第六章 深孔爆破深孔爆破(long-hole blasting)技术在改善破碎质量、维护边坡稳定、提高装运效率和经济效益等方面有极大的优越性，随着深孔钻机等机械设备的不断改进发展，在铁路和公路路堑、矿山露天开采工程、水电闸坝的基坑开挖工程中，深孔爆破技术得到广泛的应用，深孔爆破技术在石方爆破工程中占有越来越重要的地位。
一、台阶要素深孔爆破通常是在一个事先修好的台阶上进行钻孔作业，这个台阶也称作梯段。
所以台阶深孔爆破也称作梯段深孔爆破。
深孔爆破的孔网参数表示钻孔在台阶中的位置，如图6-1（a ）所示。
台阶要素二、钻孔形式钻孔要广泛得多。
表6-1 垂直钻孔与倾斜钻孔比较 布孔方式有单排布孔（一字形布孔）及多排布孔两种，多排布孔又分为方形、三角形（或梅花形）三种，如图6-2所示。
从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想，方形或矩形多用于挖沟爆破。
在相同条件下，与多排孔爆破相比较，单排孔爆破能取得较高的技术经济指标。
炮孔平面布置a 单排布孔b 矩形布孔c 交错布孔d 方形布孔 第三节 深孔爆破施工工艺一 、台阶布置铁路建设大部分是在一狭小的条形地带施工，线路绵延于山区和丘陵地区，就土石方爆破工程来讲，除个别站场的工程量较大外，一般工程数量都比较小而分散。
因此，铁路建设工程中深孔爆破的台阶布置形式与露天矿开采有所不同。
根据台阶坡面走向与线路走向之间的关系，可以把深孔爆破的台阶布置方法分为以下两种。
1.纵向台阶法爆破施工形成的台阶坡面走向与线路走向平行时，称为纵向台阶（图6-3 ）。
采用纵向台阶进行土石方施工的方法称为纵向台阶法。
按纵向台阶法进行钻孔爆破时的炮孔布置方法称为纵向台阶布孔法。
纵向台阶布孔法适用于傍山半路堑开挖。
对于高边坡的傍山路堑，应分层布孔，按自上而下的顺序进行钻爆施工。
施工时应注意将边坡改造成台阶陡坡形式，以便上层开挖后下层边坡能进行光面或预裂爆破（图6-4 ）。
线面地下层上层边坡预裂孔 预裂孔（台阶坡面）图6-3 纵向台阶法轨道A A台阶面2.横向台阶法爆破施工形成的台阶坡面走向与线路走向垂直时，称为横向台阶（图6-5）。
采用横向台阶进行土石方施工的方法称为横向台阶法。
按横向台阶法进行钻孔爆破时的炮孔布置方法称为横向台阶布孔法。
横向台阶布孔法适用于全断面拉槽形式的路堑和站场开挖。
对于全断面拉槽形式的站场开挖，为加快施工进度，可同时从山体两侧向中间进行深孔爆破作业，如图6-5 (b)。
单线的深拉槽路堑开挖，由于线路狭窄，开挖工作面小，爆破容易破坏或影响边坡的稳定性，因此在采用横向台阶法时，最好分层布孔，为便于施工和减少岩石的夹制作用，每层的台阶高度不宜过大，以6～8m 为宜。
在布置钻孔时，对于上层边孔可顺着边坡布置倾斜孔进行预裂爆破，而下层因受上部边坡的限制，边孔通常不能顺边坡钻凿倾斜孔。
在这种情况下，可布置垂直孔进行松动爆破，但边坡的垂直孔深度不能超过边坡线（图6-6）。
如果下层边坡采用预裂爆破，那么边坡需要改造成台阶形式。
二、深孔钻凿1.孔位布置布孔应从台阶边缘开始，边孔与台阶边缘要保留一定距离，以保证钻机安全工作。
孔位应根据设计要求在工地测量确定，遇到孔位处于岩石破碎、节理发育或岩性变化较大的地方，可以调整孔位位置，但应注意最小抵抗线、排距和孔距之间的关系。
一般情况下，应保证最小抵抗线（或排距）和孔距及它们的乘积在调整前后相差不超过10%。
在周围环境许可时，对前排孔最小抵抗线采取宁小勿大的原则，可以减少大块率，并保证后几排炮孔的爆破效果。
