預(yù)裂爆破技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：預(yù)裂爆破技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：“掏心”微差爆破；震動力；取水口結(jié)構(gòu)

中圖分類號：P632文獻標(biāo)識碼： A

一、引言

1、工程概況

山東液化天然氣項目取水口泵房工程場地西南側(cè)，工程內(nèi)容包括取水泵房、前池、濾網(wǎng)間、明渠四部分，原狀地形標(biāo)高為-1.0~2.0m（理論最低潮位高程），根據(jù)取水口區(qū)域的地形、地質(zhì)條件，設(shè)計采用強度等級為C40F350鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)直接座落在中風(fēng)化巖石上，考慮取水口基礎(chǔ)較低 -7.6 ~ -6.9 m，需完成取水口基礎(chǔ)所在位置的爆破作業(yè)，再在取水口施工場地四周采取止水措施，形成干地施工條件。

取水泵房基礎(chǔ)爆破實施同時，距離取水口區(qū)域較近的液化天氣儲罐基礎(chǔ)正在作業(yè)，其中底層筏板結(jié)構(gòu)已澆筑完成一個月，而且取水口區(qū)域距離罐區(qū)1#罐最小距離為203m，爆破裝藥時要嚴(yán)格控制齊爆藥量，確保爆破震動不會對儲罐產(chǎn)生不利影響。

二、施工方案選定

1、方案比選和確定

1.1、淺孔分層爆破和帷幕灌漿方案

基坑內(nèi)需要干地施工條件，考慮圍堰安全和穩(wěn)定采用在基坑外側(cè)拋填兩道石堤，內(nèi)外堤間拋填兩米厚粘性土進行止水，粘土芯墻完成后，再進行下部巖基帷幕灌漿施工，降低巖石裂隙間透水系數(shù)，加強基坑穩(wěn)定性。帷幕灌漿孔深度根據(jù)地質(zhì)情況確定，原則深入中風(fēng)化層2.0米，最終根據(jù)壓水試驗確定最終孔深。擬進行雙排帷幕灌漿施工?？组g距為1.2m，排間距為1.0m，插空進行布孔。

淺孔爆破進行鉆孔時，應(yīng)首先小范圍試爆，確定合適的鉆孔間距和裝藥量，然后在工作面上準(zhǔn)確布置孔位，用水準(zhǔn)儀測出每一孔位的頂面標(biāo)高，根據(jù)設(shè)計底標(biāo)高和確定的超深值，定出每一鉆孔的鉆孔深度，然后在鉆桿上做出標(biāo)記，以保證鉆孔的底端在同一標(biāo)高層上，防止因鉆孔深度不一造成的爆破后底面不平現(xiàn)象，確保開挖后的底面平整度。

1.2、深孔微差爆破和預(yù)裂爆破施工方案

爆破區(qū)根據(jù)地質(zhì)報告為弱風(fēng)化花崗巖和微風(fēng)化花崗巖。爆破地區(qū)巖體結(jié)構(gòu)較質(zhì)密，節(jié)理、裂隙發(fā)育一般。施工場地位于海水與陸域邊緣，水位受潮汛影響較大，需根據(jù)潮水的漲落進行打孔爆破。

本工程爆破深度范圍為7.0~8.5m，分為深孔爆破和預(yù)裂爆破。爆破區(qū)域地質(zhì)主要為中風(fēng)化巖，局部少量微風(fēng)化巖，爆破邊坡需要進行保護。炸藥選用2號巖石乳化炸藥，具有抗水性能強、爆炸性能和安全性能較好，密度0.95~1.3g/cm3。

采用塑料導(dǎo)爆管起爆法，毫秒微差起爆網(wǎng)路，由擊發(fā)器引爆導(dǎo)爆雷管進行起爆。預(yù)裂爆破中使用塑料導(dǎo)爆索，爆速不小于6000 m/s，適用于水下爆破施工。

導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)選擇：

根據(jù)現(xiàn)場實際情況及相關(guān)經(jīng)驗，深孔宜采用孔內(nèi)外延期相結(jié)合的方法，即孔內(nèi)采用同段高段次導(dǎo)爆管雷管，具體施工采用15段導(dǎo)爆管雷管；孔外采用2段、3段、5段、7段導(dǎo)爆管雷管接力傳爆。為確保傳爆可靠性，整個起爆線路為加強復(fù)式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。為保證爆區(qū)前、后排起爆順序時還應(yīng)特別注意前后排對應(yīng)炮孔的起爆時差不宜相差太大。爆破設(shè)計參數(shù)：

a.孔徑：Φ＝11.5cm

b.施工高度：H＝5～7m

c.深孔間距：a＝2.0m

d.深孔排距：b＝1.5m

e.超鉆：h＝1.5m

f.孔深：L＝6.5～8.5m

g.單位炸藥消耗量：q＝1.72／m3

h.單孔裝藥量：Q＝k*q*a*b*H＝36.9～48.2

k――考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)k=1.1

i.堵塞長度：L1=2～3m

進行石方開挖時，在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術(shù)為預(yù)裂爆破。

預(yù)裂縫要貫通且在地表有一定開裂寬度。對于中等堅硬巖石，縫寬不宜小于1.0cm；堅硬巖石縫寬應(yīng)達到0.5cm左右；但在松軟巖石上縫寬達到1.0cm以上時，減振作用并未顯著提高。

