煤炭是我国的主要能源，2009年煤炭产量接近30亿t，在一次能源生产和消费结构中一直占主导地位，分别占一次能源生产和消费总量的70％左右，是国民经济发展的重要支撑。我国煤矿岩巷掘进85％以上仍以爆破法为主，目前，爆破法掘进炮眼利用率低，掘进速度慢，严重影响煤矿的采掘比和开采效率。随着采煤技术及机械化水平的不断提高，以钻爆法为主的岩巷掘进低下水平成为采掘接替紧张的主要因素。　　 岩巷钻爆法掘进技术主要包括钻眼爆破、支护、矸石运输、施工工艺和劳动组织。本文在综合分析国内外岩巷掘进技术的基础上，根据岩巷钻爆掘进的技术特点，运用ANSYS/LS-DYNA软件对6种掏槽方式进行动态有限元数值模拟和相似爆破试验研究，通过理论分析、试验研究和现场试验相结合的方法对硬岩巷道不同阶微差掏槽爆破试验与工程应用进行了系统的研究。主要结论如下：　　 1)根据试验巷道岩石的物理力学性质和炸药参数，运用ANSYS/LS-DYNA软件，对6种不同掏槽方式进行动态有限元数值模拟，研究爆炸应力波的传播机理，裂纹发生、扩展与槽腔的形成过程。得出：爆炸应力波由炮眼为中心以柱面波的形式向四周辐射状传播，由于炮眼壁有效应力远大于岩石破坏强度，眼壁处首先产生裂纹，裂纹由炮眼中心沿径向起裂产生裂纹；随着裂隙的产生、扩展和延伸以及爆轰气体的膨胀作用，在两炮眼连线中心开始出现高应力区，呈现出压剪及卸载破坏，裂纹发展到一定程度后发生交叉、贯通，切割岩体并形成块体飞出，形成槽腔；楔形掏槽有利于应力波的叠加，在不同时刻出现应力峰值总是大于直眼掏槽，有利于炮眼间裂纹的贯通及岩石的破碎与抛掷；微差爆破降低了眼内爆破峰值压力，延长了爆轰气体在炮眼内的作用时间，使爆落的岩石破碎块度更加均匀。　　 2)根据相似理论选择爆破相似参数，建立相似准则，确定模型材料及炸药，进行6种不同掏槽爆破相似试验，从掏槽体积、炮眼利用率两个方面定量分析对比不同掏槽方式的爆破效果。得出：直眼掏槽三种模型掏槽爆破试验，不同阶掏槽与直眼掏槽相比，掏槽深度提高了20.8％，掏槽体积增加了34.1％；不同阶微差起爆掏槽深度比直眼掏槽提高了32.1％，掏槽体积增加了127％；微差起爆与同时起爆相比，掏槽深度和掏槽体积分别提高了9.3％与69.2％；楔形掏槽爆破三种模型试验，不同阶楔形掏槽深度比楔形掏槽提高了87.3％，掏槽体积增加了19％，楔形微差掏槽深度比楔形掏槽提高了168％，掏槽体积增加了58.4％，微差起爆与同时起爆相比，掏槽深度和掏槽体积分别增加了43.2％与33.1％；楔形掏槽的三种模型比相对应的直眼掏槽三种模型掏槽深度与体积大。　　 3)结合直眼、斜眼和混合掏槽的特点，根据数值模拟和相似试验的结果，提出了中深孔不同阶微差掏槽方式：在直眼掏槽的基础上，把直眼掏槽改为斜眼掏槽，角度大于正常的斜眼掏槽，中间炮眼仍为直眼，中间炮眼比掏槽眼深200～300mm，装1～2支药卷，其余长度用水炮泥和黏土炮泥封堵，起爆雷管为2段，保证在掏槽眼先爆的基础上，把掏槽的残岩进一步抛出，它不仅起到一般空眼的作用，而且还能把装药眼破碎的岩石，进一步破碎抛出槽外，从而大大加深掏槽的有效深度。　　 4)钻眼工作是钻爆法掘进的一道主要工序，硬岩巷道钻眼速度慢，影响施工工艺和作业方式的合理安排。通过现场试验，分析钻眼速度与炮眼深度、直径之间的关系，提出硬岩巷道钻眼掘进采用“分类布孔”方法，即掏槽眼采用大直径炮眼、大直径药卷，提高掏槽爆破效率；周边眼采用小直径炮眼，小直径药卷，光面爆破技术，保证爆破质量。应用表明：缩短钻眼时间25％～30％，有利于提高掘进速度。　　 5)研究了岩巷掘进矸石运输系统，提出了皮带运输与矸石仓相结合的方式，实现了出矸的连续作业，提高了装运岩能力，大大缩短了循环出矸时间，为合理安排施工工序与实现正规循环作业创造有利条件。　　 6)通过对岩巷钻爆法掘进主要工序时间测试分析，合理配置施工机具和优化施工工艺，提出了适用于岩巷快速掘进的施工工艺流程与劳动组织管理方式，实现了爆破、出矸等施工工艺与劳动组织的有机结合，通过集成、创新，形成了适合硬岩巷道掏槽方式及符合现场实际的快速掘进配套技术，显著提高了硬岩巷道掘进水平。　　 工程应用表明，爆破炮眼利用率达到95％，钻眼时间缩短25％～30％，出矸效率提高50％，大断面岩巷掘进月平均进尺110m，月最高进尺152m，实现安全高效快速掘进，取得了显著的社会效益和经济效益。