爆破，即利用炸藥等爆炸物在短時(shí)間內(nèi)迅速釋放巨大能量的過程，是地下巖體開挖中不可或缺的重要手段。這一技術(shù)長期且廣泛地應(yīng)用于立井開鑿、巷道掘進(jìn)、隧道施工以及礦場開采等地下工程領(lǐng)域。錢學(xué)森先生曾指出爆炸的優(yōu)勢(shì)在于其巨大的能量釋放和極高的功率，并形象地描述了爆炸的威力：爆炸的好處是威力大而尤以功率極大為其特點(diǎn)。一個(gè)直徑為1米的TNT炸藥圓球，爆炸所釋放的能量是3.52×10^9焦耳，功率是4.72×10^10千瓦。這種“畢其功于一役”的特性，可以做很多一般難以做到的事。

21世紀(jì)以來，隨著淺部資源的枯竭與深地空間的持續(xù)開發(fā)，地下工程中傳統(tǒng)的爆破技術(shù)面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，已經(jīng)無法滿足國家高質(zhì)量發(fā)展對(duì)地下工程爆破安全、高效、精準(zhǔn)的需求，需要爆破技術(shù)的不斷創(chuàng)新，推動(dòng)生產(chǎn)力從傳統(tǒng)的規(guī)?；l(fā)展向更高層次、更高質(zhì)量的方向轉(zhuǎn)型。鑒于炸藥爆炸過程的瞬態(tài)性和巖體的非均質(zhì)各向異性，地下工程巖體爆破亟須深入研究3個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)難題：一是炸藥能量釋放與爆炸裂紋擴(kuò)展的精準(zhǔn)控制原理還不清晰；二是高效利用爆破正能量破碎巖體和治理災(zāi)害的方法不夠先進(jìn)；三是有效控制爆破對(duì)圍巖損傷破壞負(fù)作用的技術(shù)尚不成熟。攻克上述三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)難題，不僅是對(duì)安全、高效、精準(zhǔn)的地下工程爆破技術(shù)的迫切需求，更是推動(dòng)生產(chǎn)力實(shí)現(xiàn)質(zhì)變飛躍、加速國家地下工程建設(shè)能力全面提升的重要基石。

在科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深井高效破巖與洗井排渣關(guān)鍵技術(shù)”和多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金等國家級(jí)課題的資助下，我國科研團(tuán)隊(duì)持續(xù)三十余年開展了地下工程安全精準(zhǔn)爆破理論與技術(shù)研究。通過構(gòu)建爆破能量“精準(zhǔn)控制”新理論，創(chuàng)新性地提出“以爆抑災(zāi)”新方法，開發(fā)“減振降損”新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了控制爆炸能量“要聽話”（指哪兒打哪兒）、“多干活”（高效利用爆炸能量）和 “少惹禍”（削減爆破負(fù)作用）的目標(biāo)。

“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的迫切要求，是建設(shè)世界科技強(qiáng)國的必由之路。”在這樣的理念指導(dǎo)下，我們?cè)诘叵鹿こ贪踩珳?zhǔn)爆破方面不斷進(jìn)行基礎(chǔ)理論探索。首次闡釋了爆炸能量釋放與爆生裂紋擴(kuò)展的作用原理，原創(chuàng)了巖石爆破“精準(zhǔn)控制”新理論。針對(duì)炸藥能量釋放與爆炸裂紋擴(kuò)展原理尚不清晰的問題，發(fā)明了動(dòng)光彈性與數(shù)字圖像相關(guān)的綜合實(shí)驗(yàn)方法。該方法揭示了爆炸過程中應(yīng)力波與爆生氣體如何先后疊加作用于巖石破裂，以及P波（縱波）和S波（橫波）與爆炸裂紋之間的相互作用機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了爆炸主應(yīng)力場的量化表達(dá)式。據(jù)此，創(chuàng)建了爆炸能量以最快速度沿最小阻力路徑釋放的巖石爆破最小作用量理論。針對(duì)爆炸能量釋放的瞬態(tài)性，精準(zhǔn)調(diào)控爆炸能流傳播方向難的問題，發(fā)明了“緊箍咒”型雙聚能結(jié)構(gòu)，闡明了爆炸應(yīng)力波與雙聚能器的相互作用規(guī)律，得到了應(yīng)力波透反射作用下壓力計(jì)算公式，實(shí)現(xiàn)從源頭上精準(zhǔn)控制爆炸能量釋放和裂紋擴(kuò)展，裂紋長度較普通爆破提高3倍以上，裂紋定向精度控制在2°以內(nèi)。這些理論創(chuàng)新成果，不僅為實(shí)現(xiàn)控制爆炸能量 “要聽話”的目標(biāo)提供了有力支持，還指導(dǎo)了利用爆破手段更有效地抑制災(zāi)害并削減爆破產(chǎn)生的振動(dòng)與損傷。

