深孔爆破
深孔爆破在石方爆破工程中占有重要地位，它广泛应用于露天矿剥离、采矿、山地工程的场地平整、港口建设、公路、铁路的路堑、水电闸坝基坑和地下开采工程中，这种爆破方法效率高、速度快。
一、露天深孔爆破法
孔径Φ>50mm、孔深L>5m的炮孔称为深孔。
为了达到良好的深孔爆破效果，必须合理地确定布孔方式、孔网参数、装药结构、装药长度、起爆方法、起爆顺序和单位炸药消耗量等参数。
(一)台阶要素、钻孔形式与布孔方式
台阶要素见图4—14。
图4—14 台阶要素示意图
H—台阶高度，m；W1—前排钻孔的底盘抵抗线，m；h—超深，m；a—台阶坡面角；b—排距，m；L1—装药长度，m；L2—堵塞长度，m；L—钻孔深度，m；W—最小抵抗线，m；B—台阶上前排孔口至坡顶线的距离，m
(二)钻孔形式
钻孔形式有垂直和倾斜钻孔两种，见图4—15。个别情况下有水平炮孔。
图4—15 钻孔形式
a—垂直孔深；b—倾斜孔深
垂直钻孔的优点是：(1)适用于各种地质条件；(2)操作技术容易；(3)钻孔速度较快等。其缺点是：(1)大块率较高；(2)台阶顶部经常出现裂缝，台阶面的稳定性较差。
倾斜钻孔，其优点是：(1)抵抗线上下分布较均匀，爆破后块度较均匀，不易留根底。(2)台阶较稳定，台阶坡面易保持，对下一台阶破坏小；(3)爆破软岩时，能取得很高的效率；(4)爆破后岩堆形状较好。其缺点是：(1)钻孔技术操作较复杂，易发生夹钎；(2)钻孔速度较慢；(3)孔的长度比垂直孔长；(4)装药时易发生堵孔。
(三)布孔方式
布孔方式有单排和多排两种，基本与小台阶爆破的布孔方式相同，只是直径不同和各爆破参数较大。
(四)露天深孔爆破参数
1．孔径Φ
它主要取决于钻机类型、台阶高度和岩石性质。孔径有100～500mm。
国内采用的深孔直径有80mm、100mm、150mm、170mm、200mm、250mm、300mm等。
孔深L据台阶高度H而定。
2．台阶高度H和超深h
台阶高度多采用10～12m，也有采用H＝15～20m和H＝12～18m的。
超深h是指钻孔超过底盘标高的那一段孔深，其作用是用来克服台阶底盘岩石的夹制作用，h太大，浪费钻孔和炸药，太小，不足克服下部夹制力，易留根底。因此h应有一理想长度，一般取h=(0．15～0．35)W1。W1是底盘抵抗线，单位为m。当岩石软时，取小值，岩石坚硬取大值。也可按h为孔径的8～12倍，即h=(8～12)Φ。
3．底盘抵抗线W1
W1的大小与岩石性质、炸药特性、坡度角大小、台阶高度、钻孔直径及块度要求等因素有关。
(1)根据钻孔安全条件，W1=Hctga+B；
(2)按台阶高度：W1＝(0．6～0．9)H；
(3)按炮孔直径倍数确定W1：
W1＝(20～50)Φ
此外控制台阶坡度角。是调整W1的有效途径。
4．孔距a与排距b
a=mω1
m——炮孔密集系数
m通常大于1，在宽孔距爆破时，m=3～4或更大。
排距是指多排孔爆破时，相邻两排钻孔间的距离。采用梅花形(三角形)布孔时，排距
b＝sinα·a＝a·sin60＝0．866a
5．堵塞长度L2
一般取L2≥0．75ω，或L2≥(20～40)Φ，最好不小于孔径Φ的20倍。
6．炸药单耗g
影响单耗的因素很多，主要有岩石的爆破性、炸药种类、自由面的个数，起爆方式和块度要求等，一般松动爆破时，g＝0．1～0．5kg／m3之间。
7．每孔装药量Q孔
第一排Q孔＝g·a·ω1·H
第二排及以后名排Q孔＝k·g·a·b·H
式中：k——考虑前排孔的岩石阻力的增加系数，一般取k＝1．1～1．2。
(五)露天深孔爆破施工
此爆破法的施工顺序与小台阶爆破施工大同小异，所不同的主要是：(1)由于孔深了，起爆药包一般有两个，其放置位置为从孔底向孔口方向，起爆药包一个放在底部装药长度三分之一的位置，另一个放在三分之二的位置。(2)起爆方案多种多样，可根据爆破规模，一次起爆炮孔的多少，对爆破降震的要求等选择不同的起爆方案，见图4—16a～g。(3)装药方式有人工装药和机械装药，装药时应按设计药量保证装药密度。另外，根据不同的爆破要求，采用连续装药和间隔装药。(4)因为孔装药量大，要求起爆网路更加可靠准爆，因此对起爆器材要认真检查，确保起爆网路完好。另外，由于炮孔直径大，炮孔钻好后，孔口要加盖，以防人员坠入孔内。
图4—16 几种常用的起爆方案
二、地下深孔爆破
地下深孔爆破主要用于地下厚矿体崩矿、地下大型硐室开挖和爆破成井等。采用地下深孔爆破，具有劳动效率高，回采强度大，作业条件安全和成本低等优点。
