鉆眼爆破法是我國(guó)煤礦井巷掘進(jìn)的主要破巖方 法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年我國(guó)煤礦井下每年的巖巷掘進(jìn)高達(dá)數(shù)萬(wàn)米，其中90%以上是用鉆眼爆 破法完成的。鉆眼爆破法以其施工機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便靈活、操作容易、維修方便、耗能少 、效率高，而非常適宜于煤礦井下鑿巖爆破作業(yè)。新型的爆破器材、先進(jìn)的爆破技術(shù)不斷在 煤 礦爆破中的應(yīng)用，給鉆眼爆破法注入了新的活力，使其在煤礦建設(shè)和煤礦生產(chǎn)中的作用更加 突出。本文就爆破器材、爆破技術(shù)、爆破理論和爆破安全 等方面，闡述我國(guó)地下工程爆破的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展前景。 　　1　目前的現(xiàn)狀 　　11　礦用爆破器材 　　我國(guó)共有爆破器材生產(chǎn)廠家400多家。其中隸屬原煤炭部的就有50多家，90年代中期年工 業(yè)炸藥產(chǎn)量25萬(wàn)多噸，占全國(guó)的20%，雷管產(chǎn)量5億多發(fā)，占全國(guó)的25%。50年代初期，一批 煤炭系統(tǒng)的爆破器材廠開始建設(shè)并投入運(yùn)行，主要生產(chǎn)一些工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的銨梯炸藥 和普通雷管。60年代生產(chǎn)出了漿狀炸藥，以后又陸續(xù)生產(chǎn)露天巖石炸藥、煤礦安全炸藥、高 威力銨梯炸藥和抗水巖石炸藥及段發(fā)雷管。60年代末，由于梯恩梯供應(yīng)緊張，開始開發(fā)無(wú)梯 露天炸藥，象銨油炸藥、銨瀝蠟炸藥、銨松蠟炸藥和銨黑炸藥及毫秒雷管等。70年代我國(guó)開 始引進(jìn)研制乳化炸藥和水膠炸藥等含水炸藥，因不含梯恩梯，爆破炮煙濃度低，生產(chǎn)使用安 全，抗水性能好而迅速發(fā)展。目前，我國(guó)煤礦系統(tǒng)的爆破器材廠家不但能生產(chǎn)出品種繁多的 普通民用爆破器材，而且能完全滿足礦用爆破器材的需要。包括較先進(jìn)的巖石和煤礦系列水 膠炸藥、乳化炸藥、小直徑漿狀炸藥、煤礦毫秒雷管、低密度光爆炸藥、煤礦導(dǎo)爆索、高低 威力導(dǎo)爆索、深水導(dǎo)爆索、雙向繼爆管、非電起爆系統(tǒng)、無(wú)起爆藥雷管、礦用電雷管發(fā)爆器 、電雷管性能測(cè)試儀等，這些爆破器材為煤炭工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 　　12　掘進(jìn)爆破技術(shù) 　　隨著煤炭事業(yè)的快速發(fā)展、礦用爆破器材的不斷更新和鑿巖設(shè)備大型化、高效化，地下 工程爆破技術(shù)也有了較大發(fā)展。在國(guó)內(nèi)外較早試驗(yàn)成功并采用毫秒微差爆破技術(shù)、周邊聚能 光面爆破、立井深孔爆破等技術(shù)，此外，在立并凍結(jié)段掘進(jìn)爆破、石門揭煤 爆破、鉆井井壁 破底爆破等方面也處于世界先進(jìn)水平。近年來我國(guó)還開始研究試驗(yàn)了無(wú)掏槽爆破技術(shù)，連 續(xù)微分爆破技術(shù)，巷道掘進(jìn)無(wú)拋擲爆破技術(shù)，揭煤遙控起爆技術(shù)等，有些已在生產(chǎn)中試 用并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效率，有些也已取得了階段性成果。