晉能控股煤業集團在國內首次嚐試煤礦用水膠液體炸藥

距離井下現場400米外的變電所內，一眾作業人員正屏氣凝神地等待著。伴隨著咚咚的悶聲作響，一場不平常的爆破測試完成了。技術人員焦急的心快要提到嗓子眼，迫切地想盡早知道爆破效果。

借助微小的探頭，鑽孔窺視儀將清晰的畫麵傳回。作業人員們緊盯著不斷被放大的畫麵，現場安靜得仿佛隻剩下呼吸聲……緊接著，突然一片激動聲傳來：“成了，成了。”

這是2020年年初晉能控股煤業集團與中國礦業大學合作的“煤礦用水膠液體炸藥研發及其在堅硬頂板深孔內的爆炸壓裂測試”項目現場的一幕。該集團開展了國內首次水膠液體炸藥在煤礦井下堅硬頂板預裂中的試驗。如今，該集團塔山煤礦在三盤區2號層8305無煤柱開采工作麵應用了水膠液體炸藥，並成功實施了切頂卸壓無煤柱作業，目前已推采350米左右，收到良好的頂板平麵定向致裂效果。

緣何研製液體炸藥

大同礦區是我國最大的煤炭生產基地之一，地質構造特殊，屬於典型的厚煤層堅硬頂板礦區，具有層數多、厚度大、強度高等特點。生產過程中堅硬頂板滯後斷裂，容易形成采空區懸板。采場圍岩應力高，圍岩變形破壞嚴重，懸板的突然破斷運動容易誘發煤岩、瓦斯等動力災害，影響礦井安全生產。

常規的密集打孔方法成本高，水力致裂方法定向效果欠佳，傳統爆破深孔裝藥、封孔效率低，大角度深孔高效定向致裂技術尚有較大突破空間。鑒於深孔定向爆破技術優點，業內亟需研發一種能夠匹配煤礦深孔高效爆破作業的液體炸藥。

為此，原同煤集團2019年與中國礦業大學開始聯合攻關“煤礦用水膠液體炸藥研發及其在堅硬頂板深孔內的爆炸壓裂測試”項目。該項目通過改變煤礦用水膠炸藥組分配比，實現了其在物理形態上的流動特性，解決了大角度深孔裝藥、長距離封孔的技術難題。

經過近1年的反複試驗和測試，科研人員進一步優化了炸藥配方等，保障炸藥在煤礦井下爆破作業的安全性。

2019年底，科研人員開始在原同煤集團選址，準備開始進行現場測試。

一“炮”而紅的背後

不分晝夜、鏖戰數月，科研人員終於完成了煤礦用水膠液體炸藥研發的實驗室測試，準備進入實戰演習。

作為集團科研創新的核心部門，技術中心相關部門不僅參與了項目研發過程，同時還負責研發工作的管理、協調等事宜。數次實地勘驗後，技術科科長紀潤清與集團雲岡礦完成對接，準備在該礦進行測試。

測試得到了雲岡礦的積極配合。眾人聽說要做的測試是國內首次，十分振奮。為此，通風、瓦斯、地測等多工種聯動，精誠團結、群策群力。

雲岡礦技術科孫馭丞、地測科劉務全全程參與了測試的前期準備。他們根據礦井地質數據，數次深入井下勘測和選址。由於炸藥爆破測試對實施地頂板地質構造有相當高的要求，通過打孔03manbetx ，雲岡礦最終確定，以堅硬砂岩賦存為主的新408軌道巷頂板是理想的測試環境。

為保證施工安全和測試精準度，該礦對鑽孔施工鑽具、定孔尺寸、步距等做了嚴格規定。同時，此次測試的主角——水膠液體炸藥也準備就緒。

現場測試從2019年12月開始。彼時，當地氣溫已在零下，時常下雪，炸藥穩定性易受低溫影響產生析晶。於是，雲岡礦派人輪流職守，創造恒溫環境，確保炸藥性質穩定，便於精準實施爆破。

整個測試工作持續2個月，試驗分3步進行。第一步，實施2.5米淺孔爆破。通過與傳統煤礦用水膠炸藥、乳化炸藥孔內爆破效果對比，水膠液體炸藥爆破表現近乎完美。

試驗進入第二步深孔爆破作業階段。完成8米深孔打孔作業後，測試人員在距炮孔約500毫米處增加了觀測鑽孔。他們將每卷40厘米長的煤礦用水膠液體炸藥捆綁導爆索後，小心翼翼置入爆破孔內。待人員撤離後，實施爆破。

在等待過程中，測試人員們精神高度集中。伴隨著爆破發出的悶響聲，觀測孔內的效果窺視圖像傳來，所有人才鬆了一口氣。

“爆破孔與觀測孔完全貫通，起爆後頂板破壞充分。爆破效果精確得像神槍手，威力大、震動小、有害氣體少，完全達到三級煤礦許用炸藥性能要求。”紀潤清自豪地說。

實際應用是試金石

研發人員表示，煤礦用水膠液體炸藥的研發成功，既解決了深孔、超深孔爆破作業下的深孔裝藥和長距離封孔的工藝難題，又為深長鑽孔單孔重複爆破技術的實現提供了條件，同時克服了鑽眼爆破中“炸藥爆炸瞬間威力大、但致裂範圍不足”的缺陷。

此外，煤礦用水膠液體炸藥範圍可推廣。

大同礦區雙係煤層開采屬國內罕有，上部侏羅係煤層采空區遺留煤柱及火成岩和含礫砂岩頂板的賦存條件，容易誘發下部石炭係特厚煤層開采中的強礦壓顯現，影響礦井安全生產。考慮井下作業空間有限，從下部石炭係采場向上致裂侏羅係煤柱及堅硬頂板工藝存在困難。如將液體炸藥經地麵鑽孔超前實施預裂爆破，可有效改觀此情況。

同時，鑒於石炭係特厚煤層開采實際，采用液體炸藥實施地麵鑽孔重複爆破，有利於解決堅硬致密煤岩反複壓裂、煤岩裂縫網絡空間發育、礦井特厚煤層“低瓦斯賦存、高瓦斯湧出”的難題，提高瓦斯抽排效率，降低采場瓦斯濃度。

項目的研發成功雖帶來了希望，但實際應用才是試金石。此後，晉能集團塔山煤礦8305工作麵5305巷應用煤礦用水膠液體炸藥，成功實施了切頂卸壓無煤柱作業，收到良好的頂板平麵定向致裂效果，贏得了口碑。（劉雨亭 賈起岩）