水介质预裂爆破顶板裂纹的扩展

针对坚硬顶板空气为不耦合介质,外加控制孔后爆破孔间裂纹扩展不佳的问题,以山西永宁煤矿10204沿空留巷工程为工程背景,使用LS-DYNA动力有限元模拟软件,研究外加控制孔后水为不耦合介质时水环半径、控制孔直径、不耦合系数、孔间距对孔间裂纹扩展及孔间测点峰值有效应力的影响规律,并进行了现场验证。研究结果表明:水与空气半径比值从0增加到1时,孔间贯通裂纹数量增多,由1增加到无穷时,孔间裂纹的贯通数量没有明显的提高;控制孔直径由45 mm增加到65 mm时,孔间贯通裂纹数量增多,控制孔直径65 mm增加到75 mm时孔间贯通裂纹数量增加不明显;不耦合系数为水时都在不耦合系数为2.0时最佳,相对于不耦合系数为1.51、2.0、2.3时峰值有效应力高出15%、19%、24%左右;随着炮孔间距增大裂纹数量呈现先增大后减小的趋势,间距700 mm时孔间裂纹扩展效果最佳,间距超过1000 mm后孔间裂纹数量明显减小仅有一条主裂纹贯通。