線裝藥密度

Q線=0.367〔δ〕壓0.5（d）0.86

式中：〔δ〕壓―巖石極限抗壓強度，MPa；

根據(jù)該地區(qū)巖石可取〔δ〕壓=600kg/cm2=60MPa；

d―炮孔直徑，m；此處設(shè)計的d=115mm=0.115m；

則Q線=0.367×600.5×0.1150.86=440g/m。

實際裝藥結(jié)構(gòu)，其基本原則是：

a.填塞深度，根據(jù)經(jīng)驗公式L＝8～15D和D＝115mm，取填塞深度為0.92～1.7m，實際取值為1.5m。

b.裝藥減弱段，為了不使爆破時傷及孔口，因此對于裝藥的最上端的1m應(yīng)進行減弱，大概取線性密度的一半即可；

c.裝藥正常段，其裝藥密度與計算值相當(dāng)即可；

d.底部加強段，為了克服底部夾制作用，靠底部0.5m～1.5m應(yīng)增加藥量，孔較深時增加的大，孔淺增加的少。

e.裝藥時距孔口1.5m的深度內(nèi)不要裝藥，可用粗砂填塞，不必搗實。填塞段過短，容易形成漏斗，過長則不能出現(xiàn)裂縫。

1.3、方案選定

淺孔爆破由于選用小藥量爆破方法,可以減小爆破對基底的破壞,以保證應(yīng)有的地基承載力,并可較好的控制開挖超深和開挖面的平整度，但是淺孔爆破一次爆破深度淺，需要多次分層爆破作業(yè)，鉆孔同時做好止水施工提供干地施工條件，如此將加大工程費用投入和延長施工時間；深孔爆破具有一次性爆破到位，施工相對簡便，爆破作業(yè)前不需要止水圍堰施工，安全可靠，但是深孔爆破裝藥量大，要一次性爆破完成，需采取可靠技術(shù)措施進行孔內(nèi)和空間微差爆破，減小爆破震動力。

2、施工工藝流程

測量控制――鉆孔――清孔驗孔――裝藥――堵塞――連線――起爆――檢查處理盲炮――開挖外運土方

3、施工工藝要點及施工措施

①測量控制

根據(jù)施工圖紙選定打孔施工范圍，測量人員使用用全站儀測設(shè)布孔區(qū)域位置和巖面標(biāo)高，計算臺階深度并考慮超鉆深度確定孔深。

根據(jù)炮孔排距b=1.5m和間距a=2.0m確定鉆孔平面位置，對鉆孔位置進行編號，填寫孔位信息卡，最終填寫內(nèi)容包括孔號、孔口標(biāo)高、設(shè)計孔深、孔底標(biāo)高、實際孔深等。布點完成后，根據(jù)合理施工順序組織打孔施工，打孔過程中要加強已成孔的保護。

②鉆孔

根據(jù)每個鉆孔信息卡內(nèi)容，核對孔口標(biāo)高，按設(shè)計要求的孔深和順序鉆孔施工?？孜缓涂咨钇畈淮笥?.1m。鉆孔完成后，要及時對孔口周邊0.5m范圍內(nèi)的石屑和塊石進行清理，防止掉落鉆孔中，并用纖維袋對已合格鉆孔進行封堵。

③清孔驗孔及標(biāo)識

在裝藥前進行鉆孔質(zhì)量檢測，核對孔位信息卡，逐孔量測成孔深度并做好記錄，鉆孔深度符合設(shè)計要求方可裝藥施工。如深度超過設(shè)計要求，需采用砂或碎石填至要求的標(biāo)高。

④裝藥

每次爆破裝藥前必須按爆破設(shè)計的要求在每個孔口處標(biāo)識卡上記錄該孔裝填藥量及裝藥結(jié)構(gòu)，堵塞長度、使用導(dǎo)爆管段別，以便于裝藥人員現(xiàn)場作業(yè)。裝藥時每裝一節(jié)炸藥用炮桿測量孔深，確保裝藥避免栓塞。

按爆破設(shè)計要求的藥量、密度和爆破方式進行裝藥。裝藥量偏差不大于5％（長度），裝藥時應(yīng)將每孔雷管段別標(biāo)識卡放在孔外，以便檢驗。

⑤堵塞

裝藥后必須保證堵塞質(zhì)量，深孔或淺眼爆破，堵塞材料就地取用鉆巖產(chǎn)生的巖粉，堵塞要緊密，裝藥后將剩余部分炮孔全部堵塞；禁止用石塊和易燃材料堵塞炮孔；堵塞要認真小心，不得破壞起爆線路；禁止在深孔裝入起爆藥包后直接用木竹桿直接沖擊起爆藥包；.堵塞時應(yīng)從底部開始逐漸向上慢慢用力搗實，確保堵塞質(zhì)量。

⑥聯(lián)線

本工程爆破網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆管組成的復(fù)式微差起爆網(wǎng)絡(luò)，采用導(dǎo)爆雷管引爆導(dǎo)爆管，傳爆至傳爆雷管、再引爆支路導(dǎo)炮孔內(nèi)的雷管激發(fā)爆破。其中支路傳爆導(dǎo)爆將傳爆雷管包裹至中央，用膠布纏繞扎緊。按爆破設(shè)計的最大齊爆藥量要求進行網(wǎng)絡(luò)連接。各聯(lián)結(jié)點必須密封完好，爆破聯(lián)線必須由有經(jīng)驗的爆破員進行操作，無關(guān)人員撤離聯(lián)線區(qū)域。

