来兴平,崔 峰,曹建涛,单鹏飞

(1．西安科技大学能源学院,陕西西安 710054;2．西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 710054)

特厚煤体爆破致裂机制及分区破坏的数值模拟

来兴平1,2,崔 峰1,2,曹建涛1,2,单鹏飞1,2

(1．西安科技大学能源学院,陕西西安 710054;2．西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 710054)

为了优化并确定顶煤爆破参数,通过对爆破致裂机制的探讨,推导了爆炸作用下裂纹应力强度因子的表达式,给出了裂纹继续扩展的判断准则和裂隙区、压碎区的判定准则,运用理论分析和数值计算手段揭示了爆破致裂特性,分析了不同装药半径条件下爆破后煤体的压碎区、裂隙区范围。综合分析表明：爆炸后形成的压碎区、裂隙区与炸药性能及被爆体的物理力学特性有关,爆炸最终形成的压碎区、裂隙区半径与装药半径的比值不变,但压碎区和裂隙区半径随装药量的增加而加大。讨论认为裂隙区半径研究结果差异较大的原因与研究对象对爆破扰动的要求程度有关,爆破提高特厚、坚硬煤体冒放性主要与爆破致裂产生的宏观裂隙区有关。宏观裂隙区在15rb范围内,15rb以上的区域是微观裂隙萌生区。在进行涉及到安全防护方面的方案设计时,为保障安全性,必须考虑微观裂隙区的大小。

特厚煤层;爆破致裂;数值模拟;声波探测;光学摄像

Key words：extra-thick coal seam;blast-crack;numerical simulation;sound wave exploration;optical camera

爆破作为一种致裂煤岩体的措施在矿产开采、隧道施工等地下工程以及地面的楼房拆除中应用广泛。……