煤层松动爆破多场耦合数值模拟及卸压增透评价研究

Numerical Simulation of Multi-field Coupling in Coal Seam Loosening Blasting and Evaluation of Pressure Relief and Permeability Enhancement

为考察煤层松动爆破卸压增透效果,运用弹性力学、瓦斯渗流和运移理论,采用COM-SOL Multiphysics模拟软件,模拟得到采掘引起的损伤区分布图、松动爆破损伤区分布图及弹性模量和应力分布图,发现松动爆破后爆破影响范围达到3.5~4.0 m.结合现场工程实践,对松动爆破孔周边测试孔的瓦斯体积分数和瓦斯涌出量进行跟踪测定,确定松动爆破有效影响范围为3.0~4.0 m.现场试验和数值模拟结果的一致性表明,松动爆破的有效影响范围在3.5 m左右。松动爆破破坏了煤体结构的不均匀性,使应力集中带向煤体深部转移,达到了卸压作用;爆破大幅增加煤层裂隙,使得“卸压增流效应”明显;松动爆破是瓦斯抽采或局部防突措施重要手段之一。