⑦檢查

網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)必須嚴(yán)格按自檢、專檢和復(fù)檢三道程序進行。自檢、專檢結(jié)合在聯(lián)線過程中進行，由爆破員邊聯(lián)接邊檢查，同時設(shè)專人監(jiān)督聯(lián)線工作是否符合爆破設(shè)計和技術(shù)規(guī)范要求。聯(lián)線完畢后，由本次爆破現(xiàn)場指揮和技術(shù)負責(zé)人進行復(fù)檢，合格后方可進入下道工序作業(yè)。對不合格的聯(lián)線必須嚴(yán)格按程序文件要求進行糾正，直至合格方可進行下道工序。

⑧起爆

爆破作業(yè)現(xiàn)場設(shè)立爆破領(lǐng)導(dǎo)小組，由領(lǐng)導(dǎo)小組協(xié)調(diào)各工序、各班組之間作業(yè)。在規(guī)定時間內(nèi)完成爆破前的準(zhǔn)備工作。在確認條件成熟的情況下（所有人員、設(shè)備疏散至安全距離外、炸藥車開至指定停放區(qū)），復(fù)查起爆網(wǎng)路由爆破總指揮通知連線員聯(lián)線，爆破信號一致通過，爆破總指揮命起爆命令。

三、實施效果

爆破區(qū)域巖石破碎充分，未發(fā)生盲炮現(xiàn)象，施工機械開挖容易；預(yù)裂面開挖后的不平整度不大于15cm，預(yù)裂面上的炮孔痕跡保留率不低于80%，表面清晰整齊且炮孔附近巖石不出現(xiàn)嚴(yán)重的爆破裂隙；通過在儲罐基礎(chǔ)區(qū)域設(shè)置的震動檢測儀器，對爆破過程進行全過程監(jiān)測，震動速度和震動加速度均符合設(shè)計要求，震動速度為0.9 v/cm2。

結(jié)語

“掏心”爆破作業(yè)采用合理的起爆順序，充分利用爆轟波產(chǎn)生能量，巖石破碎效果理想，同時通過采用孔內(nèi)和孔間微差爆破技術(shù)，降低一次齊爆藥量，減小對周邊建筑震動能量，縮短施工工期合理保證施工進度要求，提高施工整體效益。

參考文獻：

1、中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）

第2篇：預(yù)裂爆破技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】爆破技術(shù)；工程；城市建設(shè)；應(yīng)用

中圖分類號：K826文獻標(biāo)識碼： A

一、當(dāng)前工程爆破領(lǐng)域技術(shù)進步所呈現(xiàn)的主要技術(shù)特點

爆破技術(shù)的發(fā)展不僅取決于機械設(shè)備、工業(yè)炸藥、測量技術(shù)、工程地質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)展;而且依托爆炸力學(xué)、爆轟理論、巖石力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的研究成果。隨著巖石爆破理論、斷裂力學(xué)、爆炸力學(xué)研究的深人,以及先進測試技術(shù)、電子計算機技術(shù)的發(fā)展及其在爆破中的廣泛應(yīng)用,現(xiàn)代爆破技術(shù)的發(fā)展朝著機械化、自動化、精細化、數(shù)字化方向發(fā)展。技術(shù)上呈現(xiàn)以下幾個特點:

(1)鉆爆工藝逐步由其技術(shù)性能與所要求的工藝過程相適應(yīng)的機械設(shè)備完成,爆破施工的綜合機械化水平快速提高。

(2)將鉆、爆、鏟、裝、運作為一個系統(tǒng)工程考慮,將爆破技術(shù)、工藝和地質(zhì)地形條件、機械裝備綜合考慮進行爆破優(yōu)化設(shè)計。

(3)廣泛應(yīng)用全息掃描技術(shù)、圖像分析處理技術(shù)、鉆孔指數(shù)分析技術(shù),根據(jù)巖石性質(zhì)和可爆性特點選擇合理的爆參數(shù)以及性能匹配的炸藥。

(4)爆破規(guī)模不斷擴大,深孔和臺階爆破廣泛采用順序起爆和孔內(nèi)分段微差爆破技術(shù),又代替銅室爆破的趨勢。

(5)關(guān)注環(huán)境及生態(tài)保護,廣泛采用各種控制爆破技術(shù),降低工程爆破作業(yè)的有害效應(yīng)。

二、工程爆破技術(shù)的應(yīng)用

1、高等級公路石方路基工程

為滿足高等級公路所需克服的高差較大、波浪起伏、溝谷相見等不利地形，以及高等級公路中所需的各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進行深挖高填土石方工程成了高等級公路施工中的最常見的困難之一。同時深挖高填工程一般具有傳統(tǒng)上施工速度慢、工程數(shù)量大、施工效率低等不足，成了決定工程進度的前提和關(guān)鍵。另外路基石方具有以下特點：石方工程相對集中，給大爆破和機械化施工營造了良好的施工條件；工程數(shù)量大，同時占路基土石方工程的數(shù)量比例也相對比較大，因此很有必要進行機械化和爆破施工；地形地質(zhì)復(fù)雜，地質(zhì)迂回曲折、地形緩坡連續(xù)等復(fù)雜地質(zhì)條件，也需要各種爆破技術(shù)配合使用。通過采用新的爆破技術(shù)，可在確保施工質(zhì)量的前提下，有效加快高等級公路石方路基工程的施工進度。

