梁洪彪

（山西西山晋兴能源有限责任公司 斜沟煤矿，山西 吕梁033602）

1 工程背景

23107工作面位于二一采区，上部为8号煤层18103、18105、18117采空区，上部东侧为18101采空区和原斜沟煤矿8号煤采空区。工作面倾向长247.8 m，走向长度为3 419 m，采用单一走向长壁低位放顶煤采煤方法，工作面采高为3.8 m，放煤高度11.0 m，采用一采一放回采工艺，正规循环进度为0.8 m，采空区采用全部垮落法管理顶板。由于工作面端头存在应力集中、顶煤较难破碎、影响顶煤冒放等问题，对工作面的安全生产造成了一定的影响。

2 预裂爆破技术方案设计分析

2.1 粉碎圈与裂隙圈半径的计算

（1）柱状炸药产生的爆破载荷。

耦合装药条件下，炸药在岩石内起爆后，粉碎圈和裂缝圈产生在炮孔周围，且柱状炸药对孔壁（1施）加冲击载荷。依据动力波原理：

式中，p为爆破产生的冲击波（初始应力MPa），p0表示炸药产生的爆轰压MPa，ρ表示岩石密度（kg/m3），ρ0表示炸药的密度（kg/m3），cp表示炸药在岩石中产生的波速（m/s），D为炸药在岩石中产生的爆速（m/s），γ为爆轰产物的膨胀绝热指数，γ取3。

径向应力和切向应力表示为：

上述公式中，σθ为岩石中的切向应力MPa，σr为岩石中的径向应力MPa，r表示为比距离，r¯=表示装药中心与计算点之间的距离，rb表示炮孔半径，α表示载荷传播衰减指数，α=2±表示岩石的动泊松比，b表示侧向应力系数

按照平面问题计算，z轴方向受力为：

（2）爆炸载荷作用下岩石的破坏。

由于岩石为脆性材料，岩石在爆破过程中呈三向受力状态。粉碎区是由岩石压缩产生的，爆破产生的拉应……