在日前舉辦的2025年煤炭建設(shè)行業(yè)工程建設(shè)質(zhì)量管理小組活動(dòng)成果交流會(huì)上，中煤三建二十九工程處新街一井主立井項(xiàng)目QC小組完成的《西部富水凍結(jié)軟巖地層安全高效爆破技術(shù)研究》成果榮獲特等獎(jiǎng)。

富水凍結(jié)軟巖地層爆破面臨的難題有哪些？如何破解？近日，筆者走近新街一井主立井項(xiàng)目QC小組一探究竟。

軟巖爆破陷入兩難困境

新街一井主立井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗，是晉陜內(nèi)蒙古煤炭核心區(qū)尚未開(kāi)發(fā)的大型整裝煤田，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能800萬(wàn)噸。其主立井凈直徑達(dá)9.6米，最大掘進(jìn)荒徑13.7米，掘砌深度850米，屬超大斷面深井，采用“凍結(jié)+鉆爆”方法施工。

“新街一井所在的西部地區(qū)廣泛分布著侏羅系、白堊系富水軟巖地層，這種特殊的地質(zhì)條件給我們帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。”新街一井主立井項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、QC小組組長(zhǎng)劉寧表示。

在這種地層中，傳統(tǒng)爆破技術(shù)陷入兩難困境：巖體未凍結(jié)時(shí)，像豆腐一樣軟弱，爆破擾動(dòng)極易導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，引發(fā)片幫、冒頂甚至突水突泥，安全風(fēng)險(xiǎn)極高；當(dāng)巖體完全凍結(jié)后，又變得像鋼鐵一樣堅(jiān)硬且脆，不僅破巖能耗劇增、效率低下，還極易因爆破振動(dòng)損傷鄰近的凍結(jié)管。

“凍結(jié)管是凍結(jié)法的生命線(xiàn)，一旦斷裂，凍結(jié)壁失效，后果將不堪設(shè)想?！眲幷f(shuō)。

應(yīng)用現(xiàn)有常規(guī)爆破技術(shù)無(wú)法同時(shí)解決弱擾動(dòng)控制與高效安全破巖的矛盾。這已成為制約西部類(lèi)似礦區(qū)安全高效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

創(chuàng)新工藝技術(shù)解難題

面對(duì)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，新街一井主立井項(xiàng)目QC小組選擇了迎難而上。QC小組成員孫建說(shuō)：“當(dāng)時(shí)壓力很大，但確保礦井安全高效建設(shè)的責(zé)任更大。我們必須突破傳統(tǒng)思維，找到一條新路?！?/span>

QC小組運(yùn)用系統(tǒng)思維，創(chuàng)新提出“理論研究+數(shù)值模擬+現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)+數(shù)據(jù)分析”四位一體的多維度、多層次實(shí)施方案。該方案避免了單純理論研究的漫長(zhǎng)周期和單純現(xiàn)場(chǎng)試錯(cuò)的高風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)多線(xiàn)并行、閉環(huán)優(yōu)化的方式，力求在保證科學(xué)性的前提下，快速破解難題。

在鉆孔環(huán)節(jié)，QC小組引進(jìn)了一款高精度液壓鉆機(jī)，并配套優(yōu)化了專(zhuān)用鉆具。

“這臺(tái)鉆機(jī)真是我們的利器！”現(xiàn)場(chǎng)操作手張師傅說(shuō)，“它鉆孔又快又準(zhǔn)，噪音還小。以前氣動(dòng)鉆機(jī)鉆進(jìn)凍結(jié)硬巖真費(fèi)勁，現(xiàn)在輕松多了，而且孔打得直，為后續(xù)爆破打下了良好基礎(chǔ)?！?/span>

針對(duì)富水軟巖段排渣難題，QC小組自主研發(fā)了雙壓風(fēng)高效排渣系統(tǒng)。技術(shù)主管凌瑞瑞說(shuō)：“這就好比給鉆孔加上了雙保險(xiǎn)吹風(fēng)機(jī)，一路低壓風(fēng)負(fù)責(zé)即時(shí)吹散容易糊住的巖屑，另一路高壓風(fēng)負(fù)責(zé)把渣子強(qiáng)力推出來(lái)，徹底解決了糊鉆、卡鉆的老大難問(wèn)題，效率提升50%以上?！?/span>

在爆破工藝上，QC小組研發(fā)出適用于未凍軟巖的預(yù)裂爆破控制技術(shù)，并采用針對(duì)凍結(jié)硬巖的新型掏槽技術(shù)與抗凍炸藥優(yōu)選方案。

負(fù)責(zé)爆破設(shè)計(jì)的工程師胡承剛表示：“通過(guò)大量數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)迭代，我們終于找到了既能有效破碎堅(jiān)硬凍巖，又能將振動(dòng)控制在凍結(jié)管安全閾值內(nèi)的最佳爆破參數(shù)組合，實(shí)現(xiàn)安全與效率的平衡?！?/span>

通過(guò)系列技術(shù)創(chuàng)新，新街一井主立井施工效率顯著提升，平均日循環(huán)進(jìn)尺從3米穩(wěn)定提高至4米。爆破后井幫平整，超欠挖率得到有效控制，未發(fā)生任何因爆破導(dǎo)致的圍巖失穩(wěn)或凍結(jié)管損傷事件。

“這項(xiàng)成果讓我們節(jié)約了可觀成本，預(yù)計(jì)年效益可達(dá)千萬(wàn)元?！眲幈硎?。

應(yīng)用《西部富水凍結(jié)軟巖地層安全高效爆破技術(shù)研究》成果，他們成功破解了西部富水凍結(jié)軟巖地層井筒建設(shè)的安全高效爆破難題，為類(lèi)似復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程建設(shè)提供了可復(fù)制、可推廣的案例。

作者：吳新旋版面編輯：王世雅

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來(lái)源：中國(guó)煤炭報(bào)

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