砂质泥岩巷道顶板定向爆破不耦合装药系数优化与应用

摘要

聚能爆破技术在沿空留巷工程项目中有着重要的作用，装药结构问题一直是目前讨论的热点及难点。对于目前沿空留巷顶板超前预裂装药长度尚没有明确的指标情况下，以孟津煤矿二₂-11031工作面轨道顺槽为研究背景，提出了等长装药顶板预裂技术，为明确最优装药结构，本文通过LS-DYNA数值模拟软件建立了三维定向聚能爆破模型，改变轴向药柱的长度，以裂纹扩展长度和应力衰减速率为分析指标，通过数值模拟可知，轴向不耦合系数在1.25～1.7之间径向切缝距离约为40 cm,轴向切缝距离约为80 cm,相比轴向不耦合系数在2～3之间，切缝距离分别提高了25%和12.5%;轴向不耦合系数在1.25～3之间，应力衰减速度均小于1,能量利用最为合理；将轴向不耦合系数α=1.25～2的装药结构在孟津煤矿二₂-11031工作面轨道顺槽进行顶板定向爆破实验，对预裂爆破后的两炮孔中线进行钻孔窥视，观察到4种爆破方案，两炮孔之间沿切缝方向裂纹均已经完全贯通，裂纹光滑平整，现场应用效果良好，结合经济性、安全性两方面考虑，不耦合系数α=1.7为最优；研究结果表明等长装药结构可以代替传统的三段式装药结构。研究结果可以为今后类似的项目提供参考。

关键词

聚能爆破 / 轴向不耦合装药 / 沿空留巷 / 定向预裂 / 等长装药结构