炮孔爆破
炮眼爆破法也叫淺孔爆破法，即指炮孔孔徑Φ≤50mm，孔深L≤5m的爆破法。到目前為止，此法仍應用普遍。
這種爆破法的優點是：機械設備簡單，移動使用靈活方便，操作比較簡單易學易掌握，在沒有機械設備的條件下，可用手工鑿巖爆破。其缺點是：機械化程度不高，工人勞動強度大，勞動生產率低，爆破作業頻繁，大大地增加爆破安全管理工作量。
一、井巷掘進中的炮眼爆破
炮眼爆破法是目前井巷掘進中的主要施工方法，特別是在中等以上硬度的巖層中，是唯一經濟有效的施工方法。
鉆眼爆破是井巷掘進中的主要工序，其他工序都要圍繞它進行安排。
(一)炮眼排列
井巷掘進中的炮眼排列按其作用不同分為掏槽眼、輔助眼、崩落眼和周邊眼，如圖4—4。掏槽眼用于爆破創造出新的自由面，為整個巷道的爆破提供有利條件；輔助眼用來進一步擴大掏槽眼形成的自由面；崩落眼是破碎巖石的主要炮眼；周邊眼又稱輪廓眼，主要用途是使爆破后的巷道斷面、形狀和方向符合設計要求。巷道中的周邊眼按其所在位置又分為頂眼、幫眼和底眼。
圖4—4 各類炮眼位置及其作用范圍示意圖
a—掏槽；b—擴槽；c—形成巷道規格斷面
1—頂眼；2—幫眼；3—底眼
掏槽眼應比其他炮眼超深150～200mm，裝藥量增加15％～20％。
根據巷道斷面、巖石性質和地質構造等條件，掏槽眼中分為傾斜掏槽、垂直掏槽和混合掏槽三大類。
1．傾斜掏槽
傾斜掏槽是各炮眼與巷道中線和工作面水平方向成一角度。
(1)單向掏槽(單斜掏槽) 掏槽排列成一行并朝一個方向傾斜。主要用于中硬以下和較軟巖層，特別是當工作面有不同巖層的條件，炮眼布置在軟弱巖層，可布1～2排炮孔，如圖4—5。
圖4—5 單向掏槽
a—頂部掏槽；b—底部掏槽；c—側向掏槽；d—扇形掏槽
(2)錐形掏槽 各掏槽眼以相等或近似相等的角度向工作面中心軸線傾斜，眼底趨于集中但不能貫通，爆破后形成錐形槽，見圖4—6。眼數、眼深和眼距根據斷面大小及巖石軟硬而定，眼數一般為3～6個，多為4個，眼口左右間距一般為0．8～1．2m；上下間距為0．6～1．0m，與工作面夾角為55°～70°，眼底間距為0．1～0．2m，眼深應小于巷道高或寬的1／2，各槽眼同時起爆。為了加深掏槽深度和循環進度，可采用分段錐形掏槽。
圖4—6 錐形掏槽
a—三角錐形；b—正角錐形；c—圓錐形
(3)楔形掏槽 楔形掏槽和錐形掏槽一樣，根據眼底集中裝藥，爆破成拋擲漏斗的原理，集中裝藥在眼底成一條直線。它通常由兩排對稱的相向傾斜炮孔組成，爆破后形成楔形槽。楔形掏槽可分為垂直楔形和水平楔形兩種(圖4—7)。
圖4—7 楔形掏槽
a—垂直楔形掏槽；b—水平楔形掏槽
垂直楔形掏槽，兩對水平方向槽眼眼口間距為1．0～1．4m，眼底間距為0．2～0．3m。但對于堅硬巖石，眼底距離不得大于0．2m，裝藥深度系數一般為0．7，斷面大于4m2，炮眼以2～3對用得最多，每對眼間距約0．25～0．6m，眼數為4～6個，槽眼角度一般為60°～70°，眼深一般為巷道寬度的1／4。
傾斜眼掏槽的優點是：掏槽眼數量較少，掏槽體積大，將巖石拋出，有利于其他炮眼的爆破。缺點是：掏槽眼深度受巷道斷面的限制，因而影響到每個掘進循環的進尺；巖石拋出距離較遠，影響裝巖效率。
2．垂直掏槽
所有掏槽眼相互平行，且均垂直于工作面。掏槽眼分空眼和裝藥眼，空眼為裝藥眼提供自由面和補償空間。這種掏槽法，布置方式簡單，槽眼深度不受巷道斷面限制，便于進行深眼爆破。垂直眼掏槽又分縫形、桶形和螺旋掏槽。
