3.4　爆破地面

大多数地下岩石是借助于丁字镐、铁铲和铁凿（图版5A）手工攻克的。许多矿体很浅而且位于地下水位的水平面以上，所以岩石会受到风化并开裂，手工工具会在上面留下一些痕迹。随着时间的推移，这些工具的形式并无多大改变，只是引进后的丁字镐的材质已经由硬化钢取代了铸铁，铲也由木板变成了铁板。

在地面太硬以至于无法钻孔，从而使得采用爆破法成本过高的场合，就要实施火力法采掘。这种方法在18世纪下半叶的萨克森、匈牙利和哈茨山得到了应用。在这一过程中，用交叉排列的方式把短条薪柴一层一层堆成近似垂直的形式，以便出现4个自由垂直面（图33），然后放火焚烧。火焰作用在矿石表面会使其产生破裂，当冷却后可用一把丁字镐或撬杆很容易地将它打碎。在岩石仍然炽热的时候将冷水浇在上面，可以加速其破裂。在哈茨山的戈斯拉尔，火是在星期六晚上点燃并一直燃烧至星期一早晨。星期一一大早就把水浇在岩石上，使其在矿工们开始新一周的工作之前就冷却、碎裂。

图33　用火爆裂岩石。

在这个时期普遍使用的是粒状的普通黑色火药，因为烈性炸药直到本书写作考察这一时期的最后阶段才问世。当时的做法是用手工钻出一些深3—4英尺、直径1—3英寸的洞，把一些疏松的火药倒入或塞入洞的底部，然后插入一根细铜棒或铜针，洞的剩余部分则用塑性黏土塞满并敲实，然后抽出铜针。用火药将麦秆——最好是小麦秆——填满，插入洞内，使得有一串火药直通洞的底部。将一张火硝纸或一根慢燃导火线固定在外端，并用矿灯点火。

这一切都是十分辛苦的工作，人们也曾做过许多尝试以减轻劳动强度。旋转钻岩机曾被试用过，但因为是手工操作，而且机器是用质量不高的钢制造的，所以没有取得成功。据说第一台机械钻岩机（1813年）的发明者是康沃尔工程师特里维西克（Richard Trevithick，1771—1833），但那是在巴特利特（Bartlett）发明的蒸汽钻岩机在塞尼山隧道得到应用从而实现了用机械钻炮眼的方法之前40年的事。后来，萨默里尔（Sommelier）阐明了一台类似的机器是如何由压缩空气驱动的——一只单动式气动钻如图34所示。在美国，福尔（Fowle）制造了一台类似的由蒸汽驱动的钻机，但作为现代钻机原型的英格索尔钻机直到1871年才制造出来。较早的一些机器，是通过旋转钻头的连续运动或由打击岩石的尖头工具所产生的间歇性冲击来钻孔的。(https://www.daowen.com)

图34　为采石作业安装的单动式气动钻。

由伊普斯威奇的特纳公司制造的洛氏钻岩机（图35）试图将这些操作结合在一起。它是一个圆筒，里面插入与手持铁凿类似的工具。该圆筒被套在另一圆筒中，并使它在钻头的两次冲击之间保持轻微而又连续的转动，钻头每分钟进行300—500次冲击。整台机器安装在一辆台车上，并由压缩空气驱动。后来，又生产了一种可由一人手持的轻便钻机。这种钻机包含一只圆筒，其中的活塞以每分钟1500次的高速度往返运动，以对插入钻孔的凿刀产生一系列冲击。在每次冲击后，该凿刀或“凿钢”就自动地转过一个小弧度，使得后续的冲击能打在新的地方。为了清洁钻孔，凿刀中心有一个管状通道，可以通过它将水或空气压入，以带走岩屑。

图35　洛氏（Low）钻岩机。

这是一台由每平方英寸70—90磅压力的压缩空气驱动的机器，它能在离压缩机1英里以外的距离工作。