深孔柱状装药爆破模型试验与数值模拟研究
随着浅部资源的耗尽,越来越多的煤矿进入深部开采。钻孔爆破在煤矿采掘中广泛应用,如巷道掘进爆破、厚硬顶板强制放顶、瓦斯增透等。
其中,厚硬顶板强制放顶是在厚层坚硬岩石中进行深孔柱状装药爆破、没有自由面,其施工设计多以经验为主。而众多文献表明,在深部地层中岩层受高地应力作用,炸药爆炸作用范围与浅部地层不同。
本文以此为背景,通过模型实验和数值模拟相结合的方法对冲击荷载作用下高地应力岩体的破坏形式及机理进行研究。通过查阅大量国内外文献,并结合应力波理论发现,高地应力场岩体爆破时在冲击荷载作用后会产生一个卸载波,并且随着地应力的增大而愈发明显;故认为在高地应力场岩体爆破,除了爆炸冲击波和爆生气体的直接作用,还包含卸载波在爆腔周围反射拉伸形成的裂隙。
本文以此为基础,开展爆破模型试验,模拟冲击荷载作用后高地应力岩体在卸载波作用下的破坏损伤情况。模型实验采用抗压强度30MPa水泥砂浆材料模拟岩体、直径Φ400mm的钢管模拟岩体在深部的夹制作用,利用直径Φ5mm,长1000mm的铝纤维导爆索模拟柱状装药产生冲击波,以冲击波在钢管-水泥砂浆交界面处的反射模拟岩体 ...