于保护层的上一层通常要控制爆破对围岩的破坏深度，所以，大都用限制药包直径的深孔爆破开挖，利用轻型穿孔机钻孔直径75～100mm的炮孔，一次最大起爆药量应根据允许的爆破地震强度大小来确定。
保护层或深度小于4．0m岩层的开挖，采用限制药包量的浅孔小炮爆破，用手风钻或轻型穿孔机钻孔，孔径小于75mm。保护层开挖应按照三分之二或二分之一原则分层进行，最后由人工或使用风镐撬除松动岩块。
掌握地下土石方工程的施工方法
地下工程是把建筑物修建在地表以下一定深度处，为水利水能资源开发利用服务的工程。这种工程的施工直接受到工程地质、水文地质和施工条件的制约，因而往往是整个水利水电枢纽工程中控制施工进度的主要项目之一。
地下工程按其断面大小可分为小断面、中断面、大断面和特大断面四类，根据地下洞室断面分类，结合施工机械和技术水平情况，地下工程可采取全断面开挖、先导洞后扩大开挖、台阶扩大开挖、分部分块开挖等方式进行施工。
（一）全断面开挖方式
全断面开挖方式是采用机械化或半机械化进行全断面一次开挖成型的施工方法。
（二）先导洞后扩大开挖方式
当地质条件比较差（或地质情况不明）时，可先在洞室的上部或下部（也可在中部或侧边）开挖一个断面在10m2左右的小导洞，以便了解和掌握地质情况，并可根据情况采用锚杆支护和预灌浆方法对围岩进行加固，使隧洞扩大开挖时能在安全条件下施工。通常在导洞开通后，才进行扩大开挖。
（三）台阶扩大开挖方式
这种方式是将洞室分成上下两个台阶，一般采用钻车（或其他大型设备）进行上台阶全断面掘进，然后再进行下台阶扩大开挖。台阶扩大法适用于大断面（约50～90m）洞室的开挖。
（四）分部分块开挖方式
在特大断面的洞室开挖中，可采用先拱后扩大、先导洞后顶拱扩大再中下部扩大、肋拱留柱扩大法、中心导洞辐射孔等方式进行分部分块开挖。
1．先拱后扩大
在I～Ⅱ类围岩中，可先以全断面进行顶拱部位开挖，然后对顶拱进行喷锚支护。在进行顶拱支护的同时，可进行下部开挖（若跨度大于lm以上时，可视地质裂隙情况再行分块），最后再开挖中部，使断面成型。或先开挖洞室顶拱，当顶拱支护后，再逐层开挖下部，这种方法开挖效率不高，但比较安全。见图1F414004－1和图1F414004－2。
2．先导洞后顶拱扩大再中下部扩大
当洞室围岩为Ⅳ类或V类岩石时，先挖，并及时进行支护。在此同时，可进行下导洞开挖，最后进行中部扩大开挖。
3．肋拱留柱扩大
当洞室围岩为Ⅳ类或V类岩石时，先开挖顶拱部位导洞，为保证施工安全，在顶拱扩大开挖时，采用间隔扩大方式，并立即进行钢筋混凝土支护，然后再逐块开挖岩柱，挖后也立即支护。在顶拱施工的同时，可进行中、下部导洞开挖，最后再进行中下部扩大开挖。
4．中心导洞辐射孔
用小型机械开挖中导洞，在导洞中用潜孔钻或钻车钻辐射孔并用简易台车钻周边预裂孔，这种方法适用于I、Ⅱ类围岩，机械化程度较低，开挖大断面洞室时。使用这种方法衬砌与扩大开挖可流水或平行作业。
熟悉爆破技术
一、爆破器材
1．炸药分类
炸药分为：铵梯炸药；粉状铵油炸药；铵松蜡与铵沥蜡炸药；水胶炸药；乳化炸药；光面（预裂）爆破专用炸药；低爆速炸药；静态破碎剂等八类。
静态破碎剂（简称SCA），是一种不用炸药就能使岩石，混凝土破裂的粉状工程施工材料，主要用于混凝土构筑物拆除、岩石的静态破碎及松动和大理石、花岗石等珍贵石材的切割开采等。和普通爆破技术相比，静态破碎技术具有安全、无噪声、无震动、无飞石、无硝烟、无污染、不影响周围环境等诸多优点。运用静态破碎剂破碎切割岩石，分裂混凝土的施工方法也叫“静态爆破法”。SCA主要特点是固体膨胀、低压、慢加载。
