煤層預(yù)裂爆破應(yīng)力波傳播規(guī)律及增透機(jī)理模擬研究*

徐向宇，姚邦華，魏建平，王登科，王云剛

(1.河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，焦作 454000；2.河南理工大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，焦作 454000；3.煤炭安全生產(chǎn)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，焦作 454000)

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煤層預(yù)裂爆破應(yīng)力波傳播規(guī)律及增透機(jī)理模擬研究*

徐向宇1,2,3，姚邦華1,2,3，魏建平1,2,3，王登科1,2,3，王云剛1,2,3

(1.河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，焦作 454000；2.河南理工大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，焦作 454000；3.煤炭安全生產(chǎn)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，焦作 454000)

摘要:預(yù)裂爆破可以增加開采煤層的透氣性系數(shù)，提高煤層瓦斯抽采率，為煤層的快速消突提供了一種有效的技術(shù)手段。為了考察不同影響因素條件下預(yù)裂爆破對煤層的增透效果，基于巖石力學(xué)、彈性波、爆破等相關(guān)理論，利用有限元模擬軟件ANSYS/LS-DYNA，數(shù)值模擬分析了不同裝藥量、孔間距等條件下的爆破煤體裂紋擴(kuò)展及爆破應(yīng)力的傳播特征，得到了裝藥量、孔間距對預(yù)裂爆破增透效果的影響特征。研究結(jié)果表明：(1)爆破應(yīng)力波以爆破點(diǎn)為起點(diǎn)，隨著傳播距離的擴(kuò)大不斷衰減，裂紋擴(kuò)展與爆破應(yīng)力波的傳播方向一致，裂紋的分叉及其貫通具有一定的隨機(jī)性。(2)預(yù)裂爆破存在一個(gè)最佳的裝藥量，裝藥量過大或過小均無法達(dá)到充分開裂煤體、增大透氣性的目的。(3)控制孔對爆破應(yīng)力在傳播過程中具有減緩其衰減的作用，其減緩作用與孔間距有關(guān)，呈現(xiàn)隨著孔間距的增加，其減緩作用先增大后減少的規(guī)律。研究成果對利用預(yù)裂爆破實(shí)現(xiàn)突出煤層卸壓增透、快速消突具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:爆破；裝藥量；控制孔；數(shù)值模擬

我國煤礦已經(jīng)進(jìn)入了深部開采時(shí)代，由此帶來的高地應(yīng)力、高瓦斯含量、低透氣性的一些系列問題，導(dǎo)致煤層瓦斯抽放效率底下，采掘接替緊張，突出日益嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了我國煤礦生產(chǎn)安全高效發(fā)展。預(yù)裂爆破利用爆破能量，使開采煤體應(yīng)力環(huán)境發(fā)生變化，不僅增加了卸壓區(qū)的范圍，同時(shí)原本裂隙不太發(fā)育的煤體變?yōu)榱严栋l(fā)育體，提高了煤層的透氣性，進(jìn)而縮短了煤層預(yù)抽周期，為煤層的快速消突提供了一種有效的技術(shù)手段，并得到廣泛的試驗(yàn)驗(yàn)證[1]。

在巖石爆破理論方面國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了大量的研究，早在上個(gè)世紀(jì)五十年代W l Duvall等人首先提出了巖石爆破反射波理論，隨后國外一些學(xué)者完善和發(fā)展了爆破理論及技術(shù)，并進(jìn)一步提出了巖石爆破的彈性力學(xué)模型[2]、斷裂力學(xué)模型[3]、損傷力學(xué)模型以及逾滲模型等[4-6]。之后，美國學(xué)者D K Holmes通過大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究在光面爆破的基礎(chǔ)上發(fā)明了預(yù)裂爆破，并在水利，隧道開挖等工程中得到了廣泛的應(yīng)用[7]。