此外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī) 爆破模擬也亦應(yīng)用于煤礦井下。 　　121　巖巷掘進(jìn)微差爆破技術(shù) 　　50年代以來，微差爆破技術(shù)在各類爆破工程中已得到了廣泛應(yīng)用，特別是在露天爆破方面取 得了較為顯著的技術(shù)效益。而對(duì)煤礦巷道掘進(jìn)的微差爆破的研究與試驗(yàn)卻較少，并且研究和 試驗(yàn)僅停留在 理論上的探討與研究，還不能指導(dǎo)實(shí)踐。所以，目前我國(guó)的生產(chǎn)部門在巷道掘進(jìn)中仍多采用 25ms的延遲間隔時(shí)間。經(jīng)理論分析和模型試驗(yàn)研究表明，已不能滿足巖石充分破碎的需要, 而 較為合理的延遲間隔時(shí)間應(yīng)該是使得前段裝藥爆后巖石破碎運(yùn)動(dòng)，新自由面完全形成。因此 如 能以合理的微差間隔時(shí)間爆破，便可以利用先期炸藥爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)、自由面以及巖塊間 的相互碰撞，達(dá)到改善破巖效果、降低炸藥單耗和控制破堆較為集中的目的。為此，淮南工 業(yè)學(xué)院進(jìn)行大量的理論上研究、實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)和工業(yè)性試驗(yàn)得到：巖巷砂巖掘進(jìn)2m淺孔爆 破的合理延遲間隔時(shí)間為40～70ms，在山東、河南、安徽等礦實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明可以縮短循 環(huán)裝巖時(shí)間，改善了爆破塊度，減少了爆破拋擲，提高爆眼利用率，降低炸藥消耗量。 　　122　立井深孔光面爆破技術(shù) 　　大型鉆鑿機(jī)械的出現(xiàn)及抗水型巖石水膠炸藥、乳化炸藥的應(yīng)用，克服了普通銨梯炸藥的管道 效應(yīng)和通水失效問題，使深孔和中深孔爆破技術(shù)得以快速發(fā)展。原煤炭部曾在“六五”和“ 七五”兩次組織了煤炭高校和眾多科研生產(chǎn)部門進(jìn)行立井4m深孔光面爆破技術(shù)攻關(guān)研究，通 過理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)測(cè)試，提出了高效率的兩階槽眼同深直眼掏槽和分段直 眼掏槽方法；成功地試用了炮孔上、中、下部預(yù)留空氣緩沖層的裝藥結(jié)構(gòu)；克服了炮孔上部 欠挖問題和改善了爆破塊度；同時(shí)采用較為先進(jìn)的電磁雷管起爆系統(tǒng)和非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng) ，提高了爆破作業(yè)安全性和縮短了爆破作業(yè)時(shí)間，炮眼利用率超過90％，抓巖生 產(chǎn)率提高了20％以上。 　　123　定向斷裂爆破技術(shù) 　　巖巷掘進(jìn)施工采用傳統(tǒng)的鉆爆法時(shí)，周邊眼布置密集，為淺孔多循環(huán)作業(yè)方式，即使采用普 通的光爆成形技術(shù)，因施工中難以嚴(yán)格按光爆要求施工，致使巷道普遍成形效果差，圍巖破 壞嚴(yán)重，最終影響掘進(jìn)的循環(huán)進(jìn)尺及成本。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）研究的“巖巷定向斷 裂爆破新技術(shù)”取得了較好的效果。其機(jī)理是采用聚能藥卷控制爆炸能量的釋放方向，使之 沿著巷道輪廓線方向優(yōu)先釋放，形成引導(dǎo)裂紋，并提供應(yīng)力場(chǎng)使之具有足夠的應(yīng)變能來維持 裂紋以理想的速率傳播而不至于分叉；在非切縫方向，由于稀疏波作用及對(duì)爆生氣體的緩沖 作用，從而抑制了其它方向的裂紋擴(kuò)展。