2．起爆器材分类
起爆器材分为：传爆器材；雷管；导爆管的引爆形式与器具。
二、爆破方法
（一）浅孔爆破法
孔径小于75mm、深度小于5m的钻孔爆破称为浅孔爆破。
浅孔爆破法能均匀破碎介质，不需要复杂的钻孔设各，操作简单，可适应各种地形条件，而且便于控制开挖面的形状和规格。但是，浅孔爆破法钻孔工作量大，每个炮孔爆下的方量不大，因此生产率较低。
（二）深孔爆破法
孔径大于75mm、孔深大于5m的钻孔爆破称为深孔爆破。爆后有一定数量的大块石产生，往往需要二次爆破。深孔爆破法一般适用于Ⅶ～Ⅻ厂级岩石。
深孔爆破法是大型基坑开挖和大型采石场开采的主要方法。与浅孔法比较，其单位体积岩石所需的钻孔工作量较小，单位耗药量低，劳动生产率高，并可简化起爆操作过程及劳动组织。缺点是钻孔设备复杂，设备费高。坚硬的岩石，由于钻孔速度慢，往往会使成本提高，采用此种方法时应慎重考虑。
深孔爆破的主要参数有：梯段高度H、底盘抵抗线w、炮孔间距a和排距b、超钻深度h、钻孔深度L、堵塞长度L2及单孔装药量Q等。
（三）洞室爆破法
洞室爆破是指在专门设计开挖的洞室或巷道内装药爆破的一种方法。
（四）预裂爆破法
预裂爆破是沿设计开挖轮廓钻一排预裂炮孔，在开挖区未爆之前先行爆破，从而获得一条预裂缝，利用这条预裂缝，在开挖区爆破时切断爆区裂缝向保留岩体发展，防止或减弱爆破震动向开挖轮廓以外岩体的传播，达到保护保留岩体或邻近建筑物免受爆破破坏的目的。
预裂炮孔的角度应与开挖轮廓边坡坡度一致，最好一次钻到设计深度。如果基础不允许产生裂缝，则预裂炮孔至设计开挖面应预留一定距离。
光面爆破是利用布置在设计开挖轮廓线上的光面爆破炮孔，将作为围岩保护层的“光爆层”爆除，从而获得一个平整的洞室开挖壁面的一种控制爆破方式。
结束语：爆破技术在应用上是可行的，经济上是合理的，与传统的施工方法相比，可以降低成本，节约投资，加快工程进度。熟悉掌握好的爆破这项施工技术，可以发挥围岩自身的稳定作用，减少风险，提高施工的安全性。能够在水利水电石方开挖施工中取得较好的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1] 张志成 爆破基础理论与设计施工技术[M].重庆大学出版社.1994
【关键词】扩建工程；预裂爆破；防护；震动监测
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
1. 前言
进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓，此种爆破技术为预裂爆破。
预裂爆破技术具有超挖量少，围岩完整和爆破振动轻等优点，广泛用于露天和地下工程开挖。
2. 工程概述
埃塞俄比亚Finchaa水电站为引水式电站，扩建项目是在现有三台机组边上新增一台机组，合同要求扩建施工期间需保证原有三台机组正常运行。
主爆破区距现有3#机组厂房边墙最小距离R=15m，且紧邻变压器和开关站等重要电力设施。爆破及震动控制除了要满足开挖体型要求外，还要满足邻近厂房结构部位爆破峰值速率不超过50mm/S。 施工难度在于爆破作业要保证电厂设施安全运行，且不能对现有结构造成震动损害。