(1)縫形掏槽(直線掏槽) 也叫龜裂掏槽，如圖4—8a，掏槽眼直線布置，各炮眼相距0．1～0．2m，空眼與裝藥眼相間布置，適用于中硬以上巖石。
(2)桶形掏槽 桶形掏槽的體積較大，有利于輔助眼的爆破。利用毫秒雷管分工段起爆，距離小的一對先起爆，距離大的一對后起爆。裝藥深度系數為0．7～0．8。空眼直徑可與裝藥眼相同或采用直徑為75～100mm大直徑，以便增大人工自由面，如圖4—8b。
圖4—8 龜裂掏槽和桶形掏槽
a—龜裂掏槽；b—桶形掏槽
(3)螺旋掏槽 螺旋掏槽的特點是裝藥眼到空眼距離依次遞增，由近及遠依次起爆，所以能充分利用自由面的作用擴大掏槽效果(如圖4—9)，如炮眼直徑為d，則眼距(與中心孔的距離)分別為L1＝(1～1．8)d，L2＝(2～3．5)d，L3＝(3～4．5)d，L4＝(4～5．5)d，遇堅硬難爆的巖石可增加1～2個空眼。空眼可比裝藥眼長20～30cm，并在眼底裝少量炸藥(200～500g)，緊接掏槽眼后起爆，以利拋碴。
圖4—9 螺旋掏槽原理示意圖
a—小直徑空眼；b—大直徑空眼
垂直掏槽與傾斜掏槽相比，其優點是：眼深不受巷道斷面限制，可進行較深炮眼的爆破加大一個循環的進尺；掏槽體積里外較一致，相鄰炮孔的最小抵抗線處處相同，爆落的巖塊均勻；爆破時巖塊不會拋擲過遠，爆堆集中在工作面附近，有利于裝巖。缺點是：掏槽眼數較多，掏槽體積小，裝藥眼和空眼的間距不能太大且需相互平行，要求有較高的鑿巖技術。
3．混合掏槽
是指兩種以上的掏槽方法混合使用。在斷面較大、巖石較硬的巷道中，為了彌補直眼掏槽的不足，采用垂直眼和傾斜眼混合掏槽，如圖4—10。傾斜眼布置在垂直眼外側，斜眼與工作面夾角為75°～85°，眼底與垂直眼相距約0．2m，斜眼裝藥系數為0．4～0．5，垂直眼裝藥系數為0．7左右。
圖4—10 混合掏槽
a－桶形與錐形；b－復式楔形
(二)爆破參數
爆破參數包括孔徑Φ、孔深L、孔距d、炸藥單耗g、炮孔數目N等。
1．孔徑Φ
它的大小直接影響到炮孔數量、鑿巖速度、孔深及炸藥單耗、孔裝藥量以及巖石破碎塊度等。
隨著孔徑的增大，炮孔數量就減少，孔深可加大，孔裝藥量加大，爆破塊度加大，單耗也有所增加，鑿巖速度下降。巷道掘進中，一般取孔徑Φ＝36～43mm，對于巷道斷面S≤4m2時，可采用Φ＝25～30mm的小直徑炮孔，采用壓氣裝藥或高威力炸藥，可獲得良好的爆破效果。
2．炮孔深度L
孔深指炮孔底部到工作面的垂直距離，而炮孔長度即是沿炮孔方向的實際長度。
炮孔的深度，不僅影響到每個掘進循環的工作量和完成工序的時間，而且影響爆破效果和掘進速度。它是決定掘進循環的主要因素。孔深增大，直接影響到循環進尺、爆破同等體積的循環次數減少，因而減少了裝藥、警戒、放炮及爆破后的通風時間，從而提高了工作效率。但當巷道斷面小，巖石堅硬，夾制作用大，炸藥威力受限制等因素的影響，限制了炮孔深度。對于巷道掘進，常用的孔深為L＝1．5～2．5m。在豎井掘進中，孔深與井筒直徑D有如下關系：
L＝(0．3～0．5)D (m)
3．炸藥單耗g
炸藥單耗取決于斷面積S的大小、巖石性質、孔徑Φ的大小、孔深上等因素。對于斷面小，巖石堅硬時，單耗大，最大的可達10kg／m3。當g值取偏小時，爆破后斷面達不到設計要求的規格，巖石破碎不均勻，掘進尺寸較小，炮孔利用率低，工作效率低。g取偏高時，不僅浪費炸藥，而且會崩壞圍巖，破壞圍巖的穩定性，巖碴拋散遠，爆堆不集中，影響清碴效率，甚至會破壞支護和設備。因此對g值大小應認真把握，經幾次試炮后，選取合理單耗。掘進炸藥單耗，可參考表4—2。