目前運用到高等級多邊界條件下公路石方路基工程中的爆破技術(shù)有以下幾種：

（1）預(yù)裂爆破和光面破波；

該爆破技術(shù)主要針對開挖界面設(shè)計的有效控制爆破方法。該方法沿爆破開挖區(qū)邊坡或設(shè)計輪廓，合理布置一排有較小間距的平衡鉆孔，并在其孔內(nèi)進行不耦合或間歇式的裝藥，同時在開挖區(qū)主爆破之前或之后起爆，以此來獲得穩(wěn)定性好、光滑平整、符合設(shè)計輪廓的邊坡面。

（2）多邊界條件爆破；

多邊界條件也即是爆破的地形變化條件，通常將其分為如下4種：平坦地形、山包地形、傾斜地形以及埡口地形。該爆破技術(shù)遵循的是“最小抵抗線”的基本原理。通常按照如下計算公式計算多邊界藥量：

Q=（0.4+0.6n3）KW3

上述公式中，Q代表藥包裝藥量；n代表爆破任用指數(shù)；n=r/W（其中r為爆破的基本作用半徑）；K在式中表示形成標(biāo)準(zhǔn)拋擲漏斗時的線耗藥量；而W在式中表示為最小抵抗線。

（3）微差爆破；

（4）深孔爆破；

該爆破方法也即為深度在5m以上且炮孔徑大于75mm時所采用的長藥包爆破法。該爆破方法具有勞動生產(chǎn)率高的特點，另外好久有爆破時對路基邊坡影響比大炮小等特點。若同時配合光面或預(yù)烈爆破，則爆破效果及安全問題將更容易控制。但同時該技術(shù)由于需要運用大型機械，因此在開辟場地、轉(zhuǎn)移工地等準(zhǔn)備工作中均比較復(fù)雜，且往往在爆破以后還會存在20%左右的大石塊需要再行二次爆破。

（5）松動爆破和定向爆破等。

2、鋼筋混凝土路面爆破拆除

鋼筋混凝土路面是當(dāng)前構(gòu)筑各種道路的主要形式之一，是用來承受靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)荷載。對于此類構(gòu)筑路面，根據(jù)其承受荷載不同，混凝土和鋼筋率的厚度也會不同。對于此類路面進行爆破，如在路面或路面一定距離處放置一定炸藥，很容易造成路面成坑或開裂的事故?？上驳氖?，隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展，有限元法等現(xiàn)代數(shù)值計算方法在工程分析中得到了深入應(yīng)用。對于鋼筋混凝土有限元進行分析，可清晰的給出結(jié)構(gòu)內(nèi)力及其變形發(fā)展的過程；可清楚的描述裂縫的形成及開展；同時對結(jié)構(gòu)極限承載能力做出科學(xué)可靠的評估；以此來揭示出結(jié)構(gòu)薄弱的環(huán)節(jié)及薄弱部位，從而更利于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。通過有限元分析程序，對所提供的材料進行分析，可科學(xué)計算出爆破沖擊荷載下鋼筋混凝土路面的相應(yīng)情況，以此來更好的將爆破技術(shù)利用到鋼筋混凝土路面拆除中。

3、橋梁工程

隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，許多橋梁無法保障正常的安全通行，需要維修、改造，也有一些橋梁亟待拆除重建。目前常用的橋梁爆破拆除技術(shù)有以下幾種：

（1）膨脹爆破

膨脹爆破屬于一種靜態(tài)破碎方式，與常規(guī)火藥爆破相比，其膨脹壓發(fā)生的時間較長，常溫下10-26h工作體發(fā)生裂紋，其產(chǎn)生的壓力較低僅有30.8-50Mpa，屬于低壓慢加載過程。它的爆破可以在無音量、

無振動、無煙氣、無飛石的條件下安全破碎，因此對人的正常工作生活以及交通等均不造成影響。

（2）靜態(tài)爆破

靜態(tài)爆破采用無聲破碎劑（簡稱SCA）的靜態(tài)爆破方式，相關(guān)實踐證明顯示，該爆破方式，屬于一種施工簡單、安全可靠的巖石、混凝土破碎方法。

4、隧道施工

通常會在丘陵山區(qū)開展一些小間距平行隧道或淺埋隧道的鉆爆施工，但在復(fù)雜環(huán)境下淺埋隧道鉆爆施工中，還存在較為敏感的爆破振動控制問題，因此要想更加有效的實現(xiàn)平衡隧道或淺埋隧道的鉆爆施工，就必須做好爆破振動控制。要想降低爆破振動，從筆者近幾年的工作實踐認為，必須從多方面綜合考慮，同時采取綜合措施來使爆破效果達到最佳狀態(tài)?？蓮囊韵聨追矫孢M行控制：

（1）爆破振動跟蹤監(jiān)測

首先通過振動監(jiān)測，來總結(jié)爆破振動規(guī)律，并結(jié)合其規(guī)律調(diào)整爆破方案，并針對監(jiān)測結(jié)果確定最終的控制爆破技術(shù)措施。

（2）減小爆破單響藥量

利用電子雷管或短延時、高精度雷管爆破，電子雷管具有可任意設(shè)置延時時間的特點，并且不受段別數(shù)量限制，以此來發(fā)揮精確延時錯峰減震的效果優(yōu)勢。進而降低爆破振動。

（3）減小爆破夾制作用

改善起爆順序、調(diào)整掏槽方案、減輕爆破夾制作用，以此來降低爆破振動。

除此之外還有其它許多減振技術(shù)措施，如與預(yù)裂隔振法、周邊開槽等都可以有效實現(xiàn)降低爆破振動的作用。

三、結(jié)束語

綜上所述，爆破技術(shù)是當(dāng)前城市建設(shè)工程施工中必不可少的應(yīng)用技術(shù)，具有無可替代的重要作用，希望通過對其技術(shù)的不斷研究和應(yīng)用，讓爆破技術(shù)在城市建設(shè)中發(fā)揮更大的作用，為城市建設(shè)做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]趙艷飛. 工程爆破安全監(jiān)控技術(shù)與安全管理政策研究與應(yīng)用[D].西南交通大學(xué),2011.

