张 晋

(国家能源集团神东集团有限责任公司锦界煤矿，陕西 榆林 719000)

煤矿开采过程中会形成采空区[1]，采空区结构复杂多变，且存在大量遗煤和瓦斯，工作面的漏风为采空区提供氧气，同时采空区内相对密闭的环境易造成瓦斯积聚，引发瓦斯爆炸事故[2]。在煤矿事故中瓦斯爆炸事故发生最多、影响最大，而特大瓦斯爆炸事故主要发生在采空区内[3-5]。煤矿防爆密闭墙是保障采空区安全的重要设施[6]，传统的密闭墙构造材料是砖块[7]，近年来，学者们研究了聚酯氨泡沫材料[8]、高水充填密闭墙材料[9]、水泥微粒稳定的水性泡沫[10]等新型密闭材料来提高密闭墙的抗冲击能力和抗压能力，但缺乏对混凝土材料的研究。矿井多根据类比和经验来构筑密闭墙，没有完全统一的构筑技术和合适的材料[11-12]，因而目前矿井普遍采用的密闭墙存在自身局限性，本文以砖墙作为对比，探究混凝土墙抗冲击和密闭性的特点。

本文建立了矿井密闭墙的数值模型，进行爆炸荷载作用数值模拟试验，考察其损伤和变形程度；研究了不同爆炸强度对三明治式墙体的影响，初步探究了砖墙和C40混凝土构筑墙体的力学响应和损伤情况以及矿山压力和爆炸联合作用下墙体的稳定性。

1 复合墙体数值模型建立

本文以国内某矿业集团的抗冲击密闭墙设计方案为基础，建立了有限元仿真模型。试验所用的爆炸载荷参考已有文献和标准，进行仿真试验[13]。该矿业集团采用由内墙(承压层)、压实黄土层(缓冲层)、外墙(防护层)组成的三明治式结构密闭墙[14]，内墙和外墙厚度均为0.75 m，中间填充厚度为2 m的黄土和生石灰混合物(比例9∶1)。……