表4—2 掘進爆破炸藥單耗(kg／m3)
有了g值，便可計算一個掘進循環所需的炸藥量Q。
Q＝g·S·L·η (kg)
式中：S——掘進斷面積，m2；
L——平均炮孔深度，m；
η——炮孔利用率，一般為0．8～0．95。
4．炮孔數量N
炮孔數量取決于掘進斷面積、巖石性質、炸藥性能以及炮孔直徑。炮孔數N可用下式計算：
N＝gS/r·η
式中：g——炸藥單耗，kg／m3；
S——掘進斷面積，m2；
r——每米長度炸藥量，kg／m；
η——炮孔裝藥系數(裝藥長度／炮孔長度)。
當N偏小時，將造成大塊增加、巷道周壁不平整，甚至會出現炸不開的情況。相反，當N偏大，孔數過多，將使鑿巖工作量增加。因此應據實際情況，選取合理孔數。
(三)巷道掘進中爆破作業的安全要求
1．用爆破法貫通巷道，應有準確的測量圖，每班都要在圖上填明進度。兩工作面相距15m時，地質測量人員應事先下達通知，此后只準從一個工作面向前掘進，并應在雙方通向工作面的安全地點派出警戒。雙方工作面的人員全部撤至安全地點后，才準起爆。
2．間距小于20m的兩條平行巷道中的一條巷道工作面需放炮時，相鄰工作面的人員必須撤至安全地點。
3．獨頭巷道掘進工作面爆破時，必須保持工作面與新鮮風流巷道的暢通。爆破后，人員進入工作面之前，必須用水噴灑爆堆，并進行充分通風。
4．在有煤塵或瓦斯的環境中掘進巷道，裝藥起爆前和爆破后，必須檢查距爆破地點20m以內風流中沼氣濃度，當沼氣濃度達到或超過1％時，禁止裝藥爆破。在此環境中爆破，必須使用煤礦安全炸藥，并禁止用火雷管起爆。使用毫秒電雷管時，總延期時間不得超過130ms，且不能跳段使用。禁止使用秒或半秒延期雷管。
5，煤礦井下爆破必須用防爆式起爆器，除豎井爆破外，一律不準用動力電源作起爆電源。
6．煤礦井下爆破，炮眼裝藥量和填塞質量必須符合下列規定：炮眼深度不得小于0．65m；在巖層內爆破，當炮眼深度在0．9m以下時，裝藥長度不得超過炮眼深度的1／2，炮眼深度大于0．9m時，裝藥長度不得超過炮眼深度的2／3，剩余部分都應用填塞物填滿；在煤層里爆破，填塞長度至少應為炮眼深度的1／2。
在鉀礦、石油和石蠟礦中爆破，也與煤礦一樣，存在著有爆炸危險的氣體，要預防爆破作業引起的瓦斯、氫氣、油蒸汽爆炸。
二、地下礦小臺階炮孔爆破
它與井巷掘進相比有以下特點：有兩個以上自由面；爆破面積和爆破量較大。對爆破的要求是：爆破作業安全；每米炮眼的崩礦量大；大塊少，二次破碎量小，材料消耗少。
(一)炮眼排列
炮眼方向有兩種：即向上眼和水平眼，見圖4—11，炮眼排列有平行排列，其布眼方式是方形或矩形布置；另一種為交錯排列，布眼方式為梅花形。后一種排列，在實際中應用較廣泛，其爆炸能量在巖石中分布較均勻，爆后塊度也較均勻。
圖4—11 炮眼方向
(二)爆破參數
孔徑Φ：一般取Φ＝38～42mm；孔深L，它與礦體和圍巖性質及礦體厚度有關，地下落礦常取L＝1．5～2．5m，也有的達L＝3～4m。
最小抵抗線ω和孔距a：當ω與a取大值時，會使大塊率增加，取小值時，又會出現過粉碎，不僅增加打眼工作量，而且給易氧化、粘結、自燃的礦石及裝運工作帶來困難。一般為：
ω＝(25～30)Φ d＝(1．0～1．5)ω