第3篇：預(yù)裂爆破技術(shù)論文范文

瓦斯是我國煤礦的主要災(zāi)害因素之一，瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出等災(zāi)害嚴(yán)重威脅著我國煤礦的安全生產(chǎn)。由于災(zāi)害因素多、治理難度大，礦井瓦斯一直是我國煤礦安全工作的重點和難點。目前，我國所有煤礦均為瓦斯礦井，據(jù)統(tǒng)計，在100個國有重點煤炭生產(chǎn)企業(yè)的609處礦井中，高瓦斯礦井占26．8％，煤與瓦斯突出礦井占17．6％，低瓦斯礦井占55．6％。國有地方和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井占15％左右。部分局礦的情況更為嚴(yán)重，如淮南礦業(yè)集團所屬11對礦井均為突出礦井，平頂山煤業(yè)集團所屬的13對礦井也全部為高瓦斯或突出礦井。

瓦斯災(zāi)害已成為制約煤礦安全生產(chǎn)和煤炭工業(yè)發(fā)展的重要因素，為此，國家煤礦安全監(jiān)察局實施了“科技興安”戰(zhàn)略，并提出了“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的瓦斯治理“十二字方針”，與此同時，我國的各類科技計劃也逐步加強了瓦斯災(zāi)害治理技術(shù)研究開發(fā)的支持力度?！笆濉币詠?，科研院所、高等院校及企業(yè)以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合方式開展了攻關(guān)研究，在瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出預(yù)測、保護層開采、順煤層瓦斯抽放及礦井通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測、評價與決策控制等方面取得了重大進展，并獲得了一批重要的科技成果。

2瓦斯治理技術(shù)研究的新成果

2．1瓦斯煤塵爆炸危險性預(yù)測評價技術(shù)

瓦斯煤塵爆炸一直是困擾煤礦安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一。近年來，我國在煤塵著火機理及瓦斯煤塵爆炸機理研究方面，建立了粉塵云著火及燃燒過程簡化模型，得出了粉塵空氣混合物點火過程中慢速導(dǎo)熱燃料模式到快速輻射燃燒模式的轉(zhuǎn)變具有爆炸特征，試驗系統(tǒng)中點火誘導(dǎo)期與高溫固體顆粒燃料產(chǎn)物的質(zhì)量分數(shù)和燃燒陣面中的熱輻射有關(guān)，在爆炸極限范圍內(nèi)顆粒相濃度與顆粒點立溫度越低火焰加速效果越明顯，輻射熱損失可能導(dǎo)致燃燒區(qū)域的重構(gòu)，粉塵空氣混合物火焰穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化等重要結(jié)論；通過研究得出了瓦斯煤塵共存條件下煤塵云著火特征參數(shù)計算方法，揭示了瓦斯爆炸過程中爆炸波和火焰的變化特征。

在取得上述成果的基礎(chǔ)上，建立了礦井瓦斯煤塵爆炸危險性評價模型，用事故樹方法分析了掘進、采煤工作面瓦斯煤塵爆炸發(fā)生的影響因素擴權(quán)重、可能發(fā)生事故的模式和避免爆炸事故發(fā)生所要采取的途徑。確立了礦井采煤工作面、掘進工作面瓦斯煤塵爆炸危險性預(yù)測評價指標(biāo)體系，并將指標(biāo)分為爆炸易發(fā)性指標(biāo)和爆炸后果嚴(yán)重性指標(biāo)。前者包括自然因素、技術(shù)因素、管理因素和經(jīng)濟因素四方面指標(biāo)，后者包括煤塵爆炸指數(shù)、沉積煤狀況、隔抑爆方式、隔抑爆用水量、井下作業(yè)人員、以往事故損失及礦山救護能力等。開發(fā)出了瓦斯煤塵爆炸危險性預(yù)測評價技術(shù)和專家系統(tǒng)軟件，并建立了瓦斯煤塵爆炸的危險性評價和防治專家系統(tǒng)。

2．2煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測技術(shù)

采用瓦斯地質(zhì)理論與物探技術(shù)相結(jié)合的方法進行突出區(qū)域預(yù)測，一直是國內(nèi)外的研究方向?！笆濉庇媱澮詠?，我國煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測技術(shù)取得重要成果：

(1)我國采用瓦斯地質(zhì)方法，建立了瓦斯地質(zhì)理論與物探技術(shù)相結(jié)合的多技術(shù)(數(shù)字地震勘探、無線電波透視和構(gòu)造軟煤測井曲線識別)集成的多尺度(礦井突出區(qū)和工作面突出帶)瓦斯突出區(qū)域預(yù)測瓦斯地質(zhì)新方法；提出了以瓦斯地質(zhì)單元基礎(chǔ)的由構(gòu)造軟煤厚度(H)和煤層瓦斯壓力(P)相配套的突出區(qū)域預(yù)測瓦斯地質(zhì)指標(biāo)，初步確定構(gòu)造軟煤厚度的突出臨界值為0．90m；