施工区岩石主要为砂岩、页岩，岩性及结构为中性硬度和粒状结构, 属于沉积岩，岩石坚固系数f=8，抗压强度70MPa ，地下水位按尾水渠最高水位：EI1624.0，开挖高程约EI1627~EI1619.5，开挖边坡1:1~1:0.25，石方开挖工程量约为5000余m3。
3. 爆破方案选择
3.1 钻孔形式及布孔方式
采用预裂爆破技术，同时在预裂孔相邻的松动爆破之间设辅助减震孔，通过爆破试验优化爆破技术参数。为了解决爆破的震速与效率，采用分层分块、梯段预裂爆破，预裂孔、爆破孔同网非电毫秒延时起爆。
为保持开挖体型，抵抗线分布比较均匀，钻孔形式采用斜孔，布孔方式预裂孔平行设计坡面，主爆破孔采用梅花形布置。自由面选择向东方向。
3.2 炸药及起爆器材的选定
乳化炸药爆炸性能好，威力大，炮轰感度高而机械感能低；抗水性能好；成分中不含有毒物质等特点，故而选定乳化炸药。起爆器材采用非电毫秒雷管。非电毫秒雷管延迟时间及乳化炸药的性能见表1、表2：
表1：非电毫秒雷管延迟时间
表2：炸药的组成与性能
3.3 钻孔设备
设备主要技术特征见表3
表3 钻孔设备技术特征参数
4．爆破参数选择及药量计算
4.1主爆破孔的设计
单耗根据经验结合炸药性质和岩石物理力学参数，选取q=0.45kg/m3;
计算地震公式 ,计算单孔药量Q=0.53kg, 小于常规设计的单孔装药量（1.2kg）。
单孔装药0.53kg，承担体积
单孔负担面积：
布孔参数：抵抗线
间距a=1.25W=0.71m，考虑台阶宽度，调整为0.75m。
钻孔偏差W=D+0.03H=0.042+0.03x3=0.132m
最大抵抗线Wm = W +W=0.7m
超深L=0.3Wm=0.21m
孔深L=1.05(H+L)=3.40m
装药参数：
底部装药：线密度：高度：
装药量：
上部装药：药量：Q-0.22=0.31kg
堵塞长度：L0=W=0.57m。装药高度h1=L- L0- Lc=1.92m
装药线密度：q2=0.31/1.92=0.16kg/m
总装药量：Q=0.53kg
平均单耗q=Q/a.b.H.K=0.59kg/m3
表4：主要爆破参数
4.2预裂孔的爆破设计
在建基面及设计坡面处，均采用预裂爆破。
孔深L：L=H/sin=4.24m，（开挖层高3m，设计坡比1：1）
孔径d：依据钻机型号决定，取42mm
不偶合系数与药卷直径d0：对于d=42mm，d0=20~25mm，对应的取1.7~2.1。
孔距a的选定孔距系数E=a/d，E取值7~12为宜。孔径为42mm，孔距取50cm，
线装药量（g/m） 考虑到主爆破孔线装药量较小，根据经验，预裂孔线装药量取同值 上部：0.245kg/m，下部：0.16kg/m。
4.3 爆破网络的设计
爆破方式采用采用5~20段非电导爆破管毫秒微差爆破技术，采用孔内延时、孔口延时及孔外延时相结合，为增加准爆破率，孔内雷管及孔外连接雷管均采用双线路双雷管并联，结合实际开挖环境，将爆破区分为两个或两个以上小区，小区之间连接孔外接力雷管，让小区按前一小区最大段位雷管的起爆破时间依此起爆。击发源采用火雷管导火索引爆导爆索。预裂孔从孔底到孔外均使用导爆管与起爆网络连接。
控制单响药量按下式计算：
R：爆破地震安全距离，本工程取15m
Q：kg，微差爆破最大一段药量;
V：地震安全速度，要求5cm/s
m：药量指数，取1/3
K：与爆破地形、地质有关的系数或衰减的指数，按中硬岩石取150，1.8。
求解有：Q=12kg
以上引用公式及计算系数中国国家爆破安全规程推荐公式或经验取值。实际爆破参数通过爆破试验进行了修正。