炸藥單耗g：炸藥單耗與巖石性質、炸藥性能、炮孔直徑、采幅寬度等因素有關，一般說，采幅愈窄，眼深愈大，則炸藥單耗大。井下崩礦爆破炸藥單耗可參考如下數據：
巖石堅固系數f <8 8～10 10～15
炸藥單耗(kg／m3) 0．26～1．0 1．0～1．6 1．6～2．6
一次爆破總藥量Q按體積公式計算：
Q＝g·ABL (kg)
式中：L——平均炮眼深度，m；
g——炸藥單耗，kg／m3；
A——采幅寬度，m；
B——一次崩礦總長度，m。
(三)淺孔崩礦的安全要求
為了保證爆破作業的安全進行，必須按爆破安全規程有關事項操作：
1．裝藥前應全面檢查頂板和暴露的礦體，如有浮石需及時處理。
2．爆破工作面附近的各人行通道，爆破時應設立標志和警戒，如爆破藥量大，應按空氣沖擊波安全距離警戒。
3．嚴格執行爆破說明書的鑿巖、裝藥、填塞、起爆順序等規定，爆破網路要預先檢查。對電起爆法在起爆網路通過的地點，應測量雜散電流。如雜散電流大于爆破安全規定時，必須采取措施。
4．在有嚴重沖擊地壓的煤層中爆破時，人員必須撤離到100m以外，爆破后進入工作面的時間不得小于30min，以免冒頂片幫造成事故。
5．在高溫或具有自燃性的礦床爆破時，必須采取措施防止早爆。對于電雷管當溫度高達80℃以上時，橋絲可能脫落。
三、露天小臺階炮孔爆破
對于爆破厚度在5m以內的地基平整爆破，公路、鐵路、水利建設等露天爆破，淺孔小臺階爆破常廣泛應用。
(一)炮孔排列
一般有單排和多排兩類，其布眼形式，對于多排爆破，炮眼可布成平行眼和交錯眼，與地下小臺階爆破的布眼形式相似。其炮眼參數見圖4—12和小臺階炮眼見圖4—13。
圖4—12 露天小臺階炮眼爆破
H—臺階高度；L—眼深；h—超深；l1—裝藥長度；l2—堵塞長度；W底—底盤抵抗線
圖4—13 小臺階炮眼圖
1—垂直炮眼；2—斜炮眼
(二)爆破參數
1．孔徑Φ和孔深L
一般為Φ≤50mm，L≤5m。
2．底盤抵抗線 W底
W底＝(0．4～1．0)H
式中：H——臺階高度，m。
當硬巖時，H較大，取小值，否則反之。
3．孔超深h
h＝(0．1～0．15)H
4．孔距a
d＝(1．0～2．0)W底
d＝((0．5～1．0)L
5．單耗g
與巖石性質、炸藥特性有關，對于2號巖石炸藥，g＝0．2～0．6kg／m3
孔裝藥量Q孔
Q孔＝g·L·d·ω，對于多排，Q孔＝g·L·a·b
式中：ω——最小抵抗線，m；
b——排距，m；
其余符號同上。
四、炮眼爆破施工
1．裝藥前的準備工作
檢查炮孔，包括孔位、孔深等都要進行觀察、驗收；孔內有無塌孔、積水、堵塞等，若有問題都應進行處理。
2．裝藥與堵塞
按預先設計雷管的段數、孔裝藥量、裝藥結構、起爆藥包位置、堵塞長度等進行裝藥堵塞。裝藥過程中應認真細致，保證裝藥和堵塞質量，保護電雷管腳線或導爆管等不受破壞。
3．聯線、警戒、起爆
按設計進行聯線，確保聯線質量。在爆區四周的主要道口設置警戒。起爆前所有人員撤至安全線外，在爆破安全半徑外設置視覺信號——紅旗，警戒時，設置聽覺信號——警報或鑼聲或口哨聲等。起爆時應設置預備信號、起爆信號和解除信號。起爆信號應由爆破負責人發布，必須在所有人員撤至安全半徑外方可發布起爆信號；起爆后，經一定時間，確認爆區無危險情況時，由爆破負責人發出解除信號。發布解除信號后，人員方可進入爆區。
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