(2)開發(fā)了具有信息輸入、動態(tài)管理和空間分析功能的瓦斯突出區(qū)域預(yù)測WebGIS信息平臺，實現(xiàn)了瓦斯突出區(qū)域瓦斯地質(zhì)方法的自動化和可視化；

采用地球物理探測技術(shù)，形成了一套礦井瓦斯富集部位地震探測技術(shù)與方法，建立了由3D3C地震技術(shù)、AVO技術(shù)、地震反演技術(shù)、地震屬性分析技術(shù)、地震波形分類技術(shù)、瓦斯地質(zhì)技術(shù)等構(gòu)成的瓦斯富集部位地質(zhì)—地震預(yù)測模式，形成了瓦斯富集部位探測的核心技術(shù)；

(3)采用地質(zhì)動力區(qū)劃的方法，確定了活動構(gòu)造和巖體應(yīng)力狀態(tài)對突出的影響，并劃分出應(yīng)力升高區(qū)、應(yīng)力降低區(qū)和應(yīng)力梯度。為此開發(fā)了突出多因素模式識別概率預(yù)測計算機軟件，確定了活動斷裂、最大主應(yīng)力、應(yīng)力梯度等8個主要影響因素，并可方便地劃分突出的危險區(qū)、威脅區(qū)和安全區(qū)，開發(fā)出了突出區(qū)域預(yù)測決策分析系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了圖、文、聲和像的可視化；

(4)采用電磁波透視技術(shù)，成功研制出了探測煤層瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)的技術(shù)和裝備，建立了電磁波反射和吸收特征數(shù)據(jù)庫和地質(zhì)異常體的識別系統(tǒng)，得出了瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)分布規(guī)律，提出了判定瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)的敏感指標(biāo)和臨界值，形成一套適于瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)的判識方法。

這些技術(shù)成果的研究和應(yīng)用，完善并發(fā)展了我國煤礦瓦斯突出區(qū)域預(yù)測技術(shù)體系，提高了突出預(yù)測的準(zhǔn)確性，非突出危險區(qū)預(yù)測準(zhǔn)確性達到100％，突出危險區(qū)預(yù)測準(zhǔn)確性超過70％，最大限度地降低了掘進和回采過程中的瓦斯影響，顯著提高掘進速度和提高回采工作面產(chǎn)量。

2．3煤與瓦斯突出動態(tài)預(yù)測技術(shù)

煤與瓦斯突出的非接觸式預(yù)測是通過對瓦斯或煤體本身的信號的實時監(jiān)測而進行的連續(xù)動態(tài)預(yù)測技術(shù)。這種方法具有測試簡單、不與生產(chǎn)發(fā)生沖突、實時連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點。因此，非接觸式連續(xù)預(yù)測是目前突出預(yù)測的主要研究方向。在“九五”攻關(guān)成果的基礎(chǔ)上，針對掘進工作面煤與瓦斯突出非接觸動態(tài)預(yù)測預(yù)報的需要，分別研究出了基于動態(tài)瓦斯涌出規(guī)律原理、AE聲發(fā)射原理和電磁輻射原理的工作面突出危險性連續(xù)監(jiān)測技術(shù)與裝備。

通過分析瓦斯涌出動態(tài)變化規(guī)律與突出危險性的關(guān)系、實時監(jiān)測瓦斯動態(tài)涌出特征波形、提取與突出危險性相關(guān)的特征指標(biāo)，建立了煤巷掘進炮后30分鐘的噸煤瓦斯動態(tài)涌出量指標(biāo)、瓦斯涌出變異系數(shù)指標(biāo)、炮后瓦斯涌出最大速率指標(biāo)等連續(xù)預(yù)測指標(biāo)，研究確定了這幾種指標(biāo)與炮掘工作面突出危險性的關(guān)系及指標(biāo)臨界值，以此綜合判斷工作面所處地點的安全狀況以及前方的潛在危險性，實現(xiàn)了炮掘工作面瓦斯動態(tài)涌出預(yù)測，為我國煤礦提供了一種新的瓦斯涌出量預(yù)測方法和煤與瓦斯突出預(yù)測工藝技術(shù)；

開發(fā)出了一套AE聲發(fā)射監(jiān)測煤與瓦斯突出的技術(shù)裝備，提出了AE聲發(fā)射濾噪綜合處理技術(shù)和方法，通過阻噪、隔噪、抑噪、濾噪和有效AE信號提取等途徑，實現(xiàn)了有效濾噪的目的，取得了歷年來濾噪研究中最有突破性進展的研究成果，研究出了包括傳感器在內(nèi)的AE聲發(fā)射預(yù)測工藝技術(shù)，分析和總結(jié)了煤巖破壞AE聲發(fā)射規(guī)律、AE聲發(fā)射與瓦斯動力災(zāi)害的關(guān)系；