钻孔布置见附图1-爆破平面布置图，装药结构、爆破网络设计见附图2。
附图1-爆破平面布置图
附图2-炮孔装药结构示意图
5. 爆破防护结构设计
为减小爆破冲击波及飞石对现有厂房及电力设施的影响，除了在布孔、装药量及装药结构、起爆网络等方面采取优化措施外，项目系统设计和布置了防护结构。
厂房和变电站防护: 用木材作为支撑结构，搭设竖向屏风式排架,并满挂高强度竹胶板,防止爆破冲击波及飞石损坏电气设施。沿厂房外侧边墙横梁用膨胀螺栓固定埋件作为钢管联结点搭设支架，外挂竹片或拼装木板。
厂房门、窗等薄弱处防护: 用铅丝网或其它轻体网袋竖挂防护,并保持防护网距防护面1.5m。
爆破防护结构布置详见附图1和附图3。
附图3-炮孔布置和防护示意图
6. 厂房震动监测布置
厂房爆破监测的主要指标是结构质点振动速度测试，目的是检测爆破作业不对厂房结构造成损坏。厂房监测的仪器采用TOPBOX爆破震动自记仪两台，每次爆破作业均进行震动监测，传感器分别放置在厂房顶部、发电机层楼板、厂房3#机组厂房外边墙基础横梁上、压力钢管镇墩以及电力塔架基础，每个监测点要求测量该点竖向、水平（南北、东西）峰值速率。
监测程序如下：
提交监测计划及布置图，工程师批准仪器性能校验现场测点仪器布置（视仪器型号，确定是否进行布线）爆破作业仪器自动完成数据采集、记录通过RS-232标准接口与电脑连接，数据输出数据分析，整理结果。
7. 爆破效果和体会
在正式实施爆破作业之前，为了获取客观的爆破参数和提高爆破效果，项目组织了多次爆破试验，对爆破网络设计的各项参数进行了修正。
我们体会到在爆破技术实践中，爆破网络设计的理论和实践两者是密不可分的。虽然当前爆破参数选择有理论计算法、经验公式计算法和经验类比法，但理论计算出来的参数必须要经过爆破试验进行修正后才能正式应用到具体实施中。指导本项目爆破作业的是国内水电行业的资深爆破专家，在实际工作中，我们先按照理论计算的爆破参数和设计的起爆网络进行了多次试验，在综合分析了开挖面效果、大块率、最远飞石半径以及对邻近结构的震动影响等因素的基础上，不断修正爆破参数。优化的爆破参数和起爆网络减小了大块率，显著降低了二次破碎工作量，开挖面平整度高，有效提高了开挖生产率。
通过监测爆破作业对邻近建筑物的震动影响，监测结果和现场监测点状态反映,爆破没有对现有电厂设施造成任何损坏，由于采用预裂技术和控制单孔装药量，爆破震动远低于规范限值。经过震动检测，震动最大的部位位于电力塔基，速率达到39mm/s，其次是位于厂房屋面，达到23mm/s，均小于规范50mm/s的限值。
爆破防护结构也证明是完善、可靠的，为施工期间电站正常运行提供了安全保障。
9. 结语
应用预裂爆破技术，关键在于正确选定预裂孔间距(ɑ)、孔径(d)和线装药密度(Δ)(即单位长度钻孔的装药量，g/m),及采用药卷直径(d0)小于孔径(d)的不偶合装药方式。常用的孔距ɑ＝(7～12)d,岩石软弱或孔径较大时取小值，岩石坚硬或孔径较小时取大值。线装药密度与孔距、孔径、岩性和炸药品种密切相关。不偶合系数（即d/d0）。上述诸参数主要应通过现场爆破试验确定。炮孔药卷可采用线状连续或柱状间隔的形式，但间隔以控制在10～30cm为宜，均采用导爆索连续同时起爆。预裂爆破的质量标准是：爆破形成的表面缝宽一般不小于1cm；预裂面的不平整度不大于15cm;孔壁表面没有明显的爆破裂隙。