在工程爆破中引入控制孔，主要是為了使爆破應(yīng)力波在控制孔周圍發(fā)生反射和入射作用[8]，當(dāng)爆破主裂紋擴(kuò)展到控制孔附近時(shí)，主裂紋尖端動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子會(huì)出現(xiàn)上升的趨勢，使其在整個(gè)爆破過程中起到了能量聚集和引導(dǎo)爆破裂紋生成的作用[9,10]。有研究表明若控制孔尺寸越大，爆破后其周圍形成的裂隙帶就越明顯，致裂效果就越明顯[11]。有學(xué)者研究認(rèn)為預(yù)裂爆破可以改變煤的微觀結(jié)構(gòu)[12,13]，而煤體本身的硬度、煤層的瓦斯壓力及地質(zhì)構(gòu)造(如斷層)對預(yù)裂爆破提高煤層透氣性具有促進(jìn)效果[14-16]。煤體在爆炸荷載作用下，裂紋的形成和擴(kuò)展主要是由于壓縮波和卸載波共同作用形成的，但是隨著開采深度的增加，地應(yīng)力的不斷升高，地應(yīng)力對爆破裂紋的擴(kuò)展抑制作用就越大[17]。而不同的耦合裝藥結(jié)構(gòu)對爆破應(yīng)力波能量衰減很大影響，合理的耦合裝藥系數(shù)是可以減緩應(yīng)力波能量衰速度，提高爆破的增透效果[18]。

雖然國內(nèi)外學(xué)者在控制爆破理論和試驗(yàn)等方面取得了很多有價(jià)值的研究成果，但預(yù)裂爆破的工程參數(shù)對爆破效果的影響等方面還缺乏深入的研究。為此，就裝藥量和爆破孔與控制孔的間距等因素對預(yù)裂爆破的消突效果進(jìn)行模擬分析，研究成果對指導(dǎo)現(xiàn)場實(shí)踐中利用預(yù)裂爆破對突出煤層進(jìn)行快速消突具有一定的指導(dǎo)意義。

1預(yù)裂爆破卸壓消突機(jī)理

根據(jù)應(yīng)力分布情況，我們將采掘工作面前方煤體可分為：卸壓區(qū)、集中應(yīng)力區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)。由于受到采掘作業(yè)的影響，卸壓區(qū)內(nèi)地應(yīng)力得到充分釋放，煤層瓦斯壓力及含量降低，這使得該區(qū)域成為預(yù)防煤與瓦斯突出的保護(hù)區(qū)；而在集中應(yīng)力區(qū)內(nèi)，地應(yīng)力較大、煤層透氣較差，煤層瓦斯釋放通道被堵塞，因此成為發(fā)生煤與瓦斯突出的主要區(qū)域。煤層預(yù)裂爆破通過爆破對掘進(jìn)工作面前方煤體的爆破預(yù)裂，使得應(yīng)力集中區(qū)煤層應(yīng)力降低，轉(zhuǎn)換為卸壓區(qū)，這樣就人為的加大防突保護(hù)區(qū)的范圍,提高了突出煤層的透氣性，增大了瓦斯的抽放率、從而達(dá)到了快速卸壓消突作用。

2預(yù)裂爆破數(shù)值模型的建立

2.1數(shù)值模型的建立

為考察不同因素條件(裝藥量、爆破孔與控制孔不同孔間距等)對爆破效果的影響，以鶴壁八礦3水平為研究區(qū)域，根據(jù)礦區(qū)巖石力學(xué)測試資料，整理得到了模型的相關(guān)的力學(xué)參數(shù)(見表1)。

表1　煤巖體材料物理力學(xué)參數(shù)

建立的數(shù)值計(jì)算模型如圖1所示，分別為不同裝藥量下的單孔爆破數(shù)值模型以及具有單個(gè)控制孔的單孔爆破模型，模型大小均為20 m×20 m。數(shù)值計(jì)算模型的邊界條件為：(1)對于煤層的變形，模型左側(cè)和右側(cè)約束x軸方向的位移；模型底部約束y方向的位移，模型頂部施加15 MPa的垂直應(yīng)力，模擬600 m的覆巖載荷作用。(2)對于煤層爆破，模型四邊均為無反射邊界條件。

