采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5): 1342-1356.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2026.0001
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陈大勇1,赵博1,佟治1,黄炳香1,王超2,汪海波3,李顺波4,闫宪洋5,欧建春1,王艳立2,高伟明2,李炳宏1
摘要: 超深孔爆破技术在煤矿地下开采中具有重要作用,但其爆炸过程中会产生大量高浓度一氧化碳(CO),严重威胁井下人员生命安全,加之相关法律法规管控日趋严格,极大限制了该技术在煤矿领域的应用。系统梳理了煤矿CO治理的相关法规与典型事故案例,深入研究超深孔爆破CO的生成机理,明确炸药负氧平衡是CO产生的核心内因,而炸药种类、炸药反应机制及炮孔环境则构成重要的外部诱因。相较于常规爆破,超深孔爆破因其装药量多、孔深大等特点,显著增加了CO的绝对生成量与瞬时涌出风险。归纳评述了现有CO消除方法及煤矿地下开采典型场景中CO治理技术的适用性与局限性。基于此,提出了超深孔爆破CO原位消除技术构想,并给出其内涵和整体思路,通过将内嵌Cu-Mn尖晶石催化剂的功能复合薄膜与炸药一体化集成,主动利用炸药爆轰产生的高温、高压及化学活性环境作为驱动力,在爆炸反应区、爆破裂隙区与孔腔滞留区构成的立体空间内,触发CO的限域催化氧化反应,实现CO从产生到转化的原位“爆破-消除”时空协同与源头治理。研究表明,通过协同优化炸药配方、爆破工艺参数及原位消除技术,可有效降低CO浓度及其涌出风险。然而,在催化剂材料工程、爆炸-反应场耦合机制及工程化应用等原位消除技术方面仍面临一系列挑战,旨在为突破煤矿井下超深孔爆破CO治理瓶颈提供思路与技术路径。
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