构造区硬岩可控冲击波预裂参数优化与实践

为降低综采工作面构造区坚硬岩石对回采的影响,通过试验与数值模拟相结合的方法开展了可控冲击波预裂硬岩技术研究。借助可控冲击波能量测试平台,利用混凝土相似材料开展可控冲击波预裂试验;通过离散元CDEM软件模拟三维加载条件,揭示地应力、冲击波强度及弹性模量对预裂范围的影响。结果表明:地应力与破裂半径成反比关系,破裂范围与应力峰值和冲击次数成正比关系,放电电压30 kV、峰值压力224 MPa的冲击能量能够满足构造区硬岩破裂需求;现场应用证实了可控冲击波对回采工作面硬岩影响区的大块整岩裂隙发育会造成明显影响,经冲击波作用后岩层裂纹数在3条/m^(2)以上,预裂区岩体呈松散、棱片状,割落的岩石无需二次破碎,恢复工作面日推进度3~5 m,与正常回采效率相当。可控冲击波预裂硬岩技术作为一种主动、超前、大面积治理井下硬岩影响区的新技术,可为煤矿安全高效生产提供一定的技术支撑。