2.2數(shù)值模擬方案

運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA數(shù)值模擬軟件，共建立了兩組爆破數(shù)值模型。第一組模型為單孔爆破，不設(shè)控制孔，孔徑分別為0.03 m、0.05 m、0.08 m和0.11 m，孔徑越大，裝藥量越多，模型編號(hào)分別為1、2、3、4，此組模型用以考察裝藥量對爆破效果的影響；在上述模型模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，第二組模型保持模擬得到的最佳裝藥量數(shù)值不變，在爆破模型中加入控制孔，探究不同孔間距條件下的爆破應(yīng)力波傳播特點(diǎn)以及爆破裂紋的擴(kuò)展規(guī)律，爆破孔與控制孔間距分別為2 m、3 m、4 m，模型編號(hào)分別為5、6、7。數(shù)值模擬方案如表2所示。

表2　數(shù)值模擬方案

3數(shù)值模擬結(jié)果及分析

3.1不同裝藥量下的單孔爆破模擬分析

不同裝藥量條件下的爆破應(yīng)力波傳播及裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)分別如圖2～圖5所示，模擬結(jié)果顯示，不同裝藥量條件下，爆破應(yīng)力波以爆破點(diǎn)為起點(diǎn)，隨著傳播距離的擴(kuò)大不斷衰減，裂紋擴(kuò)展與爆破應(yīng)力波的傳播方向一致；從圖中可以看到，鉆孔爆破后鉆孔附近形成了破碎帶和裂隙帶，同時(shí)，裂紋的擴(kuò)展與應(yīng)力的傳播方向一致，而裂紋分叉和貫通則具有一定的隨機(jī)性。

通過觀察圖2～圖5裂紋擴(kuò)展情況，發(fā)現(xiàn)隨著裝藥量的增大裂隙帶的范圍是先增大后變小，其裂紋分岔和裂隙之間的連通性也呈現(xiàn)相似的規(guī)律，從裂紋擴(kuò)展和發(fā)育來看，孔徑為0.08 m時(shí)爆破對煤層卸壓增透效果最佳，而裝藥量較小的模型1和模型2，由于裝藥量小，導(dǎo)致爆破后就不能產(chǎn)生足夠能量，因此也就不能夠使煤體大范圍的開裂。裝藥越大所產(chǎn)生的爆破能量也就越大，煤體中裂紋發(fā)育本應(yīng)該越充分，但從模擬結(jié)果來看并非如此，反而是裝藥量較大的模型4，爆破后裂紋發(fā)育情況要差于模型3。為了分析其原因，將不同裝藥量爆破過程中不同時(shí)刻的應(yīng)力峰值提取出來，繪制不同裝藥量下應(yīng)力隨時(shí)間變化關(guān)系圖，如圖6所示。

從圖6中可以看出，各模型中爆破應(yīng)力強(qiáng)度均隨時(shí)間不斷衰減，并且裝藥量越大(如模型4)，其爆破應(yīng)力衰減幅度也就越大，即裝藥量越大前期爆破能量損失也就越大，這一部分損失能量主要煤體破碎做功，損失能量越大，爆破后形成的破碎帶就越大，從裂紋擴(kuò)展圖中也顯著的反映了這一點(diǎn)。

而預(yù)裂爆破技術(shù)作為一種消突措施，其根本目的并非是破碎煤體，而是為了開裂煤體，增大煤體裂隙及提高煤體裂隙的貫通性，進(jìn)而達(dá)到對突出煤層卸壓增透的目的。若裝藥量過大，不僅會(huì)浪費(fèi)炸藥，而且爆破會(huì)使得煤體過分破碎，有可能會(huì)因爆破誘導(dǎo)突出，這是非常危險(xiǎn)的；但如果裝藥量過小，就無法達(dá)到充分開裂煤體，增大煤體透氣性的目的，因此，預(yù)裂爆破存在一個(gè)最佳的裝藥量。在本文模擬條件下，最佳的裝藥量對應(yīng)的爆破孔孔徑為0.08 m左右。

3.2單個(gè)控制孔的單孔爆破數(shù)值模擬分析

上述模擬得到的最佳裝藥量(孔徑為80 mm)保持不變，同時(shí)將控制孔引入到爆破模型中，建立不同控制孔與爆破孔孔間距(2 m、3 m、4 m)的爆破數(shù)值模型，模擬得到的爆破應(yīng)力波傳播及裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，如圖7～圖9所示。