通過連續(xù)監(jiān)測含瓦斯煤巖流變破壞過程中產(chǎn)生的電磁輻射信號強度和脈沖數(shù)及其變化的研究，實現(xiàn)了對煤與瓦斯突出等煤巖動力災(zāi)害現(xiàn)象的預(yù)測預(yù)報，研究并揭示了電磁輻射與煤與瓦斯突出影響因素間的關(guān)系，提出了臨界值法與動態(tài)趨勢法相結(jié)合的煤巖動力災(zāi)害預(yù)警方法，開發(fā)成功了煤巖動力災(zāi)害非接觸電磁輻射連續(xù)監(jiān)測儀，實現(xiàn)了煤巖動力災(zāi)害的非接觸、連續(xù)動態(tài)監(jiān)測及煤與瓦斯突出預(yù)警。

2．4高產(chǎn)高效礦井瓦斯災(zāi)害綜合治理技術(shù)

加強瓦斯災(zāi)害的治理是防止煤礦重特大事故發(fā)生的重要保證。高瓦斯煤層群保護層開采、低透氣性煤層瓦斯強化抽放、巷道邊掘邊抽等技術(shù)是瓦斯治理的有效措施，也一直都是煤礦瓦斯治理的重點和難點。在煤層群保護層開采方面，通過開展了保護層作用機理的研究，利用三維離散單元法對淮南礦區(qū)保護層開采后，采空區(qū)頂、底板煤巖體應(yīng)力重新分布的規(guī)律、頂?shù)装遄冃魏推茐奶卣鬟M行了數(shù)值模擬研究，從理論上計算了保護層開采后卸壓范圍向頂、底板方向發(fā)展的深度，為確定被保護層的保護效果和卸壓范圍提供了可靠的理論依據(jù)。

針對首采保護層開采時，上下高瓦斯突出煤層的瓦斯集中向首采工作面涌出的特點，并考慮到確保和提高防突效果的要求，試驗成功了多種首采層瓦斯綜合治理技術(shù)措施：

保護層底板巷道+上向穿層鉆孔抽放瓦斯技術(shù)、被保護層頂板煤(巖)巷道+下向穿層鉆孔抽放技術(shù)、首采層(保護層)頂板巷道抽放技術(shù)、首采層(保護層)頂板走向鉆孔抽放技術(shù)、首采層(保護層)工作面采空區(qū)埋管抽放技術(shù)、首采層(保護層)掘進工作面邊掘邊抽技術(shù)。在試驗研究中還在實際層間距70m(相對層間距35倍)近水平煤層群的下保護層開采和80-90~急傾斜近距離煤層群的下保護層開采上取得了重大進展；

在順煤層強化抽放方面上，通過試驗和理論研究，形成了一套在順煤層鉆孔中運用高壓水射流擴孔和鉆擴一體化技術(shù)提高瓦斯抽放效果的成套技術(shù)和裝備，以及對石門揭煤抽、排瓦斯鉆孔擴孔的工藝技術(shù)和方法。擴孔后鉆孔直徑達到200-300mm，為擴孔前的4．5倍，最大擴孔直徑達619．9mm。擴一個鉆孔的時間相當(dāng)于施工一個鉆孔時間的1／6，而一個擴孔鉆孔的抽排放瓦斯及防突效果相當(dāng)于2個以上的鉆孔，明顯提高了瓦斯抽放的效果；

在瓦斯抽放效果評價方面，研究了根據(jù)煤層的最小突出瓦斯壓力、瓦斯含量為依據(jù)，合理確定評價預(yù)抽防突措施有效性的預(yù)抽率指標(biāo)和臨界值的方法。下向鉆孔及深孔預(yù)裂爆破是提高瓦斯抽放效果的另一重要技術(shù)途徑。通過試驗研究，解決了下向鉆孔施工中的排渣、排水等技術(shù)難題，取得了下向孔鉆探長度達到70．1m的良好效果。研究中完善了適合于高瓦斯低透氣性、有突出危險煤層深孔控制預(yù)裂爆破強化抽放瓦斯技術(shù)和石門快速揭煤技術(shù)；

對于單一低透氣性突出煤層巷道掘進的瓦斯抽放技術(shù)難題，通過理論分析和試驗研究，發(fā)現(xiàn)煤層巷道掘進工作面和巷道兩幫的煤體在松動和原始煤體之間存在的隨巷道向前掘進而向前移動的蠕變“u”形圈，在“u”形圈內(nèi)煤層的透氣系數(shù)成百倍地增加；

分析了煤層賦存參數(shù)、瓦斯抽放參數(shù)對抽放鉆孔抽放瓦斯效果的影響，確定了有效抽放半徑與抽放時間的關(guān)系、抽放負壓和抽放量的關(guān)系，并據(jù)此合理布置邊抽邊掘鉆孔，其截流抽放瓦斯率可達到30％以上，并且煤體的強度有較大增加。

2．5礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價與決策技術(shù)

礦井通風(fēng)是保障煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，合理的通風(fēng)是防止瓦斯積聚、抑制煤炭自燃和火災(zāi)蔓延擴大的重要手段，通風(fēng)系統(tǒng)布置不合理或管理不當(dāng)，則是導(dǎo)致瓦斯積聚和自然發(fā)火及造成瓦斯、火災(zāi)事故進一步擴大的主要原因。集約化生產(chǎn)的大型礦井實行一礦一面已成趨勢，要求通風(fēng)系統(tǒng)具有更強的穩(wěn)定性、可靠性和合理性，具有較強的抗災(zāi)能力。

我國開展了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價和決策技術(shù)的研究，建立了基于評價指標(biāo)體系和網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的兩種礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價理論體系、評價方法和數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了智能化、可視化通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價和決策支持系統(tǒng)軟件。