(一)深孔布置方式
地下深孔的布置方式主要有平行深孔和扇形深孔，如图4—17a、b。
图4—17 深孔布置方式
a—平行深孔；b—扇形深孔
地下深孔一般采用多层或多排深孔的微差爆破崩矿。目前有不少矿山推广机械装药、非电毫秒雷管孔底起爆方式，可提高爆破效果，提高炸药能量利用率，钻孔在凿岩巷道、天井或硐室内进行。
(二)爆破参数
1．孔径Φ
一般为55～70mm或90～165mm，孔深L据采矿方法和矿体厚度而定。
2．最小抵抗线ω
ω取决于矿岩的坚固程度，炮眼直径和补偿空间大小等因素。
国内有如下数值供参考：
炮眼直径 50～60 60～70 70～80 90～120(mm)
最小抵抗线 1．2～1．6 1．5～2．0 1．8～2．5 2．5～4．0 (m)
另外，最小抵抗线ω也可按以下经验公式初估：
坚硬矿岩，ω＝(25～30)Φ；
中硬矿岩：ω＝(30～35)Φ；
软矿岩：ω＝(35～40)Φ
据以上初估后，经装药、试爆后再进行调整，使之达到最佳数值。
3．孔间距a
孔间距是同排相邻深孔间的距离。对于扇形孔，a是随孔深变化的，故常用孔底距a1和孔口距a2来表示。孔底距a1是指从较浅炮孔孔底至相邻炮孔的垂直距离，而孔口距a2是指从堵塞较深的炮孔装药顶面至相邻堵塞较浅的炮孔的垂直距离，如图4—18。
图4—18 扇形深孔的炮眼间距
孔间距a可用ω和邻近系数m来确定：
a=mω
对于扇形炮孔，据实践经验，其孔间距为：
a1＝(1．1～1．5) ω
a2＝(0．4～0．7) ω
4．炸药单耗g
g取决于矿岩的可爆性、炸药的性能和最小抵抗线ω等因素，其值可通过爆破漏斗试验确定。由于深孔爆破将产生大块，需进行二次破碎，因此单耗应是一次和二次爆破之和。单孔装药量Q孔，按体积公式计算：
Q孔＝g·a·ω·L＝g·m·ω2L
式中符号意义同上。
对于扇形炮孔，因为其L与a都不相等，通常先求每孔药量，然后按每排孔的总长度和总堵塞长度，求出每米孔装药量，最后分别确定每孔装药量。每排装药量Q排按如下计算：
Q排＝g·ω·s
式中：S——一排深孔负担的面积，m2；
其余符号同上。
一般一次爆破单耗 g1＝0．25～0．6kg／m3
二次破碎单耗 g2＝0．1～0．3kg／m3
5．堵塞长度
扇形深孔堵塞长度L2＝(0．4～0．8)ω，相邻孔采用交错堵塞长度的方法，免使孔口部位爆破过于粉碎。
(1)边孔和中心孔取L2＝1．0～1．2m，其余按孔口距等于二分之一孔底距的原则。
(2)以一侧边孔为准，第一个孔L2＝0．7ω，以后各孔装药截止点都相距为ω。
(三)地下深孔爆破施工的安全要求
1．施工前的准备工作
施工前的准备工作可分为现场和地面准备工作两种。
现场，首先是验收炮孔深度及角度，检查和清理炮孔、拉底和切割槽是否达到边界；补偿空间的容积是否符合设计要求；底部结构是否处于稳定状态；运药和装药地点的安全通道是否畅通；装药台板的架设质量是否符合要求；浮石处理是否彻底；爆破地震波与空气冲击波影响危险范围内的设备是否予以保护。建、构筑物是否予以加固，照明、通讯及通风设备是否完好。若采用电爆网路，对爆区的杂散电流情况必须测定。
经检查后，对不符合要求的项目应及时处理，待合格后才能进行装药。在开始装药之后，绝对禁止任何清理和修复炮孔的工作。
对运药的道路要特别注意，为此要组织专门人员检查通往装药地点的道路情况，并按相应的设备、清理方法、照明方式制定措施。这些工作应专门安排进行，并有专人负责，限期完成。
地面的准备工作，除了要对运药、装药人员进行组织培训外，还要对所有爆破材料按设计作好分组、标记，必要时还要进行地表模拟爆破试验。
2．网路的联接与导通
装药和堵塞工作完后，应按设计要求将爆破网路(电或非电)以及导爆索辅助网路联接起来。联接工作应由有经验的爆破工负责。联接顺序只准许从远处的爆破支路向起爆地点方向进行，并且要认真逐段检查。当爆破网路有很多分支时，每一分支联接完毕，必须在导通(电)认真检查后(非电)再接入总网路。
为了防止导爆索网中被前几段爆破产生的空气冲击波破坏，需要采取加固措施，通常把导爆索用胶布与8～10号铁丝缠在一起。每排前两孔及每隔4～6个孔的网路要用木楔并力求靠近顶板加固。
网路联接和加固完备后，必须进行检查。对于导爆管起爆网路只能作外观检查，要认真清点导爆管根数。为了达到可靠起爆，捆扎必须牢固。对于电起爆网路应通过导通检查，导通只准用专用爆破电桥。网路导通的电阻误差不超过设计值的5％。