液態二氧化碳相變致裂掏槽破巖試驗研究

孫 小 明

(1.煤炭科學技術研究院有限公司 安全分院，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013)

0 引 言

在礦山開發、水利水電工程建設以及城市隧道施工等工程中廣泛涉及巖石巷道開挖作業，依靠炸藥的鉆孔爆破法是當前巷道、隧洞開挖的常用手段。然而，炸藥爆破伴生的危害效應不容忽視，爆破沖擊波、強烈振動引起巷道支護失穩或圍巖損傷，對礦井安全造成較大危害，尤其對深埋高地應力巖體開挖過程中的巖爆、微地震、分區破裂化等非常規巖體工程災害的形成具有重要影響[1-2]；在高瓦斯、突出礦井中，使用炸藥進行作業存在引燃瓦斯甚至引發瓦斯爆炸的隱患；在水利水電工程及城市隧道施工中，炸藥爆破施工引起的振動會對附近建筑物造成較大危害；爆破噪聲、有毒有害氣體及粉塵等污染會對居住環境造成不良影響，危害作業人員身心健康[3]。鑒于炸藥爆破在工程應用中的諸多不良因素，同時大型鑿巖設備受制于作業空間、圍巖地質條件等因素而使用范圍有限[4-5]，為提高巷道掘進效率，提出采用液態二氧化碳相變致裂技術用于破巖作業。

液態二氧化碳相變致裂技術是一種非炸藥物理爆破技術，致裂過程具有安全可靠、振動和噪聲小、無有毒有害氣體產生的優點，而且主爆區對圍巖擾動小、能量利用率高，可最大程度地減少爆破粉塵的產生[6]，致裂過程無火花外露，杜絕引起瓦斯爆炸的危險。文獻[7-10]利用液態二氧化碳相變致裂技術在低透氣性煤層中開展深孔預裂爆破，可大幅提高煤體內裂隙發育程度，改善煤層透氣性，進而促進瓦斯解吸提高瓦斯抽采效果。……