從裂紋擴(kuò)展圖中可以看出，模型6無論是爆破裂紋的長度還是密度相比于模型5、模型7都要理想。即在上述條件下，爆破增透效果最佳對應(yīng)的鉆孔間距為3 m。為分析其原因，在模型3、模型5、模型6、模型7中分別將距爆破孔中心5 m、6 m、7 m、8 m、9 m五個(gè)位置上的最大應(yīng)力峰值提取出來，得到最大應(yīng)力峰值與傳播距離的關(guān)系圖(如圖10所示)。

通過對比分析，發(fā)現(xiàn)各模型中最大應(yīng)力峰值均隨著距爆破中心的距離的增加而降低，這表明控制孔只能減緩爆破應(yīng)力在傳播中的衰減幅度，從而延長爆破應(yīng)力的有效作用時(shí)間，但并不能增加爆破應(yīng)力對煤體的破壞強(qiáng)度。爆破應(yīng)力在傳播衰減過程中，隨著控制孔的間距的增加，對其減緩作用先增大后減少，這是因?yàn)槿糸g距過小，由于初始爆破應(yīng)力較大，此時(shí)爆破應(yīng)力就會(huì)直接將爆破孔與控制孔之間的煤體致裂，而控制孔的導(dǎo)向致裂作用還未發(fā)生，應(yīng)力波就已經(jīng)傳播過去；而間距過大時(shí)應(yīng)力衰減較大，當(dāng)傳播到控制孔后其峰值應(yīng)力已經(jīng)很小了，即使與控制孔表面的拉伸應(yīng)力與爆破應(yīng)力共同作用，也不足以使控制孔周圍發(fā)生致裂現(xiàn)象，此時(shí)控制孔的導(dǎo)向至裂作用雖然已經(jīng)發(fā)生，但是卻因爆破應(yīng)力過小未能致裂煤體，使其減緩應(yīng)力衰減的作用未發(fā)揮；只有在合理的孔間距時(shí)，控制孔表面沿其與爆破孔中心連線方向的拉伸應(yīng)力和爆破應(yīng)力共同作用，使爆破應(yīng)力以較小的能量損失將煤體開裂，這樣才能發(fā)揮控制孔減緩應(yīng)力衰減的作用。因而在預(yù)裂爆破技術(shù)中是存在一個(gè)最佳的控制孔與爆破孔孔間距，間距過大或過小均不能將控制孔的減緩作用完全發(fā)揮出來。通過數(shù)值模擬可知孔間距為3m時(shí)，控制孔對減緩爆破應(yīng)力傳播的衰減作用的效果最好。

4結(jié)論

利用計(jì)算機(jī)有限元模擬軟件ANSYS/LS-DYNA，對裝藥量和爆破與控制孔的間距等不同因素對煤層預(yù)裂爆破卸壓增透及消突效果進(jìn)行了模擬分析，得出以下結(jié)論：

(1)爆破應(yīng)力波以爆破點(diǎn)為起點(diǎn)，隨著傳播距離的擴(kuò)大不斷衰減，裂紋擴(kuò)展與爆破應(yīng)力波的傳播方向一致，裂紋的分叉及其貫通具有一定的隨機(jī)性。

(2)模擬分析了不同裝藥量條件下預(yù)裂爆破的裂隙發(fā)育情況，研究結(jié)果顯示，只有合理的裝藥量可以預(yù)裂爆破防突的效果，藥量過大，容易使得爆破使煤體過分粉碎，很有可能會(huì)因爆破誘導(dǎo)突出；而裝藥量過小，就無法達(dá)到充分開裂煤體、卸壓增透的目的。在本文的模擬條件下，最佳的裝藥量對應(yīng)的爆破孔孔徑為0.08 m左右。

(3)在最佳裝藥量的基礎(chǔ)上，建立了不同的爆破孔與控制孔孔間距的預(yù)裂爆破模型，得出了控制孔對裂紋擴(kuò)展特征，及爆破應(yīng)力的傳播影響規(guī)律。研究結(jié)果顯示，控制孔對爆破應(yīng)力在傳播過程中具有減緩其衰減的作用，其減緩作用與孔間距有關(guān)，呈現(xiàn)隨著孔間距的增加，其減緩作用先增大后減少的規(guī)律。在模擬條件下，爆破孔與控制孔之間最佳間距為3 m左右。

研究結(jié)果對于指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)過程中預(yù)裂爆破煤層增透有一定的參考意義，但由于現(xiàn)場情況的復(fù)雜性和多樣性，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要結(jié)合具體的工況，在保證礦井安全生產(chǎn)的前提下，確定最佳的預(yù)裂爆破裝藥量、爆破孔與控制孔間距等條件，以實(shí)現(xiàn)預(yù)裂爆破對突出煤層最佳的卸壓增透效果。

參考文獻(xiàn)(References)

[1]方昌才.突出煤層深孔預(yù)裂控制松動(dòng)爆破防突技術(shù)研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2004,31(2):21-23.

