47.什么叫自由面？它在爆破中有什么作用？

爆破时，药包附近的岩石临空面叫自由面，通常是指岩石介质与空气接触的交界面。自由面是最小抵抗线方向，在爆破中有极其重要的作用。自由面的存在有利于爆炸冲击波产生反射拉伸作用，引起岩石的片落和径向裂隙，促使爆炸气体向自由面方向运动，形成鼓包→破碎→抛掷。因此，自由面是岩石破碎必不可少的条件。自由面越大、数目越多，岩石的阻力越小，破碎越容易，炸药单耗越少，爆破效果也越好；反之，自由面越小、数目越少，岩石的阻力越大，破碎越困难，炸药单耗越多，爆破效果也越差。

药包在岩体很深处爆炸时，距自由面很远，爆炸作用下岩石很难发生位移，因此只能形成范围很小的破坏（见第46问）。如果药包埋得较浅，爆炸作用下岩石向自由面方向移动就容易得多（比如轮胎，如果外胎到处都很完好，相当于埋得很深，就不会爆胎；相反，如果外胎有破损薄弱处，即使胎内是同样的压力，也很可能爆胎，外胎的这个“破损薄弱”处就相当于自由面）。岩石的这种位移越大、岩体中的拉应力越大，岩体的径向裂隙就越容易形成。从另一角度讲，根据应力波理论，爆炸在岩石中引起的压缩波遇到自由面时，其反射波成为拉伸波，而岩石的抗拉强度要远远小于其抗压强度，极易被拉坏（表2—1）。这样，由于自由面的存在，就使岩石的破坏范围大大增加，爆破效果就会大大改善。

没有（或远离）自由面时，药包爆炸只能形成大约5倍药包半径的很小破坏范围。只有1个自由面时，可以形成一个范围大得多的爆坑（称为爆破漏斗）。有2个自由面时，只要最小抵抗线相差不大，通常会在两个方向形成爆破漏斗，在同等药量的条件下，爆下的岩石体积几乎增加一倍。有3个自由面时，只要很少的炸药，就可将大量的岩石破碎。自由面越多，岩石越容易破碎。坑道掘进爆破时，之所以要进行掏槽，并且最先起爆，就是要为后爆孔创造第二自由面。坑道断面越小，自由面条件就越差，爆破同样体积岩石就需要更多的炸药，也是这个道理。