在災(zāi)變風(fēng)流動態(tài)模擬及虛擬現(xiàn)實技術(shù)方面，研究并完善了一維動態(tài)模擬技術(shù)，開發(fā)了礦井災(zāi)害風(fēng)流流動模擬的GIS顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井災(zāi)變動態(tài)模擬結(jié)果在礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖各巷道通風(fēng)參數(shù)的動態(tài)顯示，提高模擬結(jié)果與各巷道的對應(yīng)性，減少礦井災(zāi)害防治及救災(zāi)決策中應(yīng)用災(zāi)變狀態(tài)各參數(shù)的失誤率，提高決策效率。研究出了礦井火災(zāi)區(qū)域內(nèi)煙流流動的三維數(shù)值模擬研究和礦井巷道中火災(zāi)煙流流動的虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

在通風(fēng)系統(tǒng)自動調(diào)控方面，研究成功了井下自動控制風(fēng)門及遠程控制技術(shù)，研制出了帶有卸壓窗和撞桿自動開啟裝置的遠程自控風(fēng)門，實現(xiàn)了井下人、車信號分離，采用控制命令分級管理的方法，徹底貫徹了“生產(chǎn)服從救災(zāi)，行人服從行車”的風(fēng)門管理理念，有效地提高了通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全可靠性。

作為配套技術(shù)研究，將礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價和決策技術(shù)、礦井災(zāi)變風(fēng)流動態(tài)模擬及虛擬現(xiàn)實技術(shù)和井下風(fēng)門遠程控制技術(shù)等有機整合成一體，開發(fā)了軟件平臺，初步實現(xiàn)了礦井通風(fēng)系統(tǒng)從監(jiān)測、分析、決策到控制等各環(huán)節(jié)的閉環(huán)運行。

3存在的問題和急需開展的研究

煤炭是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)能源，煤礦安全是煤炭工業(yè)走新型工業(yè)化道路、可持續(xù)發(fā)展的前提和保證。瓦斯災(zāi)害治理是煤礦安全工作的重點。對煤礦瓦斯災(zāi)害進行監(jiān)測監(jiān)控、預(yù)警防治等瓦斯綜合治理技術(shù)措施，是減少煤礦傷亡事故，提高安全生產(chǎn)水平的重要手段。目前，煤礦安全工作面臨兩大的挑戰(zhàn)：

一是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，生產(chǎn)高效集約化程度的提高，瓦斯涌出量倍增，產(chǎn)塵強度大幅度上升，通風(fēng)壓力增大，瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出等災(zāi)害事故的預(yù)防難度增大；

二是礦井生產(chǎn)水平的逐年延伸，地應(yīng)力增大，瓦斯涌出量也增大、煤與瓦斯突出和沖擊地壓危險性增加，惡化了煤礦生產(chǎn)條件，增大了生產(chǎn)中的不安全性。為此，煤礦安全技術(shù)也需從兩個方面開展攻關(guān)研究：

(1)根據(jù)礦區(qū)煤層條件不同、瓦斯賦特征不同、生產(chǎn)條件的變化，采用新的科技手段進一步完善提高現(xiàn)有瓦斯災(zāi)害治理技術(shù)體系并進行適應(yīng)性研究，如采用現(xiàn)代通訊技術(shù)、自控技術(shù)、計算機技術(shù)和傳感技術(shù)，解決我國現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)相互不兼容、無法互聯(lián)互通的技術(shù)難題；

(2)不斷解決瓦斯治理技術(shù)研究中出現(xiàn)的新問題，如伴隨我國東部深井開采帶來了“三高”和深部礦井的延期突出問題，松軟低透氣性煤層長鉆孔瓦斯抽放技術(shù)難題。這些問題急需開展科技攻關(guān)加以解決。

4結(jié)論

瓦斯災(zāi)害治理新技術(shù)在淮南礦區(qū)進行了試驗和應(yīng)用，取得了經(jīng)濟、社會、安全環(huán)境的多重效益。這些研究成果對我國煤礦生產(chǎn)條件和瓦斯災(zāi)害特點具有很強的針對性和適應(yīng)性，具體成果表現(xiàn)為：

(1)瓦斯煤塵爆炸危險性預(yù)測評價技術(shù)在淮南潘三礦、張集礦應(yīng)用表明，評價結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有很強的操作性和實用性，為預(yù)防煤礦瓦斯煤塵爆炸提供了重要技術(shù)支撐。

(2)瓦斯地質(zhì)、動力區(qū)劃和地球物理探測方法的煤與瓦斯突出預(yù)測技術(shù)是經(jīng)實踐證明是有效的，是減小防突工程量、提高防突效果的保障技術(shù)措施。

(3)AE聲發(fā)射、電磁輻射等非接觸連續(xù)監(jiān)測技術(shù)取得了突破性進展，并進入實用化和產(chǎn)業(yè)化階段。

(4)保護開采、顧煤層瓦斯強化抽放技術(shù)在聯(lián)合攻關(guān)，取得了理論、技術(shù)和試驗研究的重大進展，是淮南礦區(qū)治理瓦斯的有效技術(shù)途徑。

(5)通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)測、可靠性評價技術(shù)隨著礦井集約化水平的提高會越來越突現(xiàn)其基礎(chǔ)作用，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)要達到應(yīng)用階段仍需開展大量工作。