爆轰应力波在高瓦斯煤层中的传播和衰减特性

深孔预裂爆破技术是高瓦斯低透气性煤层强化增透瓦斯抽采的重要途径之一。以连续介质力学为基础,建立了煤体在爆轰荷载作用下动态损伤本构模型,并将此模型嵌入非线性有限元程序LS-DYNA中,对爆轰应力波在不同弹性模量煤体中传播和衰减特性进行了数值模拟;通过对现场深孔预裂爆破专用药柱爆炸引起的爆破振动进行监测,获得了爆轰应力波在高瓦斯煤层中的传播和衰减特性,爆轰实验结果与模拟结果基本吻合,验证了所建立本构模型的合理性与正确性。研究表明:在传播距离小于4.8 m时,爆轰应力波具有较高的峰值,并迅速衰减,在传播距离大于约4.8 m以后,爆轰应力波峰值较低且衰减幅度逐渐趋于平缓。

岩石爆破裂纹扩展机理试验研究

光面爆破是应用最为广泛的一项控制爆破技术,可以大大减少巷道掘进中的超欠挖现象。为探究爆破荷载下裂纹成缝及扩展机理,采用有机玻璃板制作2组试件进行单孔起爆试验,结果表明:爆破的第一阶段主要是爆轰应力波的作用,其致裂炮孔周边及破碎孔口岩体,在炮孔周边形成了细小裂纹;在爆破的第二阶段,爆生气体的气楔作用促使裂纹进一步扩展,爆生气体的逸散行为导致了玻璃碎片抛掷现象;在爆破的第三阶段,爆生气体的作用已很微弱,裂纹扩展逐渐停止,而在反射拉伸波到达裂纹尖端时,对裂纹表面的拉伸作用促使裂纹沿反射拉伸波传播方向进一步扩展。