布孔时还要注意：①开挖工作面不平整时，选择工作面的凸坡或缓坡处布孔，以防止在这些地方因抵抗线过大而产生大块。
②在底盘抵抗线过大处要在坡脚布孔，或加大超深，以防止产生根坎和大块。
③地形复杂时，应注意钻孔整个长度上的抵抗线变化，特别要防止因抵抗线过小而出现飞石现象。
2.钻孔机械正是因为钻孔机械的发展，深孔爆破技术才得以广泛应用并迅速发展。
深孔爆破中使用的钻孔机械主要有牙轮钻机、潜孔钻机、旋转钻机、凿岩机和钻车。
在大型矿山中使用的钻机大部分是孔径大于200mm 的潜孔钻机和牙轮钻机。
在一般石方开挖和中小型矿山中使用的多是孔径在200mm 以下的轻型潜孔钻机和液压钻机。
剖面地面线预裂孔主炮孔(c)(b)牙轮钻机是一种效率高，机械化、自动化程度高，适应各种硬度的岩石穿孔作业，技术先进的钻机。
它是大型矿山露天开挖的主要钻孔机械，但由于其一次性投资高，影响了它的广泛使用。
潜孔钻机是一种回转加冲击的钻机，它的钻杆前端装有与钻头相连接的风动（或液压）冲击器，钻杆由回转机构带动回转。
凿岩时，冲击器潜入孔底，压缩空气由钻杆内部送入冲击器中，经配气装置带动锤体以高频冲击钻头，岩石在钻头的冲击和回转作用下被破碎成岩粉，再由压缩空气吹出孔外。
与牙轮钻机相比，潜孔钻机具有灵活机动、设备重量较轻、投资小、成本低等特点，适合铁路路堑深孔爆破使用。
高效液压钻机的引入简化了深孔爆破的施工组织。
这些钻机可以自行，动力单一，不需要安装供水、供电、供电等线路和管路，对钻孔平台的要求也不很高，大大缩短了准备工作时间，促进了深孔爆破的这里仅例举瑞典阿特拉斯·科普柯（A TLAS COPCO）公司生产的ROC742HC液压钻机在花岗岩中的性能予以说明。
纯钻孔速度 1.4m/min，每孔定位时间3.5min，接卸钻杆时间2.8min，89mm孔径的钻孔速度36.1m/h。
可以计算出该钻机的台班进尺大于200m。
按每米钻孔爆落石方量7.5m3计算，其台班爆破方量在1500m3以上。
发展。
3. 炮孔质量(1)堵孔的原因及预防在深孔爆破，尤其是在台阶深孔爆破中，受上一台阶超钻部分炸药爆破的影响作用，钻孔作业常发生钻孔被堵现象。
钻孔被堵原因主要有：岩体破碎导致孔壁在炮眼钻好后塌落；岩粉顺岩体内贯通裂隙沉积到相邻炮孔内，造成邻孔堵孔；钻孔时造成喇叭形孔口，成孔后孔口塌落堵塞钻孔；成孔后没有及时封盖孔口或封盖无效，造成地面岩粉或石渣掉入孔中；雨水冲积造成孔内泥土淤塞。
钻孔被堵导致一些炮孔深度发生变化，给装药带来很大的困难，甚至造成炮孔报废。
若是炮孔被堵部分为孔底，则因装不够药而造成爆后留根；或者由于炮孔被堵深浅不一，造成底盘高低不平；若局部炮孔全堵，将影响整体爆破效果。
可采取以下措施预防堵孔：避免将孔口打成喇叭状；岩石破碎易塌落时，要用泥浆固壁封缝；及时清除孔口岩碴及碎石；加工专用木塞封堵孔口或用木板将孔口封严；雨天用岩碴在孔口作一小围堰，防止雨水灌入孔内。
(1)钻孔检查及处理炮孔检查主要指检查孔深和孔距。
孔距一般都能按设计参数控制。
孔深的检查可分为三级检查负责制，即打完孔后钻孔操作人员检查、接班人或班长检查、专职检查人员验收。
检查的方法可用软绳（或测绳）系上重锤进行测量，要作好记录。
装药前的孔深检查应包括孔内的水深检查和数据记录。
炮孔深度不能满足设计要求的原因有：炮孔壁面掉落石块堵孔；岩碴未排到孔外而回落孔底；孔口封盖不严造成雨水冲垮孔口引起堵孔等。
排出这些原因，或适当加大超深，就可以防止或减少因堵孔而造成的孔深不足的问题。
对发生堵塞的钻孔应进行清孔。
可用高压风管吹排，或用钻机重新钻凿。