[1]FANG Chang-cai.Outburst prevention of coal and gas outburst coal seam using the pre-splitting control loose blasting[J].Mining Safety & Environmental Protection,2004,31(2):21-23.(in Chinese)

[2]HARRIES G.The use of a computer to describe blasting[C]∥15th APCOM Symposium,Brisbane,1977:325-334.

[3]MARGOLIN L G.Numerical Simulation of Blast[C]∥Proceedings of 1st Int Symp on Rock Frag by Blasting,1985:203-210.

[4]TAYLOR L M.Microcrack induced damage allumulation in brittle rock under dynamic loading[J].Comp Mech Appl Mech,1983(55):301-320.

[5]邵鵬,東兆星,張勇.巖石爆破模型研究綜述[J].巖土力學(xué)，1999,9(20):91-95.

[5]SHAO Peng,DONG Zhao-xing,ZHANG Yong.Comment on the research of rock blast models[J].Rock and Soil Mechanics,1999,9(20):91-95.(in Chinese)

[6]KIPP M E ，GRADY D E.Numerical studies of rock fragmentation[R].Sandia Report SAND 79-1582,1978.

[7]唐海.巖石預(yù)裂爆破成縫分析及爆破參數(shù)確定的智能研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2004：1-2.

[7]TANG Hai.Intelligence research of cracks formation of rock pre-splitting blasting and blasting parameters determination[D].Wuhan:Wuhan University of Technology,2004:1-2.(in Chinese)

[8]卿光全.空孔導(dǎo)向作用探討[J].爆破,1990,7(2):23-26.

[8]QING Guang-quan.Study the role of empty hole in directional process[J].Blasting,1990,7(2):23-26.(in Chinese)

[9]伊藤一郎.光面爆破理論研究[M].阜新：阜新礦業(yè)學(xué)院,1979.

[10]岳中文,郭洋,許鵬,王煦，等.定向斷裂控制爆破的空孔效應(yīng)實(shí)驗(yàn)分析[J].爆破與沖擊，2015,35(3):304-311.

[10]YUE Zhong-wen,GUO Yang,XU Peng,et al.Analysis of empty hole effect in directional fracture controlled blasting[J].Explosion and Shock Waves,2015,35(3):304-311.(in Chinese)

[11]王海東.高應(yīng)力低滲透煤層預(yù)裂爆破過程中控制孔作用[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2012，22(6)：571-576.

[11]WANG Hai-dong.Controlled-hole mechanism of pre-splitting controlled blasting in highly stressed deep mine[J].Journal of Heilongjiang Institute of Science & Technology,2012，22(6)：571-576.(in Chinese)

[12]曹樹剛，李勇，劉延保，等 深孔控制預(yù)裂爆破對煤體微觀結(jié)構(gòu)的影響[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28(4)：673-678.

[12]CAO Shu-gang,LI Yong,LIU Yan-bao,et al.Influence of deep-hole controlled pre-cracking explosion on microstructure of coal[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2009，28(4)：673-678.(in Chinese)

[13]孫可明,李云.低滲煤層預(yù)裂爆破裂紋擴(kuò)展規(guī)律數(shù)值模擬研究[J].爆破,2014,31(1):32-37.

[13]SUN Ke-ming,LI Yun.Numerical simulation on crack propagation law of pre-splitting explosion in lowly permeable coal seam[J].Blasting,2014,31(1):32-37.(in Chinese)

[14]褚懷保，王金星，楊小林，等.瓦斯氣體在煤體爆破損傷斷裂過程中的作用機(jī)理研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2014,31(3):494-498.

