[00990081]煤矿岩石井巷安全高效精细化爆破技术及装备

全国煤矿年掘进岩石井巷约3000公里，工程量巨大。90%以上的岩石井巷采用钻爆法施工,针对施工中存在“周边成型差、炮孔利用率低、围岩损伤严重”等关键难题，依托国家级科技项目,研究了如何合理利用炸药能量和有效控制爆生裂纹扩展等问题，发明了井巷掘进爆破新技术，开发了井巷爆破掘进智能设计系统，发明了液压凿岩控制的钻装锚一体机，实现了“精准、高效、安全”的精细化控制爆破，保障了煤矿井巷安全快速掘进。主要发明点如下： (1)发明了周边定向断裂控制爆破技术。发明了巷道轮廓专业药卷，确定了切缝药卷结构参数；研制了一种可伸缩的定位装填切缝药卷工具，保证了切缝方向的精准定位，实现了对爆生裂纹扩展的精准控制。该成果增大了井巷轮廊炮孔间距50%,减少了1/4-1/3轮廓炮孔数量；井巷周边半眼痕率由30%提高到80%以上，降低了超挖，保障了井巷成型质量。 (2)发明了岩石井巷分阶分段掏槽爆破技术。发明了硬岩巷道超深大直径空孔直眼掏槽爆破技术，充分利用了大直径空孔的空间补偿与自由面作用，提高了煤矿硬岩巷道深孔掏槽效率，炮孔利用率由80%提高到95%；发明了西部白垩系软岩大直径冻结井筒深孔掏槽爆破方法，优化了立井“孔内分段”深孔掏槽爆破参数，炮孔利用率由80%提高到90%以上，实现了爆破能量的高效利用。 (3)发明了预裂爆破减振技术。发明了立井周边切缝药包梯度预裂爆破技术，设计了立井周边炮孔孔内及孔间的“分阶分段”装药结构，削弱了爆破振动对围岩和井壁的破坏效应；发明了掏槽预裂爆破减振技术，有效控制了浅埋隧道爆破振动效应，解决了邻近建(构)筑物隧道爆破振动危害控制等技术难题。 (4)研发了井巷爆破智能设计和爆破质量信息管理系统。开发出井巷爆破智能设计系统，将人工智能技术与爆破专家知识相结合，实现了爆破参数优化；开发了井巷爆破质量信息管理系统，解决了井巷爆破质量有效控制技术难题。提升了井巷施工智能化水平，保障了井巷安全高效施工。 (5)发明了液压凿岩控制的钻装锚一体机。发明了按功率控制的液压凿岩技术，实现了由有极分立控制向无极连续集中控制过渡，解决了施工过程中卡钎、卡钻头等技术难题：研制了自移式钻装锚一体机，首次实现了岩巷钻孔、排矸、支护及运输综合机械化施工，提升了岩巷施工机械化水平。 研究成果获授权国家发明专利20项，实用新型专利2项，软件著作权3项。获省部级科技一等奖3项。出版专著2部，发表SCI、EI收录学术论文58篇。培养博士生12人，硕士生36人。该项目成果在全国三十多个矿区井巷工程得到广泛应用，岩巷掘进速度提高了1-3倍，煤矿建设工期由原来8-10年缩短到3-5年。近三年，据对8个应用单位调查，累计增加销售收入11.15亿元，新增利润3.42亿元。研究成果保障了我国煤矿建井能力处于世界领先水平。