第六章 深孔爆破

钻孔孔径有不同的台阶高度适用范围。
台阶高度过小，爆落方量少，钻孔成本 高；台阶高度过大，不仅钻孔困难，而且爆 破后堆积过高，对挖掘机安全作业不利。台 阶的坡面角最好在60°～75°之间。
若岩石坚硬，采取单排爆破或多排分段起爆时，坡
面角可大一些。如果岩石松软，多炮孔同时起爆，
坡面角宜缓一些，坡面角太大（α＞75• ）或上部 °
线，底盘抵抗线是影响深孔爆破效果的重要参数。
过大的底盘抵抗线，会造成残留根底多、大块 率高、冲击作用大；过小则不仅浪费炸药，增大钻 孔工作量，而且岩块易抛散和产生飞石、震动、噪 声等有害效应。 底盘抵抗线同炸药威力、岩石可爆性、岩石破
碎要求、钻孔直径和台阶高度以及坡面角等因素有
关。
这些因素及其相互影响程度的复杂性， 很难用一个数学公式表示，需依据具体条件，
作用是克服底盘岩石的夹制作用，使爆破后不留根
底。超钻过大将造成钻孔和炸药的浪费，破坏下一
个台阶顶板，给下次钻孔造成困难，增大地震波的
强度；超钻不足将产生根底或抬高底板的标高，而
且影响装运工作。
超钻与岩石的坚硬程度、炮孔直径、底盘抵
抗线有关。超钻值可按h＝（0.15～0.35）W1
确定。岩石松软、层理发达时取小值，岩石
平方增加，孔径越大，装药越方便，越不易发生堵
孔现象。而对爆破效果来讲，无疑孔径小，炸药在
岩体中分布更均匀，效果更好。所以在强风化或中
风化的岩石以及覆盖层剥离时可采用大钻头（钻头 直径100～165mm），而在中硬和坚硬岩石中钻孔以
小钻头（钻头直径75～100mm）为宜。
二、台阶高度的确定 台阶高度是深孔爆破的重要技术参数之
第一节 深孔爆破基本概念
所谓深孔通常是指孔径大于75mm、深度在5m以
上并采用深孔钻机钻成的炮孔。深孔爆破是指在事
先修好的台阶(梯段)上进行钻孔作业，并在钻好的
深孔中装入延长药包进行爆破。深孔爆破破碎质量 好，破碎块度符合工程要求，基本上无不合规格的 大块，无根底，爆堆集中且具有一定的松散度，满 足铲装设备装载的要求。
（6-4）
式中 q——单位耗药量，kg/m3； a——孔距，m； H——台阶高度，m。
多排孔爆破时，从第二排起，各排孔的装药量 可按下式计算：
Q KqabH
（6-5）
式中K——为考虑受前面各排孔的岩碴阻力
作用的装药量增加系数，一般取1.1～1.2。
第三节 深孔爆破施工工艺
一 、台阶布臵
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 台阶布臵形式与露天矿开采有所不同。
同时提高延米爆破量，降低炸药单耗，并在改
善破碎质量的前提下，使钻孔、装载、运输和破碎
等后续工序发挥高效率，并使工程的综合成本达到
最低。深孔爆破的炸药比较均匀地分散在岩体中，
用药量比较容易控制，与其它爆破方法相比，深孔
爆破的优越性主要表现在石方的机械化施工和安全
性两个方面。
深孔爆破除了本身机械化程度较高，解决了 其它爆破技术主要依靠人工或机械化程度不 高的缺陷外，还能提供适合于机械挖运的破 碎岩堆的块度、大小、形状，及满足挖运进 度要求的一次爆落方量；
一定的困难。在实际工程中，垂直钻孔的应用较倾
斜钻孔要广泛得多。
施 工 人 员 正 在 进 行 钻 孔
表6-1 垂直钻孔与倾斜钻孔比较
钻孔形式 优点 缺点 1.爆破后大块率比较高， 常留有根底 2.台阶顶部经常发生裂 缝，台阶面稳固性比 较差
1.适用于各种地质条件的钻孔爆破 垂直钻孔 2.钻垂直深孔的操作技术比倾斜孔简单 3.钻孔速度比较快
1.抵抗线比较小且均匀，爆破破碎的岩 石不易产生大块和残根 2.易于控制爆堆的高度和宽度，有利于 提高采装效率 倾斜钻孔 3.易于保持台阶坡面角和坡面的平整， 减少凸悬部分和裂缝 4.钻孔设备与台阶坡顶线之间的距离较 大，人员与设备比较安全
1.钻凿倾斜深孔的技术 操作比较复杂 2.钻孔长度比垂直钻孔 长 3.装药过程中容易发生 堵孔