如果堵孔部位在上部，也可用炮棍或钢筋捅开。
在地下水位高、水量大的地方或雨季施工，炮孔中容易积水，应使用防水炸药如水胶炸药、乳化炸药等。
由于防水炸药一般多为卷装，在炮孔内的装药密度远小于散装炸药的装药密度，在设计时应对孔网参数进行调整。
排水一般用高压风吹出法。
这种方法简单有效。
使用的高压风管管径与钻孔孔径有关，过细吹不上来，过粗易被孔壁卡住。
操作时要小心，防止将孔壁吹塌或风管飞起伤人。
三、装药结构和装药1.装药结构在第四章已经介绍过，装药结构是影响爆破效果的主要因素之一。
深孔爆破采用的装药结构主要有连续装药结构、间隔装药结构和混合装药结构。
（1）连续装药结构。
炸药从孔底装起，装完设计药量之后再进行堵塞。
这种方法施工简单，但由于设计装药量一般不足以填满炮孔的较大部分，易出现炮孔上部不装药段（即堵塞段）较长的现象，使岩体上部出现大块的比例增加。
连续装药结构适用于台阶高度较小，上部岩石比较破碎或风化严重，上部抵抗线较小的深孔爆破。
（2）间隔装药结构。
在钻孔中把炸药分成数段，使炸药能量在岩石中比较均匀的分布（图6-7）。
间隔装药结构适合于特殊地质条件下的深孔爆破，如所爆破的岩层中含有软弱夹层或溶洞时，通过堵塞物将炸药布置到坚硬岩层中，可以有效地降低大块率。
除非安全需要，一般不在均匀岩层中采用间隔装药结构，而是通过扩大孔网参数来调整孔口堵塞长度。
这样可以节省钻孔数量、降低钻孔成本。
（3）混合装药结构。
所谓混合装药结构就是在同一炮孔内装入不同种类的炸药，即在炮孔底部装入高密度、高威力炸药，而在炮孔上部装入威力较低的炸药。
采用混合装药结构的目的是充分发挥高密度、高威力炸药的作用，解决深孔爆破中底部岩体阻力大，炸不开，易留岩坎的问题，同时又可避免上部岩石过度破碎或产生飞石。
深孔装药方法分为手工操作和机械装药两种。
在铁路爆破施工中，手工操作仍是目前主要的装药方法。
手工操作主要用炮棍和炮锤装药。
炮棍可以使用木头、竹竿或塑料制作，必要时可以在炮棍头上装上铜套或铜制尖端。
当炮棍长度不够时，可以采用炮锤捣实孔底装药，炮锤使用耐腐蚀的木料制成，为了加大锤体重量，可以在锤体内注铅。
锤体上应加工有连接环，以便套结强度足够的麻绳或尼龙绳。
任何情况下都严禁使用铁器制作炮锤、炮棍或炮棍头。
12装药机械主要有粉状粒状炸药装药机和含水炸药混装车。
其中含水炸药混装车（乳化炸药或浆状炸药混装车）的应用是爆破工程的一项重大技术进步。
它集制药、运输、贮存和向炮孔内装填炸药于一体，可以连续进行32h以上的装药施工，大大提高了爆破效率，减轻了劳动强度。
这种装药车已在南芬露天矿、德兴铜矿、平朔露天矿及三峡工地投入使用，取得了显著的经济效益装药开始前先核对孔深、水深，再核对每孔的炸药品种、数量，然后清理孔口附近的浮碴、石块。
打开孔口作好装药准备，再次核对雷管段别后，即可进行装药。
对深孔而言，炮棍的作用主要是保证炸药能顺利装入孔内，尤其是防止散装炸药中的结块药堵孔，同时炮棍还可以控制堵塞长度。
在以堵塞长度来控制装药量时，应掌握装药孔的大致装药量。
当装入相当数量的炸药尚未达到预定的装药部位时，应报告技术人员处理，避免因孔内出现异常情况而造成装药量过多过集中而引起安全事故。
起爆药包的位置一般安排在离药包顶面或底面1/3处。
起爆药包的聚能穴应指向主药包方向。
装药长度较大时可安排上下两个起爆体。
在使用电雷管起爆网路时，要注意雷管脚线与孔内联结线接头的绝缘和防水处理。
四、堵塞堵塞工作在完成装药工作后进行。
堵塞长度与最小抵抗线、钻孔直径和爆区环境有关。