另外，爆生氣體優(yōu)先沿著巷道輪廓方向驅(qū)動(dòng)裂縫， 使其加速擴(kuò)展直至形成理想的斷裂面。試驗(yàn)表明定向斷裂爆破改變了炮孔周圍的應(yīng)力分布與 發(fā)展的對(duì)稱性，沿定向斷裂方向應(yīng)力遠(yuǎn)大于其它方向，這是能源集中作用產(chǎn)生定向斷裂的重 要原因。因此，切縫藥卷爆破巧妙利用了炸藥的動(dòng)作用和靜作用，不同于一味地降低炸藥 爆破的動(dòng)壓而降低爆轟壓力對(duì)孔壁作用的普通光面爆破，在爆炸能量的利用上更趨合理和 充 分，切縫藥卷爆破試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用已充分證實(shí)了其有效性，且施工工藝簡(jiǎn)單，易于推廣 應(yīng)用。 　　13　煤礦爆破理論 　　近年來，煤炭系統(tǒng)的高等院校和科研單位結(jié)合煤炭生產(chǎn)的需要，深入測(cè)試研究了若干煤礦井 下爆破的機(jī)理和參數(shù)，如光面爆破成縫機(jī)理和光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)；合理微差時(shí)間、深孔直眼 掏槽爆破和分段直眼掏槽爆破機(jī)理與參數(shù)設(shè)計(jì)；爆破沖擊波在井巷中的傳播規(guī)律與安全防護(hù) 機(jī)理 與措施，礦用炸藥、雷管安全爆炸機(jī)理；由爆破引燃引爆瓦斯機(jī)理和防護(hù)措施；煤礦安全爆 破條件與危害因素；井巷掘進(jìn)爆破參數(shù)專家系統(tǒng)研制與開發(fā)，巖石的爆破分級(jí)等。這些研究 大都取得了較為理想的效果，且已被公認(rèn)，有的已應(yīng)用于生產(chǎn)，有的因儀器測(cè)試條件的限制 ，雖深入度還不夠，但也處在此方面國(guó)內(nèi)外科研的前沿。眾多的科學(xué)研究成果，從本質(zhì)上認(rèn) 識(shí)和揭露了許多煤礦爆破的實(shí)際問題，從而對(duì)應(yīng)用和發(fā)展煤礦井下爆破技術(shù)，使我國(guó)地下 工程爆破器材迅速發(fā)展，起到了理論指導(dǎo)的作用。 　　2　急待提高的方面 　　由于工程 爆破的研究和實(shí)踐存在條件和對(duì)象的多樣化、復(fù)雜化，其理論研究與實(shí)際應(yīng)用尚有較大的差 距，加強(qiáng)理論與工程實(shí)際相結(jié)合仍是國(guó)內(nèi)爆破界的當(dāng)務(wù)之急，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，克服經(jīng)驗(yàn)主 義，首先加強(qiáng)爆破基礎(chǔ)理論的研究，探索和解決與實(shí)踐有關(guān)的爆破作用機(jī)理問題。此外，就 全國(guó)普遍情況來講，從事和煤礦爆破有關(guān)的人員眾多，長(zhǎng)期以來除因炸藥雷管的生產(chǎn)供應(yīng)還 由有關(guān)部分管理外，在爆破工藝的好壞與爆破器材的應(yīng)用，新理論新器材新技術(shù)的研究推廣等方面都缺乏統(tǒng)一的強(qiáng)有力的組織領(lǐng)導(dǎo)和管理。同其它煤礦先進(jìn)的技術(shù)領(lǐng)域相比，煤礦井下 爆破還比較落后，仍有不少礦井仍然全部采用已有30多年歷史的紙包巖石或煤礦硝銨炸藥， 施工機(jī)械化配套使用率不高，大型鉆鑿設(shè)備應(yīng)用較少，限制了中深孔和深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用 和發(fā)展。