Finchaa电站扩建项目石方开挖中采用预裂爆破技术，保证了临近建筑物和机组的安全和正常运行，节约了时间和成本，保证了工程按期履约，将会为以后类似项目的实施提供有益的借鉴。
参考文献：
[1] 《Finchaa电站扩建项目技术规范》
[2] 《中国国家爆破安全规程》
【关键词】快速掘进；掘进作业线；断裂爆破；平衡支护；施工管理
0 工程概况
杨营煤矿3100扩区下山为3300采区3下煤层开采服务，开采范围为-750m～-1180m。其中3下煤层为一单斜煤层，埋藏较深，且有火成岩侵入，煤层产状稳定，煤层倾角17°左右，平均煤厚2.36m。基本顶为15.6m厚粉砂岩、细砂岩、岩浆岩，直接顶为5.72m厚中砂岩细砂岩，直接底为0.43m厚泥岩，基本底12.26m厚粉砂岩细砂岩。
该区瓦斯绝对涌出量为0.3m3/min，3下煤自燃倾向性等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层，自然发火期为105d，无煤尘爆炸危险性。采区正常涌水量为130m3/h，最大涌水量为194m3/h，掘进期间需做好水文地质的物探工作，并对已探明的富水区实施钻探，进行有目的的疏放。
1 巷道快速掘进新技术
针对杨营煤矿3100扩区下山倾角大、地应力高的特点，以及杨营煤矿具体的生产条件，提出了岩巷快速掘进机械化作业线配置、采用高应力坚硬围岩条件下的巷道快速钻爆技术，实现岩巷、半煤岩巷的快速掘进。
1.1 岩巷快速掘进机械化作业线配置
据实地考察，杨营煤矿现有的掘进面配置与深部复杂开采条件不能很好地适应，具有钻孔速度慢、扒装能力差，且扒装机移设速度慢、循环进尺小以及提升能力不足等特点。针对现有作业线的不足，因地制宜提出了机械化作业线：扒装机+皮带运输机+矸石仓作业线，充分发挥了机械化作业线最大效能，实现了大断面岩巷安全高效掘进。
1.2 钻爆新技术
随着开采深度的不断增加，巷道凿岩成孔和爆破的难度不断增加，呈现出钻孔效率低、爆破效果差、循环进尺小的现状，原有的掘进钻爆技术已不能满足生产需求，严重影响了巷道掘进速度。为此，杨营煤矿需借鉴国内外先进的钻爆新技术：
1.2.1 新型定向断裂成形控制技术
该技术采用岩石定向断裂爆破装置，如图1所示。把圆柱形工业炸药卷装入内壁轴线方向有对称V形突起1的无毒塑料管2，药卷自身结构发生改变变为异形药包3，沿轴向被压制成聚能穴4。将该装置装入巷道岩体开挖轮廓线上的钻孔中，使聚能穴朝向炮孔连心面方向，炮孔与炮孔之间的距离为传统爆破方法的1.5～2.0倍。爆破后，聚能穴处的爆轰产物向其对称轴线的方向集中，汇聚成速度和压力很高的射流，该高速高压射流直接作用到孔壁上，使对应于聚能穴方向的炮孔孔壁上形成优势裂缝，而后爆生气体迅速涌入裂缝，促进裂缝扩展，形成沿炮孔连心面的光滑断面。
图1 定向断裂爆破装置示意图
相比于传统的爆破技术，新型定向断裂成形控制技术减少了钻孔数量和炸药消耗，巷道成型质量好，有效减轻了劳动强度，提高了作业效率。
1.2.2 多向聚能爆破技术
该技术采用如图2所示的多向聚能爆破装置，把圆柱形炸药药卷装入内壁带有5～8个V型突起1的塑料管2，塑料管长度略大于装药长度，外径小于炮孔直径。药卷因受挤压作用而变为异形药包3，在V型突起部位形成聚能穴。装置引爆后，爆炸能量沿聚能穴方向产生汇聚，形成高速聚能射流作用到炮孔周围岩石上，使孔壁上预先形成多条具有扩展优势的径向裂纹，随后爆生气体迅速涌入裂纹，进一步推动裂纹扩展。而在聚能穴方向以外的其它方向上，塑料管对爆炸产物的阻碍作用和裂纹扩展的择优特性使原生裂隙的扩展受到抑制。同时，由于爆破装置使爆炸能量发生转化，部分能量用于射流侵彻作用，大大降低了爆炸冲击波对孔壁的冲击，因而可避免或减小压碎区的形成。