[14]CHU Huai-bao,WANG Jin-xing,YANG Xiao-lin,et al.Action mechanism of methane gas in the process of coal blasting damage and fracture[J].Journal of Mining & Safety Engineering,2014,31(3):494-498.(in Chinese)

[15]趙寶友，王海東.煤體堅(jiān)固性系數(shù)和瓦斯壓力對煤層深孔爆破增透的影響[J].爆破,2014,31(1):25-31.

[15]ZHAO Bao-you,WANG Hai-dong.Impact of coal strength coefficient and methane gas pressure on permeability enhancement of coal seam induced by long-hole blasting technology[J].Blasting,2014,31(1):25-31.(in Chinese)

[16]郭德勇，張慧杰，呂鵬飛，等.斷層對深孔聚能爆破煤層增透的影響[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2014,36(10):1281-1286.

[16]GUO De-yong ,ZHANG Hui-jie,LV Peng-fei,et al.Effect of fault on deep-hole cumulative blasting to improve coal bed permeability[J].Journal of University of Science and Technology Beijing,2014,36(10):1281-1286.(in Chinese)

[17]穆朝民，潘飛.煤體在爆炸荷載和地應(yīng)力耦合作用下裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬[J].高壓物理學(xué)報(bào)，2013,27(3):403-411.

[17]MU Zhao-min,PAN-fei.Numerical study on the damage of the coal under blasting loads coupled with geostatic sress[J].Chinese Journal of High Pressure Physics,2013,27(3):403-411.(in Chinese)

[18]蔡峰，劉澤功.耦合裝藥特性對深孔預(yù)裂爆破應(yīng)力波能量衰減的影響[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(S2) :384-389.

[18]CAI Feng，LIU Ze-gong.Impact of coupling charge properties on energy attenuation of stress waves of deep-hole pre-split blast[J].Journal of China Coal Society，2014，39(S2):384-389.(in Chinese)

Numerical Study of Stress Wave Propagation Behavior and Permability-increasing Mechanism of Pre-splitting Blasting in Coal Seam

XUXiang-yu1,2,3,YAOBang-hua1,2,3,WEIJian-ping1,2,3,WANGDeng-ke1,2,3,WANGYun-gang1,2,3

(1.State Key Laboratory Cultivation Base for Gas Geology and Gas control,Jiaozuo 454000,China;2.School of Safety Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China;3.Collaborative Innovation Center of Coal Work Safety，Jiaozuo 454000,China)

Abstract:The pre-splitting blasting provides an effective technical means for the rapid elimination of coal seam due to the characteristics of increasing the permeability coefficient of coal seam and improving the coal seam gas drainage rate.In order to investigate the effect of pre-splitting blasting in coal seam under different influence factors,the finite element software ANSYS/LS-DYNA was used to simulate the propagation characteristics of crack propagation and blasting stress in explosive coal under different loading and hole spacing based on the theory of rock mechanics,elastic wave,blasting and so on,by which the effects of charge weight,hole spacing on control pre-splitting blasting were obtained.The results show that:(1)the blasting stress wave propagated from the hole and decreased with the distance increasing,while the fissures expanded along the blasting stress direction;(2) an optimal charge amount of the pre-splitting blasting existed,and the fully cracked coal body or increased permeability won′t be obtained on the case of too large or too small charging;(3)the controlled hole didn′t increase the blasting stress intensity,but slowed down the attenuation in the course of propagation,which related to the hole spacing.The research results help to perform coal seam discharge and pressure increase,rapid elimination process in presplit blasting.

Key words:blasting; charge amount; control hole; numerical simulation

doi:10.3963/j.issn.1001-487X.2016.02.007

收稿日期:2016-05-08

作者簡介:徐向宇(1985-)，男，河南鶴壁人，碩士、助教，從事煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治方面的研究，(E-mail) xuxiangyu@hpu.edu.cn。 通訊作者:姚邦華(1984-)，男，山東濰坊人，博士、講師，從事煤礦動(dòng)力災(zāi)害防治方面的研究，(E-mail) yaobanghua@126.com。

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51574112、51404100、51304072)；教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(213022A)；河南省科技廳基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃(142300413211)；山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012012015)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(15A440010)

中圖分類號(hào):TD235.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1001-487X(2016)02-0032-07