然而，随着岩石爆破机理的不断研究和
实践经验不断丰富，宽孔距爆破技术发展迅
速，即在孔网面积不变的情况下，适当减小
底盘抵抗线或排距而增大孔距，可以改善爆
破效果。在国内，炮孔密集系数值已增大到
4～6或更大；在国外，炮孔密集系数甚至提
高到8以上。
五、超钻(subdrilling)
超钻h是指钻孔超出台阶高度的那一段孔深。其
的位臵，如图6-1（a）所示。
台阶要素
a
b B
Ll
H
L
h
L2
W
W1
h
L2
a
垂直钻孔
倾斜钻孔
图6-1 台阶要素及钻孔形式示意图
1-堵塞；2-炸药
图中H为台阶高度（m），W1为前排钻孔底盘抵抗
线（m），h为超深（或超钻）深度（m），L为钻孔
深度（m），l1为堵塞长度（m），l2为装药长度 （m），α为台阶坡面角（度），b为排距（m），c 为台阶上部边线至前排孔口的距离（m），a为钻孔 间距（m），为达到良好的爆破效果，必须正确确
定台阶要素的各项参数。
二、钻孔形式 钻孔一般分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种形式,如 图6-1所示。垂直钻孔和倾斜钻孔的优缺点比较如表 6-1所示。从表中可以看出，倾斜钻孔在爆破效果方 面较垂直钻孔有较多的优点，但在钻凿过程中的操 作比较复杂，在相同台阶高度情况下倾斜钻孔比垂 直钻孔要长，而且装药时易堵孔，给装药工作带来
1.25 1.50
1.25
1.50 1.75
1.50
1.75 2.00
确定超钻时，还可以参考表6-2进行选取，
但表中所列数值适用于钻孔直径为150mm的情
形。如果钻孔直径不是150mm，则将表中的数 值乘以d/150即可。 进行多排孔爆破时，第二排以后的超钻 值还需加大0.3～0.5m。
六、单孔装药量 在深孔爆破中，单位耗药量q值一般根据 岩石的坚固性、炸药种类、施工技术和自由 面数量等因素综合确定。在两个自由面的边 界条件下同时爆破，深孔装药时单位耗药量 可按6-3表选取。
坚硬时则取大值。也有按孔径的8～12倍来确
定超钻值的。倾斜钻孔的超钻h＝（0.3～0.5）
W。
表6-2 超钻h值（m）
岩石f值台阶高 度H（m） 7 10
1～3
0.60 0.70
3～6
0.70 0.85
6～8
0.85 1.00
10～20
1.00 1.25
15
20 25
0.85
1.00 1.25
1.00
表 6-3 单位耗药量q值表 f q(kg/m3) 0.8～2 0.40 3～4 0.43 5 0.46 6 0.50 8 0.53 10 0.56 12 0.60 14 0.64 16 0.67 20 0.70
注：表中数据以2号岩石铵梯炸药为准。
单排孔爆破（或第一排炮孔）每孔装药量按下式计算：
Q qaW H 1
一，其选取合理与否，直接影响到爆破的效
果和碎石装运效率以及挖掘机械的安全。
因此，确定台阶高度必须满足下列要求：
1．给机械设备（挖掘机、自卸车等）创造高效
率的工作条件；
2．保证辅助工作量最小；
3．能否达到最好的技术经济指标；
4．满足安全工作的要求。
从国内外资料看，普遍认为台阶高度不 宜过高。在采矿部门取10～15m为宜；• 铁路 在 施工中，根据施工特点和采用钻机及挖掘机 械的技术水平，一般取8～12m较为合适。台 阶高度还与钻孔孔径有着密切的联系，不同
岩石坚硬，爆破后容易出现大块；坡面角太小或下 部岩石坚硬，易留根坎。 目前，随着钻机等施工机械的发展，国内外已 有向高台阶发展的趋势。
三、底盘抵抗线的确定 底盘抵抗线是指由第一排装药孔中心到台阶坡 脚的最短距离。 在露天深孔爆破中，为避免残留根底和克服底
盘的最大阻力，一般采用底盘抵抗线代替最小抵抗
一、钻孔孔径的选择 在钻孔机械确定后，一般钻孔孔径的选择余地 不大。如目前使用较多的进口液压钻，采用Φ38的 钻杆，使用的钻头直径为3英寸（76mm）和3.5英寸 （89mm）两种，但对Φ38的钻杆，用3英寸的钻头凿 进能发挥钻机的最大效率。