科技創(chuàng)新是預(yù)防和化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略性手段，堅(jiān)持從源頭上防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)，真正把問題解決在萌芽之時(shí)、成災(zāi)之前。在地下礦山的安全建設(shè)方面，我們創(chuàng)造性地提出了“以爆抑災(zāi)”新方法，從源頭上消除礦山災(zāi)害隱患。針對(duì)巨厚堅(jiān)硬頂板易誘發(fā)動(dòng)力災(zāi)害、強(qiáng)采動(dòng)易導(dǎo)致巷道大變形災(zāi)變等問題，發(fā)明了軸向聚能爆破切塊式弱化堅(jiān)硬頂板方法、采動(dòng)巷道精準(zhǔn)爆破卸壓的應(yīng)力調(diào)控技術(shù)。使得微震能量峰值降低2個(gè)數(shù)量級(jí)，多個(gè)年產(chǎn)百萬噸工作面由不可采變?yōu)榭刹?；采?dòng)巷道由“米級(jí)” 大變形控制到“厘米級(jí)”小變形，規(guī)避了災(zāi)變失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)金屬礦山深孔落礦易導(dǎo)致大面積懸頂?shù)膯栴}，發(fā)明了環(huán)向聚能爆破方法，揭示了面射流產(chǎn)生機(jī)制，配合采用“切—松—爆”控制爆破技術(shù)，消除了懸頂隱患，保障了人機(jī)安全；礦石產(chǎn)量提高15%，大塊率降低35%。上述成果實(shí)現(xiàn)了控制爆破能量“多干活”，提高能量利用效率的目標(biāo)，開創(chuàng)了地下礦山災(zāi)害防治新模式。

“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經(jīng)濟(jì)安全、國防安全和其他安全。”必須加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，把創(chuàng)新主動(dòng)權(quán)、發(fā)展主動(dòng)權(quán)牢牢掌握在自己手中。在地下礦山復(fù)雜井隧建設(shè)方面，我們因地制宜地研發(fā)了一系列復(fù)雜井隧爆破“減振降損”新技術(shù)，最大限度削減爆破能量負(fù)作用。針對(duì)深孔爆破效率低、圍巖損傷嚴(yán)重等問題，發(fā)明了孔內(nèi)多點(diǎn)起爆和周邊“深+淺”孔組合的6米深孔大循環(huán)低擾動(dòng)爆破方法；研發(fā)了凍結(jié)立井聚能與延時(shí)相結(jié)合的爆破技術(shù)，均化了爆炸應(yīng)力場，使得立井單循環(huán)進(jìn)尺提高50%，圍巖損傷降低33%，振速降低40%，建成亞洲最深紗嶺金礦主井和穿過世界最厚沖積層的萬福煤礦主井。針對(duì)國內(nèi)外尚無200平方米以上大斷面隧道開挖技術(shù)規(guī)范，超小凈距隧道中夾巖柱保護(hù)難度大等問題，發(fā)明了超大斷面五階段九部開挖方法和超小凈距隧道微損傷爆破控制技術(shù)，使得爆破振動(dòng)速度降低60%以上，實(shí)現(xiàn)了北京八達(dá)嶺隧道及地下長城站和深圳蓮塘隧道安全高效施工。上述成果助力實(shí)現(xiàn)控制爆破能量“少惹禍”的目標(biāo)，突破了“超深炮孔、超近間距、超大斷面”井隧安全高效施工禁區(qū)。

該技術(shù)的突破和成功離不開產(chǎn)教融合促成的企業(yè)工程應(yīng)用與高校成果研發(fā)的背靠背模式，不僅獲得了十余項(xiàng)省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)與百余項(xiàng)論文發(fā)表，還成功應(yīng)用于國內(nèi)外多個(gè)重大工程項(xiàng)目，如鞍鋼集團(tuán)、山能集團(tuán)、中鐵五局等開發(fā)的國內(nèi)百余項(xiàng)工程，以及塞爾維亞等“一帶一路”沿線國家礦業(yè)工程，實(shí)現(xiàn)了零傷亡、零事故。近三年內(nèi)已實(shí)現(xiàn)約69億元的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益十分顯著。

實(shí)踐證明，該技術(shù)所取得的成果是“新質(zhì)生產(chǎn)力”理念在地下工程爆破領(lǐng)域的生動(dòng)體現(xiàn)，充分彰顯了科技創(chuàng)新在推動(dòng)生產(chǎn)力躍升中的關(guān)鍵作用。通過揭示炸藥能量釋放與爆炸裂紋擴(kuò)展精準(zhǔn)控制的“新理論”，提出高效利用爆破正能量破碎巖體和治理災(zāi)害的“新方法”，并研發(fā)了有效控制爆破對(duì)圍巖損傷破壞負(fù)作用的“新技術(shù)”。這些創(chuàng)新使得爆破技術(shù)從任性的“壞小子”轉(zhuǎn)變?yōu)槁犜挼?ldquo;建設(shè)者”，推動(dòng)了生產(chǎn)力從傳統(tǒng)的規(guī)?；l(fā)展向更高層次、更高質(zhì)量的方向轉(zhuǎn)型。未來，隨著爆破技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展，必將引領(lǐng)地下工程領(lǐng)域邁向新高度，催生一系列革命性的技術(shù)突破，為我國實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)作出新的更大的貢獻(xiàn)。