松软低透煤层深孔微差聚能爆破致裂机理
2021-08-31郭德勇朱同功
煤炭学报 2021年8期
郭德勇,张 超,李 柯,朱同功
(1.中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院,北京 100083; 2.平顶山天安煤业股份有限公司十矿,河南 平顶山 467013)
煤体在上覆岩层压力及构造应力等作用下变得松软、低透气性,使煤层瓦斯抽采困难,影响矿井生产安全。为提高煤层透气性开展了大量的研究工作[1-4],煤层水力压裂、聚能爆破、高压空气爆破等增透技术取得了重要进展[5-8]。在松软煤层进行爆破时由于煤体结构破碎,裂隙杂乱不均匀发育,导致爆破能量在传输过程中耗散过快,煤层致裂范围受到限制,影响煤层增透效果。深孔聚能爆破在特定方向上形成聚能流侵彻煤体,进而形成较大范围裂隙,提高煤层透气性[9-11]。
微差爆破技术在工程爆破中应用广泛,在提高爆破效率和降低爆破振动方面取得了较好的应用效果[12-14]。对微差爆破作用机理尤其在炮孔间应力波的相互作用及对致裂效果影响方面进行了广泛研究:谢华刚等[15]试验发现微差爆破应力波叠加效应是形成裂隙网的主导因素;BLAIR[16]指出微差起爆时炮孔间应力波在形状上明显不同,但只能改善局部范围的爆破效果;JOHANSSON等[17-18]则认为无论微差时间是否在应力波相互作用的时间范围内,岩石破碎程度没有明显差异。此外,在微差时间选取上,QIU等[19]认为只有当延迟间隔小于新自由面形成的时间时,才有可能形成大范围爆破漏斗;陈士海等[20-21]发现质点峰值速度局部放大效应的幅值及范围与微差时间和爆破荷载衰减系数密切相关;而YUAN等[22]研究发现微差爆破效果受炮孔间距的影响比延迟时间更大。……
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