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摘要
针对竖井爆破施工的限制因素和炸药受控的问题，结合现有掏槽技术的特点，提出二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术。首先，介绍了二氧化碳爆破技术的原理和二氧化碳爆破器的结构；阐述了“二阶二段”筒形掏槽的核心思想，“二阶二段”是指从“时空”两个维度对掏槽形式的一种描述，将掏槽区岩石分成深浅不同的2个台阶，掏槽孔的爆破顺序分成2个段别；同时掏槽孔布置成内外2圈直径不同的双圆筒形状，在掏槽圈的中心布置1个空孔，一阶掏槽孔在内圈，二阶掏槽孔在外圈，一阶掏槽孔和二阶掏槽孔统一向中心孔倾斜一定的角度，所形成圆筒的顶面积大，底面积小，一阶掏槽孔先爆破，二阶掏槽孔后爆破。“二阶二段”筒形掏槽充分结合了“二阶二段”和筒形掏槽的各自优点，中心孔为爆破孔提供弱自由面和补偿空间，一阶掏槽孔和二阶掏槽孔围成双筒形，深浅结合、分段爆破，降低了二阶爆破时岩石的夹制力，有利于掏槽成腔，提升爆破效果。其次，分析了“二阶二段”筒形掏槽的成腔机制，推导了掏槽爆破的剪切阻力公式和爆破成腔的动力公式，确定了槽腔岩石在二氧化碳爆生气体的静作用下抛离槽腔所需要满足的基本条件。最后，通过对比炸药直眼掏槽爆破和二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破的现场应用效果，发现2种方式在循环进尺、炮孔利用率和掏槽腔体积的3项爆后指标上差值较小，进一步验证了二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破适用于竖井掘进，为竖井掏槽爆破提供了新的技术方式。
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单位北京科技大学; 煤炭科学技术研究院有限公司
