不同耦合系數(shù)及孔間距對(duì)煤層爆生裂隙擴(kuò)展影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、深孔預(yù)裂控制爆破技術(shù)可增加煤層裂隙、提高煤層透氣性，是有效防止煤與瓦斯突出的技術(shù)措施之一。而裝藥結(jié)構(gòu)是影響深孔預(yù)裂爆破效果的關(guān)鍵因素之一，現(xiàn)階段大多數(shù)學(xué)者對(duì)于裝藥結(jié)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容，多集中于不耦合裝藥結(jié)構(gòu)的裂隙形成機(jī)理、工程實(shí)踐中爆破增透效果等方面。本文通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和數(shù)值模擬，對(duì)不同耦合系數(shù)及孔間距對(duì)爆生裂隙擴(kuò)展的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到了煤體爆破裂隙發(fā)育效果最佳的不耦合系數(shù)，并確定了在該系數(shù)條件下控制孔的設(shè)置范圍，從而為深孔預(yù)裂爆破技術(shù)

2、參數(shù)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　本文首先對(duì)不同耦合裝藥條件下，爆炸對(duì)周圍煤巖體介質(zhì)的初始沖擊壓力、煤體介質(zhì)的破壞區(qū)域進(jìn)行了計(jì)算，分析了粉碎區(qū)和裂隙區(qū)的范圍，建立了爆破作用下爆破孔與控制孔裂隙擴(kuò)展力學(xué)模型，得到了控制孔和爆破孔裂隙擴(kuò)展長(zhǎng)度。而后進(jìn)行了相似配比試驗(yàn)，并基于該試驗(yàn)配比結(jié)果設(shè)計(jì)了相似模型試驗(yàn)，通過分析爆破試件表面及內(nèi)部形成的宏觀裂隙及各試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)變，結(jié)合三維顯示動(dòng)力分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)上述試驗(yàn)條件下各模型的

3、計(jì)算結(jié)果，從試驗(yàn)與數(shù)值模擬兩個(gè)方面分析了各個(gè)試驗(yàn)條件對(duì)穿層鉆孔煤體爆破裂隙發(fā)育的影響。
　　根據(jù)相似配比試驗(yàn)，通過合理地調(diào)整各組分的配比，利用水泥、砂子、石膏、煤粉以及水可獲得預(yù)期強(qiáng)度的材料。頂、底板巖層（砂子、水泥、石膏、云母粉和水）及煤層（砂子、水泥、石膏、云母粉、煤粉和水）對(duì)應(yīng)的配比為:頂板巖層(6.2∶1.2∶0.8∶0.06∶0.9)、底板巖層(6.8∶1.0∶0.5∶0.08∶0.9)及煤層(3.2∶0.4∶1.0∶0

4、.05∶2.0∶0.7)。模型試驗(yàn)結(jié)果表明，在爆破作用下耦合裝藥時(shí)形成的爆破空腔與原孔徑之比最大，爆破孔的擴(kuò)大約為原來的10倍，爆破孔附近形成的裂隙較為密集，但裂隙形態(tài)較短。當(dāng)不耦合系數(shù)為1.5時(shí)，爆破孔的直徑擴(kuò)大約為原來的6.5倍，裂隙發(fā)育形態(tài)較長(zhǎng)。當(dāng)不耦合系數(shù)為2.0時(shí)，爆破孔的直徑擴(kuò)大約為原來的2.5倍，裂隙在長(zhǎng)度和數(shù)目上均有所降低，裂隙發(fā)育形態(tài)較差。三組試驗(yàn)中，在設(shè)置的四個(gè)控制孔方向上均有裂隙貫穿，說明存在控制孔時(shí)，裂隙優(yōu)先發(fā)育