特別是瞎炮現(xiàn)象仍相當(dāng)普遍，由瞎炮引發(fā)的爆炸事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響煤礦安全 生產(chǎn)。另外還有相當(dāng)數(shù)量礦井爆破效率低，成型質(zhì)量欠佳，超欠挖量大等。尤其是近幾年來 〖JP2〗受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，只求進(jìn)尺不求質(zhì)量現(xiàn)象比較突出，再加上管理上的不足，違章 作業(yè)常有，造成煤礦井下爆破事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，因爆破引發(fā)造成的人員傷亡、 瓦斯爆炸、透水淹井、煤巖突出和冒頂塌邦等事故，常占煤礦事故總起數(shù)和傷亡總 人數(shù)的20％～30％，因此應(yīng)引起特別注意。 　　3　未來的發(fā)展 　　作為煤礦井下破巖的基本方法，鉆眼爆破在安全和高效兩個(gè)主要方面與高速發(fā)展起來的現(xiàn)代 化機(jī)械破巖技術(shù)相比已面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，由于采用各種刀具切割、滾壓、研磨等破巖手段易于 控制、安全可靠、且能連續(xù)有效地作業(yè)，因此目前在煤礦采掘中大有取代爆破法而成為采掘 較為松散煤巖的主要方法。雖然在堅(jiān)硬巖石中機(jī)械破巖尚有難度，但鉆爆破巖法不能停滯， 必需大力提高爆破的安全性和有效性，不斷創(chuàng)新，不斷進(jìn)取。 　　從爆破能量的利用上來看，提高爆破安全和提高爆破效率實(shí)質(zhì)上是一個(gè)問題的兩個(gè)方面，爆 破的有效性和爆破危害性都是爆破威力造成的。綜合分析各種爆破事故，除了因爆破器材性 能不良或管理不善發(fā)生的意外爆破事故外，大部分都是因爆破技術(shù)不佳，操作使用不當(dāng)造成 的。因此如何改善爆破器材性能和爆破技術(shù)工藝、提高爆破效率和爆破安全則是我們目前最 根本的任務(wù)。為達(dá)到此目的，根據(jù)多年的調(diào)查研究考證后，我們認(rèn)為，今后應(yīng)努力做好以下 幾方面工作。 　　31　開發(fā)研制新型起爆材料 　　用量最大的銨梯炸藥，雖已為煤礦生產(chǎn)的發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)，但由于其有不少缺點(diǎn)，如 梯恩梯粉末有毒、生產(chǎn)廠流出的水污染環(huán)境、銨梯易吸潮結(jié)塊、易產(chǎn)生爆炸不完全及管道效 應(yīng)等，嚴(yán)重地威脅了煤礦的安全生產(chǎn)，因此更新?lián)Q代勢(shì)在必行。目前和今后一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)提 倡應(yīng)用防水性能好、爆炸威力高的水膠炸藥，并著力降低其生產(chǎn)成本，立井應(yīng)倡議推廣應(yīng)用 電磁雷管起爆系統(tǒng)。此外較為重要的是完善乳化炸藥的性能、提高其穩(wěn)定性，開發(fā)新型高效 安全的爆破器材。近期的發(fā)展方向是，煤礦井下炸藥以價(jià)廉的乳化炸藥為主，輔以水膠炸藥 ，少量銨梯炸藥；雷管以毫秒為主，研制防爆型的非電起爆系統(tǒng)，完全實(shí)現(xiàn)在煤礦井下特殊 條件下的安全爆破。 　　32　實(shí)現(xiàn)鉆眼機(jī)械化 　　實(shí)現(xiàn)鉆眼機(jī)械化是當(dāng)前的重要任務(wù)之一。立井大型傘形鉆架和重型軌道鑿巖機(jī)的配套使用為 立井深孔光