图2 多向聚能爆破装置
相比于传统爆破技术，多向聚能爆破技术可大大减少炮孔数量和装药量，减少一次起爆药量，避免发生爆破危害，减轻对保留岩体的扰动，提高爆破施工效率并减轻劳动强度。
1.2.3 高效复式掏槽技术
高效复式掏槽技术主要工艺流程如下：
（1）在巷道对称轴上按设计钻取双空掏槽眼；
（2）以空孔为对称中心，钻凿较浅的一阶楔形掏槽眼；
（3）在楔形掏槽形成的空腔为自由面，均匀布置大深度的二阶筒形掏槽。
复式掏槽技术结合上述多向聚能爆破技术，可充分利用空孔空间、楔形掏槽和筒形掏槽的各自优点，更易于形成新的可靠的自由面，可明显改善目前3100扩区下山掏槽爆破效果。
1.2.4 中深孔光爆技术
在岩巷掘进中，增加炮眼深度，采用中深孔爆破技术，可以增加循环进尺，增加一次爆破岩石量，减少打眼装药等工序的辅助时间，有利于提高掘进速度和工效。
光面爆破是一种先进、科学的爆破方法，可使掘出的巷道轮廓平整光洁，便于采用锚喷支护，围岩裂隙少、稳定性高，超挖量小，是一种成本低、工效高、质量好的爆破方法。
2 巷道平衡支护技术
由于3100扩区下山埋深较大，巷道围岩软岩特性十分明显，呈现出高应力、大变形、难支护的特点，传统的锚杆支护理论对此具有一定的局限性，且常规的锚网已经不能满足巷道支护要求。
预应力-让压平衡支护技术在预应力支护与高强锚杆的基础上，通过平衡巷道变形和围岩应力来控制巷道开挖后的原岩应力与位移，达到使支护结构与巷道位移及应力在合理范围内协同变化。对3100扩区下山的支护可起到明显的改善效果。
支护参数的合理与否是决定平衡支护成功与否的关键，3100扩区回风下山采用斜矩形断面，荒宽B荒=4100mm，荒高H荒=2750mm，荒面积S荒=11.28m2；净宽B净=3800mm，净高H净 =2600mm，净面积S净 =9.9m2，采用高强预应力锚网索支护，锚杆规格为Φ20×2400mm，间排距为900×900mm，配150×150×8mm托盘，预紧力不低于40kN。在顶板锚杆之间布置锚索，规格为Φ17.8×6300mm，间排距1800×2700mm，配200×200×10mm托盘，预紧力不低于100kN，支护方案如图3所示。
图3 3100扩区回风下山支护方案
采用FLAC3D数值模拟软件对3100扩区回风下山的支护效果进行数值模拟，由数值分析可知：采用此支护方案，两帮的最大位移量为44mm，顶板下沉量达38mm，底板位移最大为11mm，能较好的控制巷道变形量，满足支护要求。
3 结论
3.1 针对上下山掘进生产特点及制约因素，结合杨营煤矿目前掘进生产装备特点，因地制宜地推广应用了机械化装运作业线，实现了大断面斜巷安全高效掘进。
3.2 根据杨营煤矿采用传统爆破方法爆破过程中存在的问题，有针对性的提出了巷道钻爆新技术，主要包括：新型定向断裂成形控制技术、多向聚能爆破技术、高效复式掏槽技术以及中深孔光爆技术。
3.3 针对3100扩区下山高应力、难支护的特点，提出了预应力-平衡支护技术，采用预应力高强锚杆、锚索进行支护，成功地控制了巷道变形，为巷道的快速掘进提供了安全保障。
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