从爆破经济效果和装药施工来说，无疑钻头直 径越大越好，每米孔爆破方量按钻孔直径增加值的
度小，台阶高度愈小时，可取较小m值，反之
可取较大m值）。 L——钻孔深度，m。
3、按台阶高度确定： 岩石坚硬，系数取小值，反之，系数取大值。
W1 (0.6 ~ 0.9) H
4、按钻孔直径确定： W1 kd
k——日本取k=40,国内铁路上建议取k=32～38;
d——孔径，mm。
四、孔距与排距 孔距a是指同排的相邻两个炮孔中心线间的距离；
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 ）。
预裂孔 （台阶坡面） 轨道
图6-3
纵向台阶法
台阶面走向
A
Ⅰ
台阶面
Ⅱ
台 阶 式 边 坡
地 面 线
Ⅲ
A
A
A
பைடு நூலகம்
图6-4 傍山高边坡路堑横向台阶分层布孔 （Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为施工顺序）
一字形； 方格形；
炮孔平面布置
a
b
c
d
a单排布孔 b矩形布孔 c交错布孔 d方形布孔
第二节 设计计算
为了达到良好的深孔爆破效果，必须合理确定 台阶高度、网孔参数、装药结构、装填长度、起爆 方法、起爆顺序和炸药的单位消耗量等参数。在以 上参数设计合理的情况下，可以达到技术经济的合 理性，从而达到高效、经济的目的。
W1 d 7.85 L m q H
式中：d——炮孔直径，dm； Δ——装药密度，kg/dm3； τ——装药长度系数， 当H＜10m时，τ＝0.6；当H＝10～15m时， τ＝0.5；H=15～20m时，τ＝0.4；H>20m时， τ＝0.35；
q——单位耗药量，kg/m3； m——炮孔密集系数，一般m＝0.8～1.2 （当岩石坚固系数f高，要求爆下的块
三、布孔方式
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。
图6-2
深孔布置图
三角形； 梅花形
在安全性方面，深孔爆破属露天开挖，装药 部位与所爆岩体的位臵关系很容易搞清楚和 取得数据，加上每次爆破量比硐室爆破要小， 爆破时振动强度、飞石距离、空气冲击波强
度和破坏范围小且容易控制。
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
根据台阶坡面走向与线路走向之间的关系，可以把
深孔爆破的台阶布臵方法分为以下两种。
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臵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
排距b是指多排孔爆破时，相邻两排炮孔间的距离。
两者确定的合理与否，均对爆破效果产生重要的影
响。炮孔密集系数m是指炮孔间距a与抵抗线W的比值，
即m=a/W。当W1和b确定后，则a=mW1或a=mb。
根据一些难爆岩体的爆破经验，保证最优爆破 效果的孔网面积（a×b）是孔径断面积（π·d2/4） 的函数，两者之间比值是一个常数，其值为1300～ 1350。 在露天台阶深孔爆破中，炮孔密集系数m是一 个很重要的参数。一般取m＝0.8～1.4。
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。
通过工程类比计算，在实践中不断调整底盘
抵抗线，以便达到最佳的爆破效果。
1．根据钻孔作业安全条件确定
W1 Hctg c
H——台阶高度，m；
（6-1）
式中 W1——底盘抵抗线，m;
α——台阶坡面角，一般为60°～75°； c——从深孔中心到坡顶边线的安全距离， c≥2.5～3m。
2、按照体积法（即药包重量与爆落岩石成 正比）反推计算