爆破，即利用炸藥等爆炸物在短時間內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。這一技術長期且廣泛地應用于立井開鑿、巷道掘進、隧道施工以及礦場開采等地下工程領域。錢學森先生曾指出爆炸的優勢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。一個直徑為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世紀以來，隨著淺部資源的枯竭與深地空間的持續開發，地下工程中傳統的爆破技術面臨著越來越多的挑戰，已經無法滿足國家高質量發展對地下工程爆破安全、高效、精準的需求，需要爆破技術的不斷創新，推動生產力從傳統的規模化發展向更高層次、更高質量的方向轉型。鑒于炸藥爆炸過程的瞬態性和巖體的非均質各向異性，地下工程巖體爆破亟須深入研究3個關鍵科學問題與技術難題：一是炸藥能量釋放與爆炸裂紋擴展的精準控制原理還不清晰；二是高效利用爆破正能量破碎巖體和治理災害的方法不夠先進；三是有效控制爆破對圍巖損傷破壞負作用的技術尚不成熟。攻克上述三個關鍵科學與技術難題，不僅是對安全、高效、精準的地下工程爆破技術的迫切需求，更是推動生產力實現質變飛躍、加速國家地下工程建設能力全面提升的重要基石。

在科技部重點研發計劃“深井高效破巖與洗井排渣關鍵技術”和多項國家自然科學基金等國家級課題的資助下，我國科研團隊持續三十余年開展了地下工程安全精準爆破理論與技術研究。通過構建爆破能量“精準控制”新理論，創新性地提出“以爆抑災”新方法，開發“減振降損”新技術，實現了控制爆炸能量“要聽話”（指哪兒打哪兒）、“多干活”（高效利用爆炸能量）和 “少惹禍”（削減爆破負作用）的目標。

“加強基礎研究，是實現高水平科技自立自強的迫切要求，是建設世界科技強國的必由之路。”在這樣的理念指導下，我們在地下工程安全精準爆破方面不斷進行基礎理論探索。首次闡釋了爆炸能量釋放與爆生裂紋擴展的作用原理，原創了巖石爆破“精準控制”新理論。針對炸藥能量釋放與爆炸裂紋擴展原理尚不清晰的問題，發明了動光彈性與數字圖像相關的綜合實驗方法。該方法揭示了爆炸過程中應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理。在此基礎上，推導出了爆炸主應力場的量化表達式。據此，創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。針對爆炸能量釋放的瞬態性，精準調控爆炸能流傳播方向難的問題，發明了“緊箍咒”型雙聚能結構，闡明了爆炸應力波與雙聚能器的相互作用規律，得到了應力波透反射作用下壓力計算公式，實現從源頭上精準控制爆炸能量釋放和裂紋擴展，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。這些理論創新成果，不僅為實現控制爆炸能量 “要聽話”的目標提供了有力支持，還指導了利用爆破手段更有效地抑制災害并削減爆破產生的振動與損傷。

科技創新是預防和化解重大安全風險的戰略性手段，堅持從源頭上防范化解重大安全風險，真正把問題解決在萌芽之時、成災之前。在地下礦山的安全建設方面，我們創造性地提出了“以爆抑災”新方法，從源頭上消除礦山災害隱患。針對巨厚堅硬頂板易誘發動力災害、強采動易導致巷道大變形災變等問題，發明了軸向聚能爆破切塊式弱化堅硬頂板方法、采動巷道精準爆破卸壓的應力調控技術。使得微震能量峰值降低2個數量級，多個年產百萬噸工作面由不可采變為可采；采動巷道由“米級” 大變形控制到“厘米級”小變形，規避了災變失穩風險。針對金屬礦山深孔落礦易導致大面積懸頂的問題，發明了環向聚能爆破方法，揭示了面射流產生機制，配合采用“切—松—爆”控制爆破技術，消除了懸頂隱患，保障了人機安全；礦石產量提高15%，大塊率降低35%。上述成果實現了控制爆破能量“多干活”，提高能量利用效率的目標，開創了地下礦山災害防治新模式。

“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經濟安全、國防安全和其他安全。”必須加快突破關鍵核心技術，努力實現關鍵核心技術自主可控，把創新主動權、發展主動權牢牢掌握在自己手中。在地下礦山復雜井隧建設方面，我們因地制宜地研發了一系列復雜井隧爆破“減振降損”新技術，最大限度削減爆破能量負作用。針對深孔爆破效率低、圍巖損傷嚴重等問題，發明了孔內多點起爆和周邊“深+淺”孔組合的6米深孔大循環低擾動爆破方法；研發了凍結立井聚能與延時相結合的爆破技術，均化了爆炸應力場，使得立井單循環進尺提高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。針對國內外尚無200平方米以上大斷面隧道開挖技術規范，超小凈距隧道中夾巖柱保護難度大等問題，發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，使得爆破振動速度降低60%以上，實現了北京八達嶺隧道及地下長城站和深圳蓮塘隧道安全高效施工。上述成果助力實現控制爆破能量“少惹禍”的目標，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。

該技術的突破和成功離不開產教融合促成的企業工程應用與高校成果研發的背靠背模式，不僅獲得了十余項省部級科技獎勵與百余項論文發表，還成功應用于國內外多個重大工程項目，如鞍鋼集團、山能集團、中鐵五局等開發的國內百余項工程，以及塞爾維亞等“一帶一路”沿線國家礦業工程，實現了零傷亡、零事故。近三年內已實現約69億元的經濟效益，同時社會和生態環境效益十分顯著。

實踐證明，該技術所取得的成果是“新質生產力”理念在地下工程爆破領域的生動體現，充分彰顯了科技創新在推動生產力躍升中的關鍵作用。通過揭示炸藥能量釋放與爆炸裂紋擴展精準控制的“新理論”，提出高效利用爆破正能量破碎巖體和治理災害的“新方法”，并研發了有效控制爆破對圍巖損傷破壞負作用的“新技術”。這些創新使得爆破技術從任性的“壞小子”轉變為聽話的“建設者”，推動了生產力從傳統的規模化發展向更高層次、更高質量的方向轉型。未來，隨著爆破技術的持續創新與發展，必將引領地下工程領域邁向新高度，催生一系列革命性的技術突破，為我國實現高水平科技自立